【正文】 //順序進行規(guī)則轉換 ADC 通道的數(shù)目； ADC_Init(ADC1, amp。GPIO_InitStructure)。TIMBaseStruct)； TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE)； //使能 定時器 2； TIM_Cmd(TIM2,ENABLE)。 南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設計（論文） 18 開 始保 存 數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù) 處 理通 訊 處 理按 鍵 輸 入接 口 呼 叫N系 統(tǒng) 初 始 化數(shù) 據(jù) 刷 新時 間 到 ？Y刷 新 顯 示顯 示 刷 新 定 時 到 ？Y按 鍵 處 理NYYNN采 樣 定 時 器 初 始 化 圖 主程序 流程圖 初始化子 程序設計 系統(tǒng) 在運行之前需要進行初始化， 包括系統(tǒng) 時鐘的配置、定時器的初始化、 ADC初始化 、 GPIO 口 的配置 、 顯示初始化 和 鍵盤初始化 。 軟件設計流程 為了提高系統(tǒng)的運行速度， 改善系統(tǒng)的性能，在進行軟件設計時 ， 也采用了模塊化的 思路 ， 本文中 的軟件編程采用 了 調用 固件 庫函數(shù) 的 設計 方法 。不僅如此， 在軟件在線調試和仿真方 面功能也很強大。 圖中 的 電容 C14 的作用 是穩(wěn)定 電壓 。該電路中采用獨立于主板的電源 轉換 電路 設計 ，使得電路的運行更加的安全 穩(wěn)定 。 由顯示電路的電路圖可知， HT1621B 的結構簡單，和主控芯片的連線 十分簡潔 ，只需要 將 CS， WR， DATA幾個引腳 連接到 主控芯片即可 。其中 K1 鍵 作為 PageUp 按鍵， 進行 向上翻頁 的 動作 ； K2 鍵 作 為 PageDown 按鍵， 進行 向下 翻頁 的動作 。 其中 采用 多電阻 串聯(lián)代替單個大電阻的原因 主要有 ： 防止產(chǎn)生大的電壓降，更好地保證電路的安全性 ； 降低 電阻 在 工作時承受的電壓 大小 ， 減小 電阻工作時 的功率， 因此 就 可以 選取 小功率的電阻 。采集到的小電流信號 I經(jīng)過 LM358 的 輸出信號 的 計算 公式（ 31）為 ： ????_?? = ???????? ??? 330 （ 31） 其中 Vref為 +，由于 I 的值是毫安 等 級的，所以從 LM358 端輸出的信號會處于 0~+， 處于 芯片可以承受的信號范圍內， 保證了芯片的安全性。當編程完成， 電路板制作結束后， 就可以對程序進行下載， STM32支持的仿真和下載 方式有兩種 ， 分別為 JTAG 模式和 SWD 模式。故在進行 本 課題 的 設計 時 ， 為了保證安全性 采用外部復位電路來實現(xiàn)系統(tǒng)的復位，最小系統(tǒng)的復位電路如圖 所示。 本課題中， 設計的 電源轉換電路采用的 芯片型號 是 ，此電平轉換器件 具有體積小、 損耗 低 并且穩(wěn)定性能好等優(yōu)點，同時它最高可以輸出 1A 大小 的電流，這一特性 使得 該芯片幾乎可以和全部的電子網(wǎng)絡芯片進行匹配， 因此 得到了普遍的應用。 其中主控芯片 的 原理圖，如圖 所示。從而最終確保信息的安全性。 (2) 可靠性。 本文 選擇使用型號為 STM32F103RC 的 微控制器作為主控芯片 ，其中 電量 計算的 任務 需要 在 軟件 里 完成 ， 雖然 加大了 軟件編程的難度，但是 在很大程度上 控制了課題 的設計 成本 ， 并且該型號的芯片 也具有 一系列 顯著的 優(yōu)點 。最終 完成整個課題的設計工作。作為測量電能的儀表，電能表的發(fā)展就變成了關系國家百姓生活舒適度的一個重要的工具。 因而在不同的外界環(huán)境下、不 同的電能頻率下 ， 保持 電能表 測量精度的穩(wěn)定性也是十分重要的。當出現(xiàn)人們無法預知的事件發(fā)生時，“有大腦”的電能表也就無能為力，失去抵抗的能力。過高 的 制造成本 使得 制作 商 “望而卻步 ”，阻礙 了 廠商 擴展多功能電能表生產(chǎn)規(guī)模的決策，不利于產(chǎn)品在市場上的大規(guī)模推廣。另外我國地域廣闊，南北、東西經(jīng)濟發(fā)展水平差距大，在一些經(jīng)濟發(fā)達的主干城市已經(jīng)開始普及多功能電能表。直到上個世紀 90 年代，我國自主研發(fā)電能表的 事業(yè)才真正起步。