【正文】 進(jìn)行低通濾波就能得到有功功率分量(直流分量)。I sin wt=VI當(dāng)電壓電流同相位時有，p(t)=v(t)167。事實上我們可以發(fā)現(xiàn)瞬時功率信號p(t)=u(t)在實際電網(wǎng)中，電壓電流信號基本上都不是只包含50Hz頻率分量的正弦信號，而是含有很多諸如l00Hz，150Hz，200Hz等諧波的信號。I cosdt／T (22)其中U，I分別為交流信號有效值。設(shè)電壓為u(t)，電流為i(t)，則瞬時功率為p(t)=u(t)而對于交變的電壓，電流來講，瞬時功率[4]是時刻都在變化的，平均功率與瞬時功率是不相等的。功率可以分為在一段時間內(nèi)的平均功率和某一時刻的瞬時功率。 電能計量分析167。 綜上所述方案二的選用最適合本設(shè)計要求。 方案一的顯示電路為LED，這種顯示器耗電量大，無法體現(xiàn)本設(shè)計節(jié)約用電的思想。 系統(tǒng)選定比較方案一： 單片機(jī)：STC89C51RC AD芯片：ADC0809 顯示電路：LED 乘法器電路：時分割乘法器 方案二： 單片機(jī)：STC89C52RC AD芯片：ADC0832 顯示電路：LCD1602 乘法器電路：數(shù)字乘法器 方案比較： 方案一的單片機(jī)STC89C51RC的內(nèi)存大小和計數(shù)器數(shù)量無法滿足本設(shè)計的要求，而方案二的單片機(jī)STC89C52RC具有8K內(nèi)存和3個計數(shù)器完全可以滿足設(shè)計的需要。電能表內(nèi)部一般設(shè)計有大容量數(shù)據(jù)存儲器用于保存負(fù)荷曲線記錄數(shù)據(jù)。要求記錄時間為幾天，幾個月甚至一年。一般自檢如下部件：電能表內(nèi)部的時鐘芯片，存儲器(包括數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器)，顯示器等，電能表外部接線情況，線路故障，失壓，過壓，過流，超功率等。7. 自檢功能數(shù)字電能表功能較多，構(gòu)成比較復(fù)雜，由于承擔(dān)著電能量計費的重要功能，使用可靠性要求高。6. 事件記錄功能數(shù)字多功能電能表可以記錄多種事件的發(fā)生時間及當(dāng)時的狀態(tài)，以便進(jìn)行故障分析和判斷。過流監(jiān)測：當(dāng)電能表監(jiān)測到電流大于給定上限時，電能表給出過流報警，并記錄發(fā)生時刻，發(fā)生次數(shù)，發(fā)生累計時間。4. 監(jiān)控功能數(shù)字電能表可以實現(xiàn)一些監(jiān)控功能：功率監(jiān)控：設(shè)定功率上限，當(dāng)電能表計量的功率超過上限時報警，如果連續(xù)超限將跳閘。最大需量的計算方法是：每個滑差步進(jìn)時間到時，計算截止到當(dāng)前時刻的一個需量周期的平均功率，并且與最大值進(jìn)行比較。在一定結(jié)算期內(nèi)(如一個月)所有用戶需量中的最大值，即為該用戶的當(dāng)月最大需量。電能表的分時計量需要表計內(nèi)部自帶實時時鐘，并且將時段參數(shù)設(shè)置到表計中，電能表白動進(jìn)行時段的切換。規(guī)定不同的費率，利用經(jīng)濟(jì)的杠桿作用，實現(xiàn)了調(diào)節(jié)用電量，從而達(dá)到削峰填谷，平衡負(fù)荷的作用。將一天分成若干時間段，給每段時間規(guī)定其費率特征：峰，平，谷。輸入有功也叫做正向有功，指電流從輸入端子到輸出端子的方向；而輸出有功也叫做反向有功，電流方向與正向相反。一般電能計量是累計電量，為用表以來的用電量總和。全數(shù)字電能表，可計量正、反向有功電能，四象限無功電能，最大需量，具有分時計費，失壓記錄，過流記錄，數(shù)據(jù)存儲，遠(yuǎn)方通信等多種功能。具有計量準(zhǔn)確度高，可靠性好等優(yōu)點。167。它們通常以感應(yīng)式電能表的電磁系統(tǒng)為工作元件，配以適當(dāng)?shù)拿}沖發(fā)生裝置構(gòu)成。A (15) 167。t=KP (14)在給定時間t內(nèi)對式(14)積分，得該段時間內(nèi)消耗的電能A和對應(yīng)的總轉(zhuǎn)數(shù)N。n (12)當(dāng)轉(zhuǎn)動力矩與制動力矩大小相等時： K1P=K2n (13) n=K1／K2鋁盤旋轉(zhuǎn)越快(轉(zhuǎn)速n越大)，感應(yīng)的渦流越大，與永久磁鐵相互作用產(chǎn)生的制動力矩M制也越大。 M轉(zhuǎn)=K1 感應(yīng)式電能表以前使用的電能表大部分以感應(yīng)式原理工作，即利用金屬鋁轉(zhuǎn)盤中感應(yīng)的電流與通有交流電的固定線圈的磁場相互作用，產(chǎn)生驅(qū)動力矩驅(qū)動鋁盤轉(zhuǎn)，累計消耗的電能。 電能表的分類電能表大致分為感應(yīng)式電能表，脈沖電能表和數(shù)字電能表。 電流和電壓采集采用專業(yè)的電流電壓采集模塊，采集模塊里面有濾波整流電路，送出的信號可以直接被ADC0832轉(zhuǎn)換。 數(shù)模轉(zhuǎn)換采用ADC0832，八位雙通道AD轉(zhuǎn)換芯片。 由于本設(shè)計所測電壓為220V，所以不能被芯片直接所用，需做一個直流電源給芯片供電。1. 課題設(shè)計（或研究）的內(nèi)容 制定數(shù)字電度表，解決錯峰分段計費問題和節(jié)能用電與安全用電在電表的設(shè)計中的實現(xiàn)。