基于單片機的數(shù)字電能表設計-全文預覽
【正文】 時功率具有周期性(100Hz )，因此可以利用這一特點快速求得平均功率?，F(xiàn)代軟件設計中的一個重要觀念就是軟件的模塊化設計，其優(yōu)點是功能明確，出錯率低、修改方便、維護容易，便于團隊工作，有利產品推出速度等，因此在電能表的設計中，也可把軟件按不同的功能分解成大小不同的軟件模塊，這些模塊大致有： —系統(tǒng)的初始化模塊； —電壓電流數(shù)據(jù)采集和預處理模塊； —數(shù)據(jù)分析，功率、電能等電氣參數(shù)計算模塊； —分時計費模塊； —液晶顯示模塊； —紅外串行通信以及發(fā)送數(shù)據(jù)準備、接收數(shù)據(jù)處理模塊；—E2PROM的讀寫模塊。把解調得到的數(shù)據(jù)送到串行數(shù)據(jù)接收引腳RXD()由串行口進行處理。因為串聯(lián)的2個三極管為PNP型的，所以只有在TXD和載波均為低電平時才能同時導通并使發(fā)光二極管發(fā)光。因此需要將數(shù)據(jù)“載”在頻率較高的載波信號上進行調制。在手持抄錄器的控制下可通過紅外通信端口將數(shù)據(jù)發(fā)送至紅外抄錄器中。在發(fā)射端，對發(fā)送的數(shù)字信號經適當?shù)木幋a和調制后，送入電光變換電路，驅動紅外二極管發(fā)射紅外光脈沖，在接收端，紅外接收器對收到的紅外信號進行光電變換，并進行解調和譯碼后，恢復出原信號。 圖5 MSP430與FM24C16的接口電路 串行通信接口的實現(xiàn)由于MSP430X3XX的部分廉價型號(如MSP430C323)中沒有專用串行通信接口，需要采用替代的方法形成。本設計中選擇FM24C16來實現(xiàn)這種功能。交流被測電壓經電阻分壓器分壓后連接單片機的A/D轉換輸入AA5。若MCLK為32768*32=1048576Hz，并且選定ADCLK等于MCLK，則每次A/D轉換所需的時間為：132/1048576Hz=。在兩種模式下，當一個轉換完成時，都將自動給出中斷標志EOC=1，表示完成了一次轉換[10]。 整個模塊可以設置為兩種工作模式：12位模式和14 (12+2)位模式。3) 轉換輸入選擇(AD Input Select) B5=1時不選擇任何ADC通道。 表1 ACTL中各位意義 15141312111098765432100ADCLKPD量程電流源AD輸入選擇VREFSOC 1) 啟動轉換(SOC) 該只寫位啟動由ACTL寄存器其它各位所定義的轉換，其讀出總是0。電能表在一般測試系統(tǒng)中要求的最高精度為一級(1%)14位A/%，可見14位A/D轉換器完全可以滿足測量精度的要求。在該模塊的控制寄存器中的最低2位用于通信，其中RXD是一個只讀位，而TXD的數(shù)據(jù)由軟件寫入。八位定時器/計數(shù)器：8位定時器/計數(shù)器(8bit Timer/Counter)的原理主要包含以下模塊：(1) 8位帶預置數(shù)寄存器的增計數(shù)器；(2) 8位控制寄存器；(3) 輸入時鐘選擇器；(4) 沿檢測電路(如檢測異步通信的起始位)；(5) 由8位計數(shù)器的進位信號觸發(fā)的輸入輸出數(shù)據(jù)鎖存器。MSP430系列單片機是以超低功耗為主要特色的16位單片機，其中MSP430X3XX系列屬于外圍較為豐富且支持LCD的中檔產品。另一種方案是采用電池供電，這在電表采用低功耗設計時是可行的，并且?guī)碇T多好處。主要用來存儲各個時段的用電量、電能表常數(shù)、時間參數(shù)。 （2） 單片機：數(shù)據(jù)處理、計算、顯示和通信的控制中心。 多費率電能表的原理 多費率電能表由電能測量單元和具有分時計量功能的電路組成[9]，對電子式電能表而言，測量為了實現(xiàn)分時計量，電表設計的關鍵是設有計時準確、時段誤差和日誤差小、接通/切換準確的時鐘和時控電路，多費率電能表原理如圖2。（3）環(huán)境條件: 工作溫度：20℃—+55℃； 運輸溫度：25℃—+70℃；（4）紅外通信距離≥4m。電源信號MSP430電壓圖象電流圖象脈 沖存儲器LCD通 信時 鐘 圖1 電能表的結構原理圖 單相多功能電表由輸入轉換部分、單片機部分、通信部分和輸出部分組成。本課題研制了基于MSP430的單相多功能電能表，同時對系統(tǒng)的軟硬件設計也作了介紹。 the electrical energy meter as the object, , the basis theory and the design technique of low power loss instrument basing on the low power SingleChip puter has been discussed, the integrated design make the electrical energy meter’s operational reliability to improve greatly, its reference value is useful to design other kind low power loss meter.Key words: Multitariffs electrical energy meter。關鍵詞：多費率電能表；MSP430單片機；硬軟件合成ABSTRACTIn the design, I try to search the design technique of time sharing charging digital electrical energy meter. The main work content includes: made out integrity the design of the electrical energy meter based on MSP430C323H, searched for using the limited hardware resources and the software organic synthesis of MSP430C323, re
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