基于單片機(jī)的電表電量采集系統(tǒng)設(shè)計(已修改)
2025-11-21 02:43 本頁面
【正文】 基于單片機(jī)的電表電量采集系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 改革開放以來，我國 經(jīng)濟(jì) 持續(xù)快速發(fā) 展， 隨之而來我國居民的 用電量 也在每天不斷 增加。 并且，隨著 單片機(jī)技術(shù)的 不斷 發(fā)展， 把 單片機(jī) 作 為 主要控制 芯片的電能表的生產(chǎn) 已經(jīng)發(fā)展到一定規(guī)模 。 論文在對數(shù)字信號處理 進(jìn)行 理論研究 和 電能 計算方法設(shè)計 的基礎(chǔ)上， 采用單片機(jī)，進(jìn)行電表電量采集系統(tǒng) 。 整體 硬件電路 將 采用模塊化設(shè)計 ，方便快速 。 在系統(tǒng)中可以采集 8 戶民用電量。本文采用雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器，相比于逐次比較器而言，雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器更加穩(wěn)定，但缺點就是速度較慢，所以來說更適合民用電表。本文中對電量 進(jìn)行處理之后，將其存儲在 PROME2 中，使用多路模擬開關(guān)進(jìn)行 8 路的模擬信號的分時采集。并且系統(tǒng) 5s 采集一次數(shù)據(jù)，通過 LED 循環(huán)顯示各路電量數(shù)據(jù)。 關(guān)鍵詞 ： 電能計量， 89C51，信號處理 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 Abstract Electricity meter based on single chip puter data acquisition system Abstract With the development of economy and the increasement of the electrical quantity． With the development of single chip technology,the research of electronic Meter is produced in a huge range． The paper is based on the research of electric energy measurement theory and digital signal processing theory,Using singlechip technology to design this peripheral hardware adopted module can collect in the system 8 civilian article adopts double integral A/D converter,because the double integral is stability, but it is more appropriate used for civilian electricity. In this article, power will be storaged in PROME2 .And multichannel analog signals use multichannel analog switch, points can cycle through the power of all the data. Keywords : electric energy measurement； 89C51； signal processing 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 1 1 緒論 課題背景及意義 單片機(jī)的出現(xiàn)是微電子技術(shù)和超大集成電路蓬勃發(fā)展所帶來的，而這一出現(xiàn)正在引起測量控制領(lǐng)域的新改變。 隨著技術(shù)的快速發(fā)展，儀器儀表中智能電表的應(yīng)用越來越廣。因此，這是一個有著蓬勃發(fā)展的歷程和有著廣闊前景的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。放眼未來，在各個方面，智能電表這種新型的工具有著非常的重要的用處。 作為電能計量專用工具的電能表， 關(guān)系著我們每家每戶的切身利益。然而我國大部分地區(qū)廣泛使用的是還是傳統(tǒng)的老舊的非常不穩(wěn)定的感應(yīng)式機(jī)械表，而且一些只具的備單一的電能計量功能。抄表時還在采用傳統(tǒng)的人工抄表方式，不具備遠(yuǎn)程控制的和分時計量的功能，所以在現(xiàn)在這種信息化，網(wǎng)絡(luò)化，現(xiàn)代化的今天，手工抄表嚴(yán)重制約了供電系統(tǒng)現(xiàn)代化管理。 正是由于以上背景，智能電度表應(yīng)運而生。也因此，我萌生使用單片機(jī)來設(shè)計一個簡單的電量采集系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)控、計算電量。 本文的主要工作 本文主要介紹了一個電表電量采集系統(tǒng)，可以采集 8 戶民用電量。 采用雙積分 A/D 轉(zhuǎn) 換器，相比于逐次比較器而言，雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器更加穩(wěn)定，但缺點就是速度較慢，所以來說更適合民用電表。