同時，對于高次諧波的抗干擾能力得到了大幅度的提高，高功耗問題也得到了一定的解決，迎合了現(xiàn)代工業(yè)的要求，因而電子式電能表很快就取代了其他的電能表，在全球范圍內都得到了廣泛的應用，并且性能在不斷地得到改善。機電式 的 電能表又 常常 因為它的 工作原理 被稱為脈沖式 的 電能表，它是利用機體發(fā)出電脈沖，依據(jù) 光電轉化原理進行工作，從而完南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 成電能 測量 的 。在人們掌握了交流電利用方法后，科學家們就依照旋轉磁場理論發(fā)明出了用于計量交流電量的感應式電能表。s lives increasingly important. While the meter is constantly evolving, but limited to a single function, the conventional meters has failed to meet the growing demands of its users. In this paper, using the type microcontroller of STM32F103RC as the master chip, designed a practical, simple structure of multifunction meter. In the process of the design of meter in hardware and software, have adopted a modular design thinking. Among them, the hardware part of the multifunction meter includes control module, power conversion modules, voltage and current sampling module, EEPROM memory module, LCD segment display module, a key input module and RS485 munication interface module. And using software platform MDK designs the software part, including the main program, the system initialization procedure, power handler program, a keyboard interrupt program and LCD segment display program. Finally pleted the system debugging of the multifunction meter, the voltage and current signals obtained through sampling and conditioning were calculated, and plete the display, but also through the select button to switch the display . The basic realization of the multifunction will be able to watch the intended function. Key words: Power Meter。雖然 電能表 也 在不斷地發(fā)展，但是 局限 于 功能單一 ， 傳統(tǒng)的電能表 已經(jīng)滿足不了 用戶對 其 越來 越高 的要求 。 本 文 最后 完成 了 多功能電能表 的系統(tǒng)調試 ， 對 經(jīng)過 采樣和調理得 到的電壓、電流 信號 進行 計算 ， 并 完成 顯示， 而且 通過按鍵 的 選擇 實現(xiàn) 了 顯示屏 的 切換 ，基本 實現(xiàn) 了多功能定能表的預期功能。 電能表的發(fā)展 隨著科技的快速進步，電能表 在 不斷地更新?lián)Q代，以應對人們對于功能和性能越來越高的要求。不 僅測量精度和測量頻率不能滿足現(xiàn)代工業(yè)的要求，而且由于感應式電能表制作 原理的局限性，功耗問題已經(jīng)變成一個不容忽視的事實。由于電子式電能表是在機電式電能表提出旋轉結構的基礎上 得以實現(xiàn)的，因而又被叫 做靜止式電能表。日本早在上個世紀 70 年代就首先研制出電子式電能表，歐美發(fā)達國家更是緊跟其后不斷研制出性能更加完善的電子式電能表，并且僅僅用了十年的發(fā)展時間，就推出了性能優(yōu)越、功能完善的全電子式多 功能電能表。