【正文】 是，只能顯示數(shù)字，一個數(shù)碼管只能顯示一位數(shù)字，多位顯示需要的數(shù)碼管數(shù)量較多，造成電路接線比較繁瑣。電壓、電流值為數(shù)字，在目前的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中一般有兩種備選方案，一種是七段LED數(shù)碼管顯示，另一種是LCD液晶顯示。芯片引腳圖如下： 圖321 MAX引腳圖引腳功能說明：C1+：電解電容1正極 C1：電解電容2負(fù)極C2+：電解電容2正極 C2：電解電容2負(fù)極V+：發(fā)送器輸出正電壓 V：發(fā)送器輸出正電壓T1IN： TTL/CMOS輸入端1 T2IN：TTL/CMOS輸入端2T1OUT：TTL/CMOS輸出端1 T2OUT：TTL/CMOS輸出端2R1IN： RS232輸入端1 R2IN： RS232輸入端2R1OUT：RS232輸出端1 R2OUT：RS232輸出端2 Vcc： 電源 GND：地MAX232芯片與單片機(jī)的電路連接圖：圖322 MAX硬件接線圖 小結(jié)RS232是為相對慢數(shù)據(jù)速率（20Kb/s）和短距離內(nèi)進(jìn)行單端數(shù)據(jù)傳輸制定的。每一個發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA232F電平。它是在1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)，目前已在微機(jī)通信接口中廣泛采用。 RS232串行通信單元監(jiān)測儀要能“讀取電度表的實(shí)時計(jì)量值”，這是設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，只有這樣才能真正達(dá)到監(jiān)測的目的。 CANH端的狀態(tài)只能是高電平或懸浮狀態(tài),CANL端只能是低電平或懸浮狀態(tài)。 通訊介質(zhì)采用廉價的雙絞線，無特殊要求，用戶接口簡單，容易構(gòu)成用戶系統(tǒng)。 CAN采用非破壞性仲裁技術(shù)，當(dāng)兩個節(jié)點(diǎn)同時向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時，優(yōu)先級低的節(jié)點(diǎn)自動 停止發(fā)送，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下不會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。它最初是由德國BOSCH公司為汽車監(jiān)測和控制而設(shè)計(jì)的，目前CAN已逐步應(yīng)用到其它工業(yè)控制中，現(xiàn)已成為ISO11898國際標(biāo)準(zhǔn)。電容的耐壓值=，選30V。橋式整流電路輸出電壓平均值Uo（AV）≈=17V（U2為變壓器二次側(cè)電壓），則U2=17/≈，取19V，變壓器變比取為220：19，選雙抽頭型。電容C16可以將電源端上瞬間的尖峰、毛刺對地短路掉，C17能抑制電壓的波動，使電壓變得平穩(wěn)光滑?？奢敵龅碾娏鞣秶鸀?～800mA，～10V。 圖316 177。使用779芯片有一個明顯缺點(diǎn)，就是這些芯片屬于線性穩(wěn)壓，發(fā)熱浪費(fèi)很厲害。12V電源使用國家半導(dǎo)體公司（National Semiconducter）的集成三段穩(wěn)壓器LM79L12AC：Vin最小為35V，一般需在27V~，典型值為17V。圖中電解濾波電容起到濾波的作用，是脈動的直流電壓變得平滑。輸出電流100mA，最大輸出電流140mA。12V直流電源是在電子線路中經(jīng)常用到的直流電源，常用的解決方案是使用變壓器和779系列三端穩(wěn)壓器。 177。12～177。芯片以及它們各自的工作電壓如下所示：單片機(jī)C8051F040：DC ~ CAN總線驅(qū)動器：PCA82C250T：DC ~雙通道RS232線性驅(qū)動接收器的MAX232：DC +5V177。轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)允許用軟件命令、定時器溢出或外部信號啟動ADC2轉(zhuǎn)換。有8個用于測量的輸入端，可以被配置為單端或差分輸入。要求設(shè)計(jì)精度為1%，8位ADC 的精度為1/=1/2561%，滿足要求，故選用8位ADC。不僅免去了片外擴(kuò)展CAN總線控制器模塊和A/D轉(zhuǎn)換器，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，也滿足了系統(tǒng)對快速性的要求。