本文中對電量進(jìn)行處理之后，將其存儲在 PROME2 中，使用多路模擬開關(guān)進(jìn)行 8 路的模擬信號的分時采集。并且系統(tǒng) 5s 采集一次數(shù)據(jù)，通過 LED 循環(huán)顯示各路電量數(shù)據(jù)。 該 系統(tǒng) 設(shè)計 將 從硬件和軟件方面出發(fā)： 在硬件上，選擇 AT89C51 單片機(jī)，通過 ICL7135 A/D 轉(zhuǎn)換器采集 模擬信號 ， 并通過 MAX7221 驅(qū)動芯片來驅(qū)動 LED。 在軟件上， 研究電能處 理 算法， 并用 C 語言 設(shè)計和 編寫了相應(yīng)的程序來實現(xiàn) 電能處理 算法。最后 使用 Proteus ISIS 與 Keil 仿真軟件 的 進(jìn)行 聯(lián)合仿真， 驗證 算法的可行性。金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 2 章 系統(tǒng)的整體設(shè)計 2 2 系統(tǒng)的整體設(shè)計 本章主要介紹了系統(tǒng)的整體框圖，以及主要部分芯片的選擇比如單片機(jī)芯片AT89C5 A/D 轉(zhuǎn)化芯片 ICL713功率采集部分簡介以及部分外圍電路。 系統(tǒng)整體框圖 系統(tǒng)整體框圖如下圖 21 所示。主要是 220v 交流電壓經(jīng)過霍爾轉(zhuǎn)換后，經(jīng)過 8路模擬開關(guān)進(jìn)行選擇 ,信號放大，然后輸入 A/D 轉(zhuǎn)換器中，啟動轉(zhuǎn)換器之后進(jìn)行 A/D裝換，并將處理的結(jié)果保存 到存儲芯片中，在數(shù)碼管上循環(huán)顯示各戶用電量。 用 戶 2用 戶 3用 戶 4用 戶 5用 戶 6用 戶 7用 戶 8用 戶 1霍 爾 轉(zhuǎn) 換 器 1霍 爾 轉(zhuǎn) 換 器 2霍 爾 轉(zhuǎn) 換 器 3霍 爾 轉(zhuǎn) 換 器 4霍 爾 轉(zhuǎn) 換 器 5霍 爾 轉(zhuǎn) 換 器 6霍 爾 轉(zhuǎn) 換 器 7霍 爾 轉(zhuǎn) 換 器 88 路模 擬開 光放 大器低 通 濾 波器A / D 轉(zhuǎn) 換器單片機(jī)顯 示存 儲器 圖 21 整體電路框圖 AT89C51 單片機(jī)選擇與簡介 本次設(shè)計選擇是美國的 ATMEL 公司生產(chǎn)的 8 位 CMOS AT89C51。這款 單片機(jī)電壓低 ，性能 高，特點顯著。 片內(nèi)含有的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器 Flash， 大小為4k bytes。 器件采用的是 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲的技術(shù)生產(chǎn)，還兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 系統(tǒng)指令，片內(nèi)置通用 Flash 存儲單元和 8 位中央處理器 。 AT89C51 單片機(jī)的引腳如圖 22 所示 ， 其封裝如圖 23 所示。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 2 章 系統(tǒng)的整體設(shè)計 3 圖 22 AT89C51引腳圖 圖 23 AT89C51的封圖 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換選擇與簡介 A/D 數(shù)模轉(zhuǎn)換器， 是本設(shè)計中的重要組成部分?，F(xiàn)在市面上的 A/D 轉(zhuǎn)換器大概有 逐次逼近型，雙積分型，Σ Δ型 A/D 轉(zhuǎn)換器等 不同種類，下面將簡要介紹雙積分型數(shù)模轉(zhuǎn)換器和逐次型數(shù)模轉(zhuǎn)換器。 首先介紹雙積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器。它是一種間接轉(zhuǎn)換式的 A/D 轉(zhuǎn)換器，又稱雙斜積分 A/D 轉(zhuǎn)換器。雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器的工作基本原理是 把待轉(zhuǎn)換的模擬電壓裝換成與之成比例的時間間隔，并在間隔時間內(nèi)，用恒定的頻率脈沖去計數(shù)，即可把時間間隔裝換成數(shù)字。時間間隔與輸出數(shù)字也成比例，常稱為模擬電壓 時間間隔 數(shù)字量裝換原理。雙積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器原理圖如圖 24 所示。 圖 24 雙積分型 A/D轉(zhuǎn)換器原理圖 而其他的常見 A/D 轉(zhuǎn)換器還有逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，它是一種反饋比較型A/D 轉(zhuǎn)換器。當(dāng)啟動脈沖有效時， A/D 轉(zhuǎn)換器開始工作。在脈沖時鐘信號的作用下，控制邏輯電路首先將數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù) 據(jù)最高位置置“ 1”，然后這個數(shù)據(jù)被送入 A/D轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行數(shù) /模轉(zhuǎn)換，
醫(yī)療健康相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1