單一功能的電能表早已不能滿足市場和用戶的需求，為了適應市場的發(fā)展、用戶的期望，多功能電能表很快就被創(chuàng)造出來并得到應用。多功能電能表使用方便，但是對于用戶來說價格卻偏高。為了保障電力用戶的利益，防竊電技術也將成為將來電能表發(fā)展 的 一種重要的技術支持。精度是評判電能表功能好壞的重要指標，精度的高低直接影響到電能表反饋信息的準確性。 多功能電能表 正 在朝著高精度、高安全性、智能化和網(wǎng)絡化的方向上 發(fā)展 ，關鍵的技術支持是必不可少的。再依照模塊化 思想 的設計原則，將整個硬件設計方案分解為主控模塊、顯示和按鍵模塊、電流電壓采樣南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 模塊以及 RS485 通訊接口模塊等模塊進行單獨地設計，最后通過連線將不同 的 板子進行整合， 建立 各個 電路板 之間的聯(lián)系， 完成整個課題的硬件部分設計。 主控芯片 的 選擇 在 設計 多功能電能表的 過程中， 確定 主控芯片 時 ， 一般 有兩種選擇方案 。 (1) 精密性。信息時代，最為激烈的就是信息競爭，確保信息在傳遞過程中的保密性， 是 實現(xiàn) 信息 安全的 必要步驟。 要實現(xiàn)多功能電能南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設計（論文） 8 表的預期功能，主控芯片必不可少，電 量 計量的任務、顯示和顯示屏 切換 的功能以及 RS485 的通訊功能都需要在主控芯片內 設計 和 進行。該電路 由 CC Y1 組成， 由 它 為主控芯片提供時鐘基準。同時設計 由 F和 10μ F 電容 組成的 并聯(lián)電路， 將 該電路 置于電路輸出端，具有濾波和穩(wěn)定電壓的作用， 進一步 提高了輸出電壓的穩(wěn)定性。復位電路中的電容 C17，有穩(wěn)定電路的作用，使電路性能更加的優(yōu)越。 圖 電流采樣 調理 原理圖 本課題采用電流互感器進行大電流的采樣過程，之所以選擇電流互感器而不選擇采樣線性范圍比較廣的電阻網(wǎng)絡取樣，是因為電阻在經(jīng)歷過長期工作 后 ，阻值 會SWDIO3V3DSWCLKGNDD1234H210KR310KR410KR210KR1BOOT0 BOOT11 23 45 6H1GNDD GNDD3V3D330R1+5VA_c32481vccgndLM358U1AAcVref10kR410kR510kR6GNDA567LM358U2BVref+104C1GNDAGNDA南京工程學院自動化學院本科畢業(yè)設計（論文） 11 受到溫度以及其他一些外部因素的影響 而 發(fā)生變化； 而采用電流互感器的方案就可以保證 在 長期工作條件下，其 阻值穩(wěn)定性 較好。 圖 電壓采樣原理圖 本 課題中設計的 電能表是三相多功能電能表，需要采集三相的電壓信號。 同時 通過 阻值為 200K的 電阻 的 電流 計算公式 （ 33） 為： I = (?????10001002????????)20051000 (33) 其中 Av 的最大值可以達到 220 √2 ≈ 311(??)， Vref為 ， 則通過 200K 分壓電阻 的最大電流 約 為 ， 所以 每個 電阻 承受 的 功率 計算公式（ 34） 為 ： P = ??2 ?? ≈ ?? （ 34） 可知只要選用 四分之一 功率 的 電阻即可 。發(fā)展 至今 ，非點陣類液晶顯示屏都被稱為段碼液晶 屏 。本文采用 MAX13085E 低功耗收發(fā)器，該芯片 內部集成 驅動器和接收器，其中驅動器負責建立電氣特性電平和數(shù)字信號電平之間的聯(lián)系和轉換。 存儲電路設計 因為檢測 到 的 信號 以及計算得到的數(shù)據(jù)都是以變量的形式儲存在 STM32F 的RAM 區(qū)內 ， 而 RAM 又是掉電易失 性 的 ，一旦電能表在運行的過程中 失電 ，再次運行時，數(shù)據(jù) 就 已丟失，所以必須設計外部存儲電路進行數(shù)據(jù) 的 掉電保護 。 Keil公司 是一家在微控制器（ MCU）軟件開發(fā)領域地位卓越的國際公司，并且 于 2021年被 ARM 公司收購，是目前 針對 ARM 內核單片機開發(fā)的主流平臺產(chǎn)品。 （ 4） 修改在編譯過程中出現(xiàn)的問題。 主程序 設計 軟件的 主程序 負責整個 系統(tǒng) 初始化、 各個模塊 的 固件庫函數(shù) 以及 中斷函數(shù)的調用 ，其中主函數(shù)