所有模擬和數(shù)字外設(shè)均可由用戶固件使能/禁止和配置。硬件實(shí)現(xiàn)的 SPI、SMBus/和兩個UART 串行接口 兩個 12 位 DAC，具有可編程數(shù)據(jù)更新方式全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試接口（片內(nèi)）C8051F040是完全集成的混合信號片上系統(tǒng)型 MCU，具有 64 個數(shù)字 I/O 引腳，片內(nèi)集成了一個 控制器。穩(wěn)定的性能是對一個系統(tǒng)的最基本的要求?？蓮V泛應(yīng)用于穩(wěn)定積分、精密絕對值電路、比較器及微弱信號的精確放大，尤其適應(yīng)于宇航、軍工及要求微型化、高可靠的精密儀器儀表中。小回差將引起一個小的相位移，由于元件參數(shù)的分散性，在硬件上要保證電壓、電流兩路信號的整形相位移嚴(yán)格相等等是很困難的，可以考慮采用軟件修正的方法盡量減小這一誤差。 本設(shè)計(jì)中采用小回差的滯回比較器來代替過零比較器。然而實(shí)際當(dāng)中，三相發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓波形或多或少與正弦波有些差別，因此，含有一定的諧波分量；變壓器的勵磁電流是非正弦周期波，含有高次諧波分量。其優(yōu)點(diǎn)是消除了波形變換中因過零比較器零點(diǎn)漂移產(chǎn)生的偏移誤差。因此，首先要把正弦電壓和正弦電流經(jīng)過零電壓比較器處理成與之對應(yīng)的方波信號。電壓值u、電流值i可以通過電壓傳感器、電流傳感器和ADC來完成測量。產(chǎn)品參數(shù)特性：額定輸入電流，30A；額定輸出，4V；非線性度，＜%；線性范圍(RL→0)，0A～15A；相移 (RL→0)，＜5′(補(bǔ)償后)。+、－端所接R4，R5為限流電阻，用于限制從電源流入的電流，使其在安全范圍內(nèi)。其產(chǎn)品參數(shù)特性如下：額定電壓（有效值），300V；測量范圍，450～450（V）；工作電壓，DC177。R1為限流電阻，用于限制從電源Vcc流入的電流，使其不超出傳感器的工作電流。電流采集用電源線（引腳4，5）專為極低電壓損失設(shè)計(jì)。線性電流傳感器選擇ACS750LCA075，它是高速電流傳感器，為工業(yè)自動化系統(tǒng)中的電流信號傳感（sensing），提供了即經(jīng)濟(jì)又精確的解決方案，集成化設(shè)計(jì)使得應(yīng)用更加簡易。這時如果2超出了AD芯片的輸入電壓范圍，可以比例縮小到合適的電壓范圍內(nèi)。不足也是顯而易見的，如果使用單相的互（傳）感器的話，每相就要用到4個互（傳）感器，三相就需要12個，在經(jīng)濟(jì)上的花費(fèi)較大。對于幅值測量來說，直流信號更方便測量，因?yàn)榛ィ▊鳎└衅鬏敵龅?~5V信號可以直接進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器?，F(xiàn)在市場上有很多這樣的互感器產(chǎn)品，產(chǎn)品的標(biāo)稱就是“電度表專用互感器”，它可以將交流電網(wǎng)上的電壓、電流信號直接轉(zhuǎn)換成小幅值的交流信號，甚至是小幅值的直流信號，對這樣的小信號處理起來顯然更為方便，方法也可以更為靈活。此方案的技術(shù)比較成熟，一般在互感器后接電壓表、電流表、功率表等儀表做測量元件。第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)經(jīng)過對文獻(xiàn)資料的查閱參考，本單元擬定了如下的設(shè)計(jì)方案：方案一：=100V的電壓互感器，=5A的電流互感器；方案二：輸出為小幅值交流信號或直流信號的電流互感器/傳感器。電能量采樣、測量、計(jì)算、顯示、存儲一般由電能表來完成，是一種模擬式測量方法。首先要通過電壓信號源器件將高壓信號成正比的變?yōu)榈蛪弘娦盘枺ㄟ^電流信號源器件將大電流信號成正比地變成小電流信號；然后通過傳輸線將這個低電壓、小電流信號傳輸給AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，再由計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)計(jì)算，存儲，送顯示器顯示等功能，并可以完成通信的功能，是一種數(shù)字式測量方法。