畢業(yè)設(shè)計-基于mcu的單相電表檢測儀設(shè)計(最新整理(參考版)
2024-12-07 19:21本頁面
【正文】 當(dāng)發(fā)出一個讀取命令時，串口將根據(jù)發(fā)出的命令，在其后的 1 24 個 SCLK 周期從 SDO引腳上串行輸出寄存器內(nèi)容。 串行接口及其操作 (1) 串行接口 CS5460 的串行口包括 4條控制線： CS、 SDI、 SDO、 SCLK，如果片選 CS直接與邏輯 0相連接，則只需要 3 條線就可以完成串行口的操作，通過實驗還發(fā)現(xiàn)，如果將串行數(shù)據(jù)輸入 SDI 和串行數(shù)據(jù)輸出 SDO 連在一起，同樣可以進(jìn)行串行通讀，而且僅需要兩條接口線，這對于使用 AT89C1051 和 AT89C2051 的系統(tǒng)是極為有利的。 6) 電流測量精度：讀數(shù)的 ％ 。 (3) 主要技術(shù)指標(biāo) 1) 差分電壓 輸入范圍： 150mV； 2) 溫度系數(shù)：＜ 60ppm/℃ 3) 功率消耗：＜ 10mW； 4) 電能計量精度：在 300∶ 動態(tài)范圍以上每秒讀取 ％ 。 (2) 引腳排列及功能 CS5460 的引腳排列如圖 所示。 這些增加的功能更加便于與微處理器（ MPU）接口，并能方便地實現(xiàn)電壓、電流、功率的測量和用電量累積等功能。 (3) CS5460的內(nèi)部電路可進(jìn)行大部分的計算工作，使其對外部微控制器功能的需求降到最低。其電流與電壓通道間的相位誤差可內(nèi)部數(shù)字校準(zhǔn) , 可以使用單 ＋ 5V、177。 150mV的輸人信號；電壓通道帶有測量放大器 , 可直接測量 177。電流通道包括一個可編程增益放大器 , 可以直接測量電流經(jīng)采樣轉(zhuǎn)變成的 177。 CS5460芯片有如下功能特點 (1) 在 40℃ ～ +85℃ 溫度范圍內(nèi)的計量準(zhǔn)確度為 ％，支持 ，可大幅度降低電表的例行檢查和校準(zhǔn)的要求。 圖 LCTV3JCF系列微型精密電壓互感器 電壓互感器的連接 電壓互感器的連接如圖 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT itl eN u m be r R e v i s io nS iz eBD a t e : 1 4 J u n 2 0 09 S he e t o f F ile : C :\ P r og r a m F il e s \D e s i gn E x p lo re r 9 9 S E \S ys te m \B A E F 1 C ~ 1. D D BD ra w n B y:12GNDC S 54 6 0V IN + 圖 電壓互感設(shè)計電路 電能計量芯片 CS5460是 CRYSTAL公司最新推出的帶有串行接口的單相雙向功率 /電能計量集成電路芯片。 (5)絕緣耐熱等級： B級（ 130℃ ） (6)安全特性 1) 絕緣電阻：常態(tài)時大于 1000MΩ ； 2) 抗電強 度：可承受工頻 2500V/1分鐘； 3) 阻 燃 性：符合 UL94Vo級。 (3)使用環(huán)境條件 1) 環(huán)境溫度： 40℃ ～ +85℃ ； 2) 相對濕度：溫度為 40℃ 時不大于 90%。 (1) 其主要參數(shù) 1) 額定輸入電壓： 220VAC； 2) 額定輸出電壓 ： ； 3) 額定點角差： 5； 4) 過載倍數(shù)： 。此種方法沒有改變電壓互感器本身固有的特性，接線端使用接線夾，也免去了拆線的麻煩，便于現(xiàn)場使用。它的另一特點是二次測所接的測量儀表 和繼電器電壓線圈阻抗很大，接近于空載狀態(tài)下運行。 電壓互感器的選擇與連接 電壓互感器的選 擇 電壓互感器的工作原理與變壓器相同，構(gòu)造和連接方式也相似。 圖 Q8A型電流互感器 電流互感器的連接 電流互感器的連接如圖 。適用于 10A以下電纜的在線測量。 (1) 其主要參數(shù)如下： 1) 一次電流 : 10A； 2) 二次電流 : 10mA； 3) 等級 : 級； 4) 負(fù)載 : ≤4Ω 。 考慮到方便檢測這一問題，我們選擇鉗形電流互感器。在供 電電路中接入固定式的電流互感器，其優(yōu)點是固定式互感器中磁路是封閉的，因而具有較好的線形和較小的相移，可以得到較高的精度，但需要停電接線，不便于現(xiàn)場檢測電流。一次繞組中的電流幾完全取決于一次電路中的負(fù)載電流，而與二次側(cè)無關(guān)。