大量單一費率的電表則會由于無法實現(xiàn)峰谷計費而被淘汰，由于目前微電子、計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，通訊手段的自動化要求也日益增加，遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)代替人工抄表的趨勢越來越顯著，這無疑又是對智能電能表大量生產(chǎn)的客觀要求?？梢圆扇〗?jīng)濟(jì)手段調(diào)整負(fù)荷，峰谷電價就是方法之一。當(dāng)電力負(fù)荷上的峰值和谷值相差很大時會使發(fā)、供電設(shè)備容量不能充分利用，運行不經(jīng)濟(jì)[2]。在電力系統(tǒng)中，某一時刻各類用電設(shè)備消耗的電功率總和稱為電力負(fù)荷，電力負(fù)荷是隨時間變化的，可用日(或年)負(fù)荷曲線來描述。國家城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造結(jié)束后，電工儀器儀表行業(yè)進(jìn)入了平穩(wěn)過渡期，出現(xiàn)了短暫的低潮，但行業(yè)的發(fā)展并未停滯，以華立集團(tuán)、寧波三星、林洋電子等為代表的行業(yè)企業(yè)在低谷中不斷拓寬服務(wù)領(lǐng)域，尋求新的發(fā)展空間，從而在競爭中提高企業(yè)的核心競爭力，經(jīng)過國內(nèi)外市場的凈化和洗禮，產(chǎn)品也發(fā)生了質(zhì)的變化，開始從單純量的增長向技術(shù)創(chuàng)新過渡，并步入高質(zhì)量、高技術(shù)、高附加值時代，生產(chǎn)模式逐步向集約化大規(guī)模轉(zhuǎn)變，核心競爭力不斷增強(qiáng)，產(chǎn)品出口主要以電能表、便攜式電表為主，出口輻射到幾十個國家。同時也伴隨著城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造，使電工儀器儀表行業(yè)步入了快速發(fā)展的軌道，同時也為行業(yè)企業(yè)提供了一個科技創(chuàng)新的平臺，電工儀器儀表生產(chǎn)企業(yè)抓住機(jī)遇，通過對國外先進(jìn)技術(shù)的兼收并蓄，并高標(biāo)準(zhǔn)、高起點自主開發(fā)了一系列高技術(shù)產(chǎn)品[1]。近幾年，國家連續(xù)出臺的多項與電能表行業(yè)發(fā)展相關(guān)的政策以及房地產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，為電能表需求的上升及保持行業(yè)發(fā)展的相對穩(wěn)定起到了一定的保障作用。 硬件調(diào)試 34167。 數(shù)字鐘中斷程序流程圖 32167。 按鍵程序流程圖 30167。 主程序流程圖 29167。 顯示模塊 27第4章 軟件設(shè)計 29167。 時鐘模塊 25167。 電源端的干擾防護(hù) 23167。 電壓電流采樣模塊 21167。 控制芯片STC89C52RC 17167。 數(shù)字電能表的工作原理 15167。 Σ一△ADC的調(diào)制器和量化噪聲整形 12167。 Σ一△A／D轉(zhuǎn)換器的量化 10167。 過采樣 9167。 非正弦波形的電壓電流不同功率因數(shù)下的功率的測量 9167。 電能計量的基本原理 7167。 系統(tǒng)選定比較 6第2章 電能計量和信號處理理論 7167。 脈沖電能表 3167。 電能表的分類 3167。關(guān)鍵詞：數(shù)字電度表，STC89C52RC，分時計費，數(shù)字鐘 THE DESIGN OF SINGLEPHASE DIGITAL AMMETERABSTRACTWith the development of economy and the incensement of the electrical quantity，the running of the grid is threaten heavily．The government of China has adopted the policy of different prices of the electrical power，in order to keep balance of the electrical quantity consumption．Multitariff Watt—hour Meter has taken the position of the singletariff Watthour Meter widely．With the development of single—chip Technology，the research of digital Watt軟件分為啟動前的動態(tài)自檢程序，計量電量的電能脈沖采集程序，數(shù)據(jù)信息處理和交換的數(shù)據(jù)存儲程序，通訊中斷子程序。硬件外圍電路采用模塊化設(shè)計，其中電壓電流采樣模塊實現(xiàn)了將電網(wǎng)中的不可直接測量的大電壓大電流轉(zhuǎn)變成為可以用來處理測量的小電壓小電流。但是價格低廉、運行穩(wěn)定、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)的數(shù)字電度表還有待開發(fā)。