精度：1%；在測量和計(jì)算環(huán)節(jié)要考慮該項(xiàng)指標(biāo)的要求，保證各個環(huán)節(jié)的精度，以使得設(shè)計(jì)出的整個系統(tǒng)滿足精度要求。10%（50Hz）；需要電源供電的器件，要選用額定工作電壓為AC220V的型號，或做一個穩(wěn)壓電源。具有故障信息報(bào)警與越限報(bào)警功能；報(bào)警功能要根據(jù)判斷出的故障信息正確報(bào)警，應(yīng)該具備邏輯判斷的功能。讀取電度表的實(shí)時計(jì)量值；要讀取電能表的實(shí)際計(jì)量值，就必然要求電能表的計(jì)量值也是可以存儲，并且可以被讀出。并且要達(dá)到如下的技術(shù)指標(biāo)：額定工作電壓：AC220V177。主要涉及到的設(shè)計(jì)內(nèi)容是電能量計(jì)量。 采用微電子技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)，通過接口電路將PT輸出的電壓計(jì)量信號和CT輸出的電流計(jì)量信號進(jìn)行采集處理，微處理器(MCU)對采集來的三相電壓、電流計(jì)量信號進(jìn)行各種運(yùn)算處理，計(jì)算出相應(yīng)三相交流電的有功功率、無功功率、功率因數(shù)以及各相的累加電量，這些數(shù)據(jù)存儲在微處理器的存儲單元中，可隨時通過CAN總線數(shù)據(jù)包的形式將這些數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)端的電量管理計(jì)算機(jī)，完成前端數(shù)據(jù)采集模塊的功能。因此，現(xiàn)在急需能夠?qū)﹄娔艿氖褂脿顩r和供電線路的工作狀態(tài)進(jìn)行有效實(shí)時監(jiān)控的工具，以避免由于非法用電產(chǎn)生不必要的經(jīng)濟(jì)損失，發(fā)生安全事故。非正常計(jì)量問題不僅困擾電力企業(yè)的發(fā)展，也給國家造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，年損失電量大于幾十億千瓦時。電對人類生活的影響有兩方面：一是能量的獲取轉(zhuǎn)化和傳輸，二是電子信息技術(shù)的基礎(chǔ)?；贑AN總線的電能損失檢測儀的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目錄中英文摘要 2第一章 概述 3 3 3 3第二章 總體方案論證 5 論證與選擇 6第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 8 8 13 18 18 CAN總線單元 22 RS232串行通信單元 24 26 28 29第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 31第五章 設(shè)計(jì)總結(jié) 39參考文獻(xiàn) 40英文原文 41英文翻譯 47致 謝 56附 錄 57中英文摘要摘要：電能量損失監(jiān)測儀是集電能表計(jì)量監(jiān)測，供電線路工作狀態(tài)監(jiān)測于一體的實(shí)時監(jiān)測儀表。關(guān)鍵詞：電能量損失監(jiān)測；單片機(jī)；CAN總線Abstract：Electric energy loss monitor is a meter ,which could both monitor electric energy meter and work state of power supply line can detect the abnormal state of the power supply line,therefor finding illegal power using behavior,avoiding accidents and economic loss. This design proposes a plete scheme based on a prehensive application of sensing technic,electronic technic single chip microputer technic and CAN Bus technic,realizing the realtime monitoring of the abnormal state of the power supply line and electric energy meter,monitoring information displaying,warning of abnormality and uploading monitoring information to meet the requirement of monitoring center.Keywords：electric energy loss monitoring；MCU；CAN Bus第一章 概述 電的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用極大的節(jié)省了人類的體力勞動和腦力勞動，使人類的力量長上了翅膀，使人類的信息觸角不斷延伸。