有些電流互感器僅有鐵芯和二次繞組，測量時將被測電路的導(dǎo)線直接穿過鐵芯。在測量中，一般規(guī)定它的二次繞組的額定電流為 5A。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT itl eN u m be r R e v i s io nS iz eBD a t e : 1 5 J u n 2 0 09 S he e t o f F ile : H :\ P R E V IO ~ 4 .D D B D ra w n B y:123G S T 4 V C CGNDP 32 圖 光電采樣器有三個引腳，一個為接 +5V電 壓的電源引腳，一個為接入單片機的輸入接口，另一個為接地的端子。 光電采樣器設(shè)計電路 (1) 光電采樣器的基本設(shè)計電路如圖 。 (2) GST一 4光電采樣器的優(yōu)點 GST一 4型光電采樣器采用雙光點對光、發(fā)光、接受，平行式安裝采樣參照對光光點以及專用的反射光線成像系統(tǒng)和專用數(shù)字電路，它除無需調(diào)整之外，主要有以下優(yōu)點： 1) 對光速度快 ： 因采用專用光線反射成像系統(tǒng)和參照對光系統(tǒng)，只需將三個光點調(diào)成一條直線就完成了對光過程。在圖 Sl、 S2為接收管， G為對光點，在對接過程中，只需調(diào)動手輪，使三個光點在鋁盤上，成一直線，就告完成。 圖 光電系統(tǒng) 從圖中可以看到 F F2之間的距離為 d，這樣就能保證射出的光點在鋁盤上有一個距離為 dl且 dld。 GST一 4型的光電系統(tǒng)見圖，它是由兩個發(fā)光器件 F1 、 F2和兩只光敏接收元件 Sl、 S2，以及一只對光管 G組成。 GST 一 4 型光電采樣器采用雙光點平行式安裝，判斷電路的新型采樣方式，克服了以往的采樣 缺陷。 光 源 光 通 路 光 電 器 件 測 量 電 路光 量 光 量電 量X 1 X 2電 量 輸 出 圖 光電式傳感器的組成 基于本設(shè)計系統(tǒng)的精度要求，一般地光電采樣器 無法解決因為工作時間較長、在電度表盤形成的銹斑或表面毛刺，引起的誤脈沖的問題，給校表工作帶來了極大的不便。光電采樣器的物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)，它通常是由光源、光通道、光電轉(zhuǎn)換器件和測量電路四部分組成。 (3) AT89C51 硬件電路設(shè)計的電路圖如圖 。 單片機的外部復(fù)位電路由上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位兩種。 復(fù)位是單片機的初始化操作，單片機在啟動運行時，都需要先復(fù)位，它的作用是 使 CPU 和系統(tǒng)中其他部分都處在一個相同的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。 C C2 對頻率有微調(diào)作用，晶體或陶瓷諧振器的頻率范圍可在 0MHz～ 24MHz/33MHz 之間選擇。其內(nèi)部時鐘方式利用芯片內(nèi)部的振蕩器，然后在引腳 XTAL1 和 XTAL2 兩端跨接晶體或陶瓷諧振器，就夠了穩(wěn)定的自激振蕩器， 其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時鐘電路， 見圖 311。 (2) 單片機外圍電路設(shè)計 AT89C51 系列單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器，但要形成時鐘，外部還需要附加電路?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許定時 /計數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 2）主要性能參數(shù)： ａ . 與 MCS51系列產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 ｂ . 4K 字節(jié)可重復(fù)擦寫 Flash 閃速存儲器 ｃ . 1000 次擦寫周期 ｄ . 全靜態(tài)操作： 0Hz24Hz ｅ . 三級加密程序存儲器 ｆ . 128 X 8 字節(jié)內(nèi)部 RAM ｇ . 32 個可編程 I/O 口
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