基于單片機(jī)的分時計(jì)費(fèi)智能電表設(shè)計(jì)報告-文庫吧資料
2025-06-30 16:21本頁面
【正文】 度補(bǔ)償電路用來監(jiān)視 VCC 的狀態(tài)，如果檢測到主電源故障可自動轉(zhuǎn)換到備用供電，該芯片接口支持 Intel 和 Motorola 兩種模式，在本次設(shè)計(jì)中，采用的是Intel 模式，具體補(bǔ)管腳圖如圖 ：圖 DS12887 管腳圖 液晶顯示屏介紹LCD1602是一款工業(yè)字符型液晶顯示屏，能夠同時顯示32個字符，內(nèi)部帶有80*8為的內(nèi)部RAM緩沖區(qū)，可顯示阿拉伯?dāng)?shù)字，引文字母大小寫，常用符號和日文片假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，在本次設(shè)計(jì)中，可以通過LCD顯示萬年歷，分時電價，剩余金額等數(shù)據(jù)信息，可以通過鍵盤來切換顯示。C至+85176。 特殊器件介紹 ADE7758 介紹ADE7758是一款高精度的電能計(jì)量芯片，具有高準(zhǔn)確度，適用于三相/三線，三相/ 四線和其他各種三相系統(tǒng)，該芯片通過SPI數(shù)據(jù)串行接口和單片機(jī)進(jìn)行連接，模擬電源端（AVDD）= 數(shù)字電源（DVDD ） =5V177。如果二次側(cè)開路，二次電流的去磁作用消失，其一次電流完全變?yōu)閯畲烹娏?，會引起鐵芯內(nèi)磁通劇增，鐵芯處于高度飽和狀態(tài)，加之二次繞組的匝數(shù)很多，就會在二次繞組兩端產(chǎn)生很高(甚至可達(dá)數(shù)千伏)的電壓，不但可能損壞二次繞組的絕緣，再者，由于磁感應(yīng)強(qiáng)度劇增，使鐵芯損耗增大，嚴(yán)重發(fā)熱，甚至燒壞絕緣。因此，電壓互感器二次側(cè)嚴(yán)禁短路。 信號采集電路本次設(shè)計(jì)為智能電表，所以要對用戶的電壓和電流都進(jìn)行采樣，再通過 ADE7758 芯片來得到一個較為準(zhǔn)確的功率值并輸入單片機(jī)中，因此電壓電流的采集電路如圖 所示：T1TA32BMT2TV31B02C733nfC833nfR21kR31kIAPIANR4200 R51K C933nfVAPR651K12J1CON212J2CON2R1010圖 信號采集電路圖 為電流電壓采集電路，在電流采集電路中，通過將電流互感器TA32BM 串聯(lián)到用戶電路中，以采集用戶的電流信息， TA32BM 額定輸入輸出為 5A/,通過電流互感器將大電流轉(zhuǎn)換到 ADE7758 可以接受的小電流范圍內(nèi)，然后通過濾波降低信號的干擾，最終輸入芯片，在電壓采集電路中，通過將電壓互感器 TV31B02 并聯(lián)到用戶的負(fù)載上，采集用戶的電壓信息，TV31B02 是一款電流型電壓互感器，額定電流是 2mA/2mA,所以要在電壓互感器的緣邊串聯(lián)一個 51K 的電阻以降低互感器原邊電流值到可承受的范圍，最后通過RC 電路濾波后，得到一個近似 的電壓以輸入到 ADE7758 芯片，和前面的電流值一起，計(jì)算出用戶的功率。同時智能電表的顯示模塊選用 LCD 顯示，下圖為 LCD1602 顯示電路：VDD1VSS2VEE3RS4RW5LCDEN6D07D18D29D310D411D512D613D714LCD1602CS 25U4LCD1602D0D1D2D3D4D5D6D7ENRSVCCR1810K圖 LCD1602 接線圖通過該 LCD 液晶顯示器，顯示我們需要的一些信息。 時鐘及 LCD 顯示模塊本次設(shè)計(jì)中，該電表要實(shí)現(xiàn)分時計(jì)費(fèi)，既必須引入時鐘系統(tǒng)，該時鐘系統(tǒng)必須準(zhǔn)確，且在電表短時間斷電之內(nèi)，不會停止工作，因此，該模塊采用了一塊時鐘芯片 DS12887，該芯片為一款使用很廣泛的時鐘芯片，具體電路圖如圖 所示：MOT1NC2NC3AD04AD15AD26AD37AD48AD59AD610AD711GND12VCC 13SQW 14NC 15NC 16NC 17IRQ 18RESET 19DS 20NC 21R/W 22AS 23CS 24DS12887U3DS12887DSCSDSDSDSASDSRWD0D1D2D3D4D5D6D7VCC圖 DS12887 接線圖圖 為時鐘芯片 DS12887 的連線圖，其中 DS 與單片機(jī) 口連接，R/W 與單片機(jī) 口連接，AS 與單片機(jī) 口連接，CS 與單片機(jī) 口連接。