電能表畢業(yè)設(shè)計--單相電子式電能表的設(shè)計-閱讀頁
2024-11-27 22:56本頁面
【正文】 錳銅分流器，其電阻阻值 很小，所以其能分擔比較大的電流，僅有小部分通過分流引入采樣，但是由于眾多錳銅分流器的分流參數(shù)具有一定的離散性，所以最終達到功率測量的穩(wěn)定性，必須通過 P=UI 這一公式來進行相應(yīng)的調(diào)整 。 6 功率的計算 相對于有功，無功功率的計算，通過電工學的基本常識我們知道：無功功率?cosuip? ，由這個算式可以看出，我們所需要 測量的一個重要的因素就是功率的相位角，實現(xiàn)功率因數(shù)的測量的方法 ， 可以通過高頻的脈沖來計量電壓與電流之間的起始的時間的脈沖差，再通過相應(yīng)的數(shù)值運算換算出功率因數(shù)相位角，如 圖 四 所示： 圖 四 電壓電流的相差脈沖（ M） /電壓電流的一周期的脈沖 （ N） *2π =相位角 θ ，它是多功能電能表進行無功計算必須具備的一個重要的參量。 7 電源設(shè)計 單 相 表一般只含有一個基本的計量單元，一個發(fā)光二極管和脈沖輸出口等，整機耗電一般不超過 50mW，采用低成本的串聯(lián)阻容降壓電路即可滿足整個電度表的供電需求 ， 有的計 量 IC 只需要單一＋ 5V 電源供電，如 ADE7753 等，如圖 五 所示 ： 圖五 顯示電路的設(shè)計 本電路采用六個數(shù)碼塊實現(xiàn)對功率的顯示，對于頻率的顯示只需要三塊，通過譯碼器 74LS145 來驅(qū)動數(shù)碼管。3 ℃ ） ? 與 SPI 兼容的串行接口 ? 脈沖輸出的頻率可設(shè)置 ? 擁有中斷引腳（ IRQ）和狀態(tài)寄存器 ? 在環(huán)境條件變化很大和長時間使用條件下，專利技術(shù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ ADCs）和數(shù)字信號處理器（ DSP），確保數(shù)據(jù)的高精度 ? 具有外部過驅(qū)動能力的基準電壓源 177。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的 8位 CPU和在 系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng) 提 供高靈活、超有效的解決方案。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模式。掉電保護方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止 ，直到下一個中斷或硬件復位為止 。應(yīng)該說電能表的功能設(shè)計并不困難，困難的是在于一些基于安全穩(wěn)定方面考慮的硬件和軟件設(shè)計，電能表除了精度的幾項硬指標要求外，還特別要求其在電磁兼容方面的硬性指標，高壓絕緣，雷擊浪涌等一系列的性能測試實驗。要做到這些，在硬件設(shè)計中必須通過一系列的濾波電路和抗干擾電路的設(shè)計來實現(xiàn)，并且要在系統(tǒng)布線中考慮諸多的因素：走線不能形成環(huán)路，也不能形成勢壘電容，對于通常我們所說的接地，也必須達到等位接地，否則會出現(xiàn)電路上的理論對等電位點實際上有一定的電勢，這會在局部影響電表精度以及 CPU 以及周圍的器件的穩(wěn)定性；在軟件方面也要進行 一系列的軟件濾波處理，確保所得的信號真實有效；高壓絕緣實驗是測試 電能表內(nèi)部的絕緣性，線之間一定要保持一定的間距，并 且必須要有一定的線寬。 另外， CPU 周圍外掛電路的設(shè)計，也是一個很重要的部分，要達到這一個要求，必須在硬件設(shè)計和軟件設(shè)計方面進行更細致的設(shè)計，一般 CPU 芯片引腳不允許懸空，諸多無用的引腳要按照其管腳的定義的特性進行相應(yīng)的上拉或者接地，這是避免 CPU 受干擾以及增強穩(wěn)定性的一個重要的措施，另外，復位電路也是重點設(shè)計的一個方面，這方面的復位 電路之所以要細致的設(shè)計，是為了防止其不正常的復位，否則在某些不確定的因素的干擾下，復位電路會接收到疊加在復位端的錯誤信號產(chǎn)生復位，造成數(shù)據(jù)信息的紊亂，因為在程序的初始化部分里，牽涉到一部分和上電掉電相關(guān)的程序操作，倘若復位，程序就會執(zhí)行這一段程序，從而產(chǎn)生錯誤的信息，而單片機死機危害更大， CPU 無法正常運行，許多的數(shù)據(jù)無法得到及時有效的保存，電能表也就癱瘓了，為防止死機與復位，要在時間上均勻分布的處理每一個每一次相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，防止在同一時刻處理很多的數(shù)據(jù)量，并且要給出明確的先決條件；為了防止程序跑飛，可以 在非程序存儲區(qū)加跳轉(zhuǎn)和在程序當中加入一定的空指令，這些都可以減低程序跑飛的可能性；數(shù)據(jù)安全性方面，為保證數(shù)據(jù)的安全存儲，需要采取一種冗余的算法，既把同一數(shù)據(jù)存儲在三個不同的空間，讀取調(diào)用的時候，先取前兩個，若相同則認為數(shù)據(jù)存儲正確，否則取出第三個進行比較，取其中兩個相同的認定其為有效的數(shù)據(jù)，若三個數(shù)據(jù)均不相同，則認為數(shù)據(jù)損壞，再執(zhí)行其他的一些相應(yīng)的處理程序，這樣有效的提高了數(shù)據(jù)的安全性；另外，在中 斷的處理上也應(yīng)該合理的進行優(yōu)先級別的選擇，并作好堆棧的程序處理 。不僅要保證上電或復位后軟件能夠正確的實現(xiàn)各種級別的初始化， 而且在程序中每次使用某種功能前，都要再一次對相應(yīng)的控制寄存器設(shè)定動作模式。 ② 重復執(zhí)行 程序指令在執(zhí)行的過程中或者保持之后，都有可能被噪聲修改，而導致控制失效乃至引發(fā)事故，為此應(yīng)當盡量增加重要指令的執(zhí)行次數(shù)以糾正干擾造成的錯誤。 ③ 片內(nèi) WDT 控制 “ 看門狗 ” （ WDT）已經(jīng)成為工控微機必不可少的成員之一，他可以防止程序“ 跑飛 ” 或者出現(xiàn) “ 死循環(huán) ” 。 15 參考文獻： ， 2020 ，電子工業(yè)出版社 2020 ，中國計量出版社 2020 DSP16 位單片機原理，北京航空航天出版社 2020 單片機原理及應(yīng)用教程，清華大學出版社 2020 16 總 結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計，使我對以前所學 的知識有了新的認識。 由于知識和時間的原因，畢業(yè)設(shè)計中難免會存在著大量的不足之處，這就需要自己再學習更多的知識在老師的幫助下來改進設(shè)計。 17
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