【正文】 S485 通訊來實現(xiàn)遠程測量，通信距離 100 米以上。 C．加入紅外通信，通信距離 3米以上； D．其它（例如擴展功能，提高性能等） 2 方案設計與論證 系統(tǒng)總體方案的設計與論證 方案一、使用 DSP 芯片 TMS320LF240 ADC 芯片和 MCU 為核心器件組成系統(tǒng) 使用 DSP 芯片 TMS320LF240 ADC 芯片和 MCU 為核心器件組成系統(tǒng)完成信號采集、處理和外部控制功能框圖如下，該系統(tǒng)具有處理速度快，精度高等優(yōu)點。但是 DSP 外圍電路復雜，且此方案成本高， 所以我們放棄了此方案。 圖 1 方案一原理框圖 方案二、使用 MCU,用軟件來實現(xiàn)高速數(shù)字信號處理功能 2 通過采樣電路對三相電取樣，將采樣信號輸入給 MCU 進行運算，由 MCU 對大量的采樣數(shù)據(jù)進行處理，得到電壓、電流、相位、功率因數(shù)等參數(shù)，然后將所得參數(shù)存入相應寄存器， MCU 做出相應的控制 ,控制顯示裝置的輸出，通信單元的傳輸?shù)取? 方案三、采用專用計量芯片 ATT7028A 實現(xiàn)數(shù)字信號處理功能 通過采樣電路對三相電取樣，將采樣信號輸入給專用計量芯片，通過計量芯片的內部運算后，將所得參數(shù)存入其相應寄存器， MCU 通過相關 接口將所需參數(shù)讀到 MCU內。 MCU 做出相應的控制 ,控制顯示裝置的輸出，無線傳輸裝置的傳輸?shù)取? ATT7028A 是一款國產(chǎn)的電能計量專用芯片。除 A/D 轉換部分，在芯片內還集成了數(shù)據(jù)運算電路，可以大大節(jié)省測量系統(tǒng)主控 MCU 的工作負荷。該芯片通過軟件校正可將誤差校正到 級以內，有效值測量誤差小于 ％，數(shù)據(jù)采集及處理時間大約為1/3 s。為了保證測量精度他的采樣頻率為 kHz。此芯片的接口簡單，價格低廉，使用方便。 方案論證：方案二優(yōu)點是不需要其它專門芯片，通過對單片機編程，用軟件實現(xiàn)各個參數(shù)的測量。 優(yōu)點是軟件編程靈活。缺點是由于大量的采樣和數(shù)據(jù)運算給 MCU 帶來很大的負擔，大大影響 MCU 處理其他問題的速度。方案三中采樣信號送給 ATT7028A，ATT7028A 可直接對采樣信號處理，測出 有功功率、無功功率、頻率和功率因數(shù)等的測量 ，減輕了 MCU 的負荷。 方案選擇：通過比較，可以看出方案三，提高了系統(tǒng)的速度，確保了精度，減輕了編程的工作量，電路簡單。所以選擇方案三。 圖 2 系統(tǒng)總體方案框圖 控制部分 MCU的選擇 方案一、采用傳統(tǒng)的的 51 單片機 優(yōu)點 :51 單片機價格便宜，應用廣泛 , 功能簡單，易于控制而且操 作方便 ,技術比較成熟。 無論是從內部構造還是編程方面， 51 系列單片機 都相對簡單，容易掌握和使用。缺點 :為了實現(xiàn)預存信息 ,必須外加具有掉電存儲功能的 EEPROM,而且在執(zhí)行動態(tài)刷新的時候讀取 EEPROM 的速度慢，刷新頻率受到限制，而且 51 單片機 工作速度慢 ，片內資源不豐富， I/O 口數(shù)量很少， 需要通過 硬件擴展 I/O 口 。 這使得使電路的硬件、軟件變得復 非常復雜，同時復雜的外接電路會影響整個系統(tǒng)的響應時間，導致 性能變差 。 方案二、使用 ATMEGA16 單片機 ATT7028A 電能計量芯片 IA 和 UA取樣 IB 和 UB取樣 IC 和 UC取樣 單片機 通信單元 顯示單元 按鍵 3 ATMEGA16 單片機具有高速度、低功耗、 豐富的片類資源 的優(yōu)點 ，內部含有 AD 轉換器、 EEPROM、摸擬比較器、 帶有 PWM 功能的 定時計數(shù)器等多種 內部資源 ； I/O 接口多且 具有很強的驅動能力，灌電流可 直接驅動繼電器、 LED 等器件，從而省去驅動電路，節(jié)約系統(tǒng)成本。 方案論證：方案二中 ATMEGA16 單片機內部含有 EEPROM,省去了外接存儲器； I/O端口多且驅動能力強，芯片抗干擾能力強，省去了 LCD 的驅動電路；還具有功耗低，速度快等優(yōu)點。與方案一中的 51單片機相比，我們選擇 ATMEGA16 單片機。 方案選擇：通過比較，選擇方案二。 取樣電路 方案一、直接選用標準電阻取樣 電壓取樣需要精密電阻串聯(lián)分壓，而且電阻阻值要大，以減小功耗，選 380k 和100R 電阻串聯(lián)分壓，取出大約 的信號送入 ATT7028A,完成電壓信號取樣。電流取樣用組織較小的精密電阻，串聯(lián)在電路中，取其兩端電壓，實現(xiàn)電流取樣。優(yōu)點是取樣電壓與電網(wǎng)電壓沒有相位差，電路簡單。缺點是有電能損耗。 方案二、選用變送器 直流電流變送器將被測信號變換成一電壓，經(jīng) HCNR200/201 線性光耦直接變換成一個與被測信號成極好線性關系并且完全隔離的電壓，再經(jīng)恒壓（流）至輸出。具有原理非常簡單，線路設計精煉，可靠性高，安裝 方便等優(yōu)點。 變送器具有 準確度高 、線性度 好、 集成化程度高，結構簡單，優(yōu)良的溫度特性和長期工作穩(wěn)定性 等優(yōu)點。缺點是成本高。 方案三、選用電壓互感器，電流互感器 互感器直接從電網(wǎng)取樣，取出電壓信號和電流信號送入計量芯片 ATT7028A。采用互感器的取樣電路簡單、準確度高切莫 互感器一次側和二次側沒有電的聯(lián)系，只有磁的聯(lián)系，從而保證了設備和人身的安全 .。 電流互感器把大電流按一定比例變?yōu)樾‰娏?，電壓互感器把通過 220 ? 電阻，把電流轉化成電阻。實現(xiàn)電流與電壓的取樣 。 方案選擇：經(jīng)過比較，我們選擇方案三。 顯示電路 方案一：選擇四位八段 LED 數(shù)碼管顯示 方案二：選擇 1602 液晶顯示 方案比較：數(shù)碼管顯示不如液晶豐富，占用大量 I/O 口資源，達不到我們系統(tǒng)期望到達的顯示功能，所以我們選擇液晶顯示。