基于單片機(jī)的三相多功能電能表設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-21 15:51 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 8031系列。雖然他們?cè)谟布Y(jié)構(gòu)上相似，但后者的價(jià)格，功耗，抗干擾能力強(qiáng)等方面具有的優(yōu)勢(shì)比前者大得多，AT89系列單片機(jī)具有功耗低和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，這點(diǎn)是上者所沒(méi)有的。AT89C52是一種低電壓，高性能的CMOS 8位單片機(jī)，能適用于很多繁雜的控制場(chǎng)合。 AT89C52主要管腳如下：由上圖可知，AT89C52是四個(gè)部分組成的，它可以在線進(jìn)行較為正規(guī)的編程。其將ROM和專用的微處理器連接在一起，其中Flash存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦寫(xiě)，從而可大限度的降低開(kāi)發(fā)的成本的目的。I / O功能和AT89C52的基本相同，它們唯一不同的是。 時(shí)鐘振蕩電路設(shè)計(jì)AT89C52單片機(jī)具有可控的高增益放大器的反向振蕩器。該放大器的輸出端和輸入端分別是XTAL2和XTAL1。在晶體和兩個(gè)匹配的電容C1和C2形成自激振蕩器與外部鏈接。其接線如圖（）所示： 為了能使通信中波特率的結(jié)果整數(shù)，本設(shè)計(jì)選擇了11MHZ的晶振，依據(jù)單片機(jī)的有關(guān)資料應(yīng)選擇容量均為30pF的兩個(gè)電容。 電壓監(jiān)控電路為了保證系統(tǒng)正常安全的運(yùn)行，所以需要增加電壓監(jiān)控，看門(mén)狗電路電源和微機(jī)監(jiān)控操作。本設(shè)計(jì)選用帶有看門(mén)狗定時(shí)器的監(jiān)控芯片IMP813L。該芯片產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)在電源芯片電源時(shí)，在降低電壓。此外還具有手動(dòng)復(fù)位（MR）的輸入，可連接到復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位。芯片管腳功能如下表31所示：表31 IMP813L主要管腳。 看門(mén)狗電路為了保證單片機(jī)能正常運(yùn)行，在本設(shè)計(jì)中使用了該芯片的看門(mén)狗功能，只須將和連在一起便可。單片機(jī)復(fù)位的條件：1，單片機(jī)的電力，2，手動(dòng)按鈕復(fù)位，3，看門(mén)狗超時(shí)復(fù)位，4，電源電壓低于復(fù)位門(mén)限。可以實(shí)現(xiàn)對(duì)供應(yīng)鏈管理的有效監(jiān)控，防止異常運(yùn)行。 電壓電流的采集與處理任務(wù)權(quán)力測(cè)量單元是不同的負(fù)載條件下，各種電能質(zhì)量保證，可以以高精度測(cè)量有功電能。本方案采用的是專用的電能計(jì)量芯片ATT7022B，它是一種用于功率測(cè)量或電能的專用高精度的計(jì)量集成電路，應(yīng)用比較廣。 對(duì)于ATT7022B芯片的介紹ATT7022B芯片特性：內(nèi)部原理框圖ATT7022B是一個(gè)高精度得專用計(jì)量芯片，能夠適用純數(shù)字域的增益和相位校正。內(nèi)部原理圖如下： ATT7O22B的內(nèi)部原理圖 采樣電路電網(wǎng)中的大電壓和大電流必須經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換，把它變成小電壓、小電流才行。電壓電流采樣一般采用在變換電路中采用精密電阻，從而得到小電壓小電流這種方法。，它可以做的很小，其核心是由高的坡莫合金或優(yōu)質(zhì)鋼滲透系數(shù)，相位角減小鐵損和有限的滲透率差異產(chǎn)生的。： 圖 (a) 電壓采樣輸入圖 (b) 電流采樣輸入 電能表電壓電流采樣電路(1)電壓輸入tv31b電流電壓互感器，原邊串聯(lián)電阻與電源線平行，電感電流比為2 / 2，二次回路是不允許打開(kāi)使用。在三相四線制，A，B，C三相電壓相對(duì)于N 220V，由串聯(lián)連接的功率電阻的電壓轉(zhuǎn)換為電流，接著電流再通過(guò)變壓器，從而實(shí)現(xiàn)電壓的輸入。電壓互感器電流電壓通道采用2 / 2的比例，因此串聯(lián)功率電阻的選擇（額定220V）： （） ，變壓器二次采樣電阻： ()由上圖公式可知采樣電阻阻值為50Ω，所以必須選擇電阻阻值為50Ω的電阻。（2）電流輸入在電流輸入方面則選擇了TA20型交流電互感器，它采用的是環(huán)氧樹(shù)脂灌封結(jié)構(gòu)，內(nèi)置式的輸入線圈，有安裝快速、使用方便，精度高，電壓隔離能力強(qiáng)和安全性高的特點(diǎn)。變壓器的電流比為5A / 5mA，二次回路是不允許打開(kāi)，用初級(jí)線圈時(shí)，應(yīng)與被測(cè)電流回路串聯(lián)?？紤]到ADC的輸入電壓和電流通道的參數(shù)，變壓器二次采樣電阻： () 采樣電阻阻值選擇為20Ω。在此設(shè)計(jì)中，抗混疊濾波器是必要的，其結(jié)構(gòu)和參數(shù)要有對(duì)稱性。濾波器的性能越好，抗干擾作用就越強(qiáng)，濾波電路工作起來(lái)就越順利，并保證電能表可以長(zhǎng)時(shí)間的工作。 ATT7022B與單片機(jī)的接口 ATT7O22B與單片機(jī)有六根連線，其中有四條為SPI接口線，SPI可被用于 ATT7022B的數(shù)據(jù)讀取和數(shù)據(jù)的寫(xiě)入，軟件編程的I/O口可以模擬SPI總線時(shí)序的方法，所以只要把四條SPI ATT7022B總線銜接到任意四個(gè)雙向I / O端口的中央處理器即可。： ATT7022與MCU之間的接線圖 存儲(chǔ)器單元簡(jiǎn)介如果作為一個(gè)測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)，存儲(chǔ)、處理大量的數(shù)據(jù)，而且里面很多數(shù)據(jù)都有特殊的要求，但也不能因停電等事件而丟失，更不能因系統(tǒng)中的干擾而改寫(xiě)其中的程序。因此儀表必須滿足以上要求才行。所以本設(shè)計(jì)中選用了FM24C16來(lái)實(shí)現(xiàn)上述功能。串行通信的性能指標(biāo)完全滿足設(shè)計(jì)的要求，還可以解決儀表中的設(shè)計(jì)的擔(dān)憂，非常適合儀表設(shè)計(jì)所要求的存貯器類型。
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