在電能計(jì)量過程中，使電能表不能正確反映用電量而出現(xiàn)錯誤電量的情況，稱為非正常計(jì)量。而引起上述問題的根本原因在于線路和設(shè)備運(yùn)行時實(shí)時數(shù)據(jù)缺乏，雖然目前一些系統(tǒng)有部分實(shí)時數(shù)據(jù)，如負(fù)荷管理的各種遙測量，但大多數(shù)管理系統(tǒng)中使用的還是非實(shí)時性數(shù)據(jù)，大多數(shù)情況下，都無法采取有效措施，及時避免設(shè)備和線路運(yùn)行問題發(fā)生，阻止非法用電現(xiàn)象，為用戶提供服務(wù)，從而直接或間接地影響了電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的實(shí)現(xiàn)。針對常見的一些偷電手段，設(shè)置了相應(yīng)的監(jiān)測和報(bào)警裝置，一旦發(fā)現(xiàn)了異常狀況，系統(tǒng)就會立即發(fā)出警報(bào)，工作人員從而可以迅速直觀地看到故障信息，及時排除故障，制止偷電行為，實(shí)現(xiàn)了對供電線路的工作狀態(tài)和用戶電能表計(jì)量的實(shí)時監(jiān)測。從任務(wù)書的設(shè)計(jì)背景、設(shè)計(jì)依據(jù)等內(nèi)容可以看出，本設(shè)計(jì)的主要目的是要對電貿(mào)易結(jié)算中的非正常計(jì)量問題提出切實(shí)可行的解決方案。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，本設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)以下主要功能：線路電壓、電流的幅值、相位的自動采集、轉(zhuǎn)換、存儲；讀取電度表的實(shí)時計(jì)量值；比較計(jì)量結(jié)果，分析判斷出失壓、欠壓、計(jì)量電流短路、開路或分流、錯接線等故障；可當(dāng)?shù)仫@示線路電壓值、線路電流值、計(jì)量故障信息；根據(jù)監(jiān)控中心需要，定時上傳線路電壓值、線路電流值、計(jì)量故障信息；具有故障信息報(bào)警與越限報(bào)警功能；按照CAN總線協(xié)議，生成標(biāo)準(zhǔn)通信數(shù)據(jù)包。要對這些采集、轉(zhuǎn)換好的信息進(jìn)行存儲，則一般由電能表來完成，高新技術(shù)直接由計(jì)算機(jī)來取代電能表。根據(jù)監(jiān)控中心需要，定時上傳線路電壓值、線路電流值、計(jì)量故障信息；此功能顯然要求監(jiān)測儀具備一定的與PC通信的功能，同時也隱含對數(shù)據(jù)存儲的要求。對各項(xiàng)性能指標(biāo)作如下簡單分析：額定工作電壓：AC220V177。工作環(huán)境條件：溫度20℃～+55℃；濕度：＜95%；在選用各個器件時，要選擇工作環(huán)境溫度和濕度負(fù)荷該項(xiàng)要求的器件。下面對這兩種電能表方案做出比較，論證。鋁盤的轉(zhuǎn)速與電功率P成正比，實(shí)現(xiàn)了對電功率的采樣，電功率大，轉(zhuǎn)一圈的時間就少，電功率小，轉(zhuǎn)一圈用的時間就多，每轉(zhuǎn)一圈代表的電能量是一樣大的，用計(jì)度器的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)將鋁盤所轉(zhuǎn)圈數(shù)記錄下來，所以計(jì)度器所記錄的鋁盤轉(zhuǎn)的總?cè)?shù)正比于電能量W。因此選擇方案一。然后使用分壓網(wǎng)絡(luò)或其它傳感裝置對100V和5A信號再次進(jìn)行采樣，取得更小的信號，再進(jìn)行進(jìn)一步的變換，使信號大小適合進(jìn)入到后面的芯片、設(shè)備中。方案二：使用新型的電壓、電流互感器。方案二又可以有兩種選擇：分開采集信號的幅值信息和相位信息同時采集信號的幅值信息和相位信息下面來進(jìn)行進(jìn)一步分析：分開采集幅值信息和相位信息由于新型的電壓、電流互（傳）感器能輸出直流和交流兩種信號。這樣做能