復(fù)費率電度表已經(jīng)大規(guī)模取代了單一費率電度表。本科畢業(yè)設(shè)計（論文）單相數(shù)字電度表設(shè)計摘 要隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，用電量日益增加，為電網(wǎng)的穩(wěn)定運行帶來了諸多不良因素。國家采取多費率用電政策，以消峰填谷，平衡用電。隨著單片機(jī)技術(shù)的日益發(fā)展，以單片機(jī)為主控芯片的數(shù)字電度表的生產(chǎn)已成規(guī)模。本設(shè)計是基于單片機(jī)STC89C52RC的單相電度表設(shè)計，能實現(xiàn)家庭用電計費，并能完成分時計費功能， 本設(shè)計還有數(shù)字鐘的功能，能夠顯示時間，還配有三個按鍵能夠?qū)r間進(jìn)行調(diào)整。把采集的數(shù)據(jù)通過ADC0832把數(shù)據(jù)送給單片機(jī)，電源模塊為整個智能電表提供了穩(wěn)定的電源，LCD1602模塊為用戶提供了清晰，實時的電量信息。在單片機(jī)的核心控制下，實現(xiàn)了數(shù)字電度表電能分時段計量、數(shù)據(jù)通信等功能。hour Meter is produced in a huge range．But，the lowprice Meter which runs stably and has strong ability to resist interference still need to be designed．The design of singlephase digital ammeter is based can bill the power which you used. It also can e true timedivision charge. This design still has three keys to adjust the time. This paper describes the course of development of domestic electricity ammeters and the current mainstream ammeters to contrast and research the more advance singlephase digital ammeter on the current. The peripheral hardware adopted module design．Voltage and electricity module converts the high voltage and electricity to low ones that Can be measured．ADC0832 transmits the data which the circuit collects to the single chip. The source module provides the whole system stable power．Then the single chip process the data and display in LCD1602. LCD module provides users with clear and real—time energy information．Software includes dynamic checking module，power pulse collection module，data storing and exchanging module，interrupted Communication module．Under the control of the single chip STC89C52RC，the whole system Can measure the electrical quantity in different periods of time and finishes the data exchanging．KEY WORDS：digital ammeter, STC89C52RC，timedivision charge，digital clock5目　錄符號說明 VI前　言 1第1章 電度表的分類及本設(shè)計方案選定 3167。 感應(yīng)式電能表 3167。 數(shù)字電能表 4167。 電能計量分析 7167。 正弦波形下的電壓電流不同功率因數(shù)下的功率的測量 8167。 模數(shù)轉(zhuǎn)換 9167。 過采樣的頻域分析 10167。 Σ一△A／D轉(zhuǎn)換器的量化誤差分析 11167。 數(shù)字濾波 13第3章 硬件設(shè)計 15167。 數(shù)字電度表總體設(shè)計方案框圖 15167。 ADC0832芯片 19167。 電源模塊 22167。 +5V直流電源的實現(xiàn) 24167。 按鍵模塊 26167。 軟件介紹 29167。 顯示程序 30167。 數(shù)據(jù)采集中斷程序流程圖 30167。 時間程序流程圖 33第5章 系統(tǒng)調(diào)試 34167。 軟件調(diào)試 34結(jié)　論 36參考文獻(xiàn) 37致　謝 38附 錄 1 39附 錄 2 40附 錄 3 41外文資料翻譯 42符號說明V(t) 電壓瞬時值0 電壓的直流分量 h次電壓諧波有效值 h次電壓諧波的相位角I(t) 電流瞬時值