ADE7758 集成了二階 ΣD 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 , 數(shù)字積分器，基準(zhǔn)電路，溫度傳感器，以及所有進(jìn)行有功，無功和視在電能計(jì)量以及有效值計(jì)量所需的信號處理元件。然后此 5V 的電壓就可以供給 STC89C52 和時鐘芯片 DS12887。先對各模塊分別作具體介紹： 各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì) 電源模塊電路電源模塊電路從電網(wǎng) 220V 電壓作為輸入，通過該電路后，輸出端輸出大小為 5V 的電壓，作為單片機(jī)及其他芯片的 VCC 電源，具體的電路圖如圖 所示：T3TRANS11234D1BRIDGE1 C10100ufC11Vin1GND2Vout 3U278L05C12R61kVCC12J3CON2圖 電源模塊接線圖圖 為電壓模塊的電路圖，該模塊以電網(wǎng) 220 交流電作為輸入，通過整流橋整流后，再經(jīng)過濾波，最后通過一塊 78L05 穩(wěn)壓芯片進(jìn)行穩(wěn)壓，得到一個穩(wěn)定的 5V 電源，78L05 的輸出電流可達(dá)到 100mA，無需外接元件，內(nèi)部本身帶有熱過載保護(hù)，內(nèi)部短路電流限制。3 單元模塊設(shè)計(jì)本系統(tǒng)主要包括以下部分：電源模塊電路、信號采集電路、計(jì)量模塊電路、時鐘及 LCD 顯示模塊電路。通過對以上兩種方案的具體描述，對他們各自的優(yōu)缺點(diǎn)有了一定的了解。但是在軟件系統(tǒng)上，該方案二與方案一的區(qū)別在于，重點(diǎn)在對于 ADE7758 和 DS12887 兩塊芯片的讀寫程序的書寫，在硬件的搭建上降低了難度，但是在程序書寫上難度有所增加。當(dāng)有功功率為正，且達(dá)到最大值時，有功功率的數(shù)值將反轉(zhuǎn)到達(dá)滿刻度的負(fù)值0X800，并繼續(xù)增加，當(dāng)有功功率為負(fù)值，且持續(xù)減小到達(dá)最小時，會自動轉(zhuǎn)為正的對大刻度0X7FFF，并繼續(xù)降低。方案二如圖 所示信號采集ADE7758 轉(zhuǎn)換 微處理器鍵盤輸入信號濾波LCD 顯示 報警時鐘芯片圖 方案二另外ADE7758的各相擁有一個空載閥值，如果有功功率的測量值低于滿刻%，則該值不會被累加，有效的避免了電表的淺動。LSB＝1/100% = % 。在滿刻度輸出時，如果乘法器的輸出為XCCCCS（838861d ） ，LPF2輸出端的1個LSB相當(dāng)于在電流通道滿刻度－ 60dB％。同時，由于該智能電表采用分時計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，方案二中采用一塊時鐘芯片以提高對于時間的計(jì)時準(zhǔn)確程度，以確保該電表可以準(zhǔn)確計(jì)費(fèi)，同時，由于時鐘芯片本身集成有微型電池，可以在斷電的情況下繼續(xù)運(yùn)行，保證了在智能電表斷電的同時，計(jì)時系統(tǒng)不至于停止工作。軟件系統(tǒng)方面，其核心是編寫功率計(jì)算程序和 AD 采樣程序，并通過鍵盤掃描實(shí)現(xiàn)顯示的切換。?COS 方案一在本設(shè)計(jì)方案中，核心器件為微處理器，這里我們選用是 STC89C52 單片機(jī)，當(dāng)信號采樣后通過 AD 轉(zhuǎn)換，送入微處理器，進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和計(jì)算，智能電表的實(shí)現(xiàn)必須對用戶的功率進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，在信號采集模塊中，通過電壓互感器和電流互感器，對用戶的電壓和電流信號進(jìn)行采集，微處理器進(jìn)行功率和電費(fèi)的計(jì)算，可通過 LCD 顯示，并可以通過鍵盤對分時電價進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)顯示的轉(zhuǎn)換和調(diào)整，并運(yùn)用單片機(jī)內(nèi)部時鐘設(shè)計(jì)計(jì)時系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)分時的控制。對于電力參數(shù)的測試，例如電壓，電流，
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