单相电子式电能表设计-电子测量技术与仪器专业毕业论文设计范文模板参考资料

单相电子式电能表设计-电子测量技术与仪器专业毕业论文设计范文模板参考资料内容摘要：

，其具有以下特性 特性： * 与 400KHz I2C 总线兼容 * 到 伏工作电压范围 * 低功耗 CMOS 技术 * 写保护功能当 WP 为高电平时进入写保护状态 * 页写缓冲器 * 自定时擦写周期 * 1,000,000 编程 /擦除周期 图 25 AT24C16引脚图 * 可保存数据 100 年 * 8 脚 DIP SOIC 或 TSSOP 封装 * 温度范围商业级工业级和汽车级 AT24C16支持 C总线数据传送协议 ,I2C总线协议规定 ,任何将数据传送到总线的器件作为发送器 ,任何从总线接收数据的器件为接收器 ,数据传送是由产生串行时钟和所有起始停止信号的主器件控制的 ,主器件和从器件都可以作为发送器或接收器 ,但由主器件控制传送数据发送或接收的模式。 由于其控制引脚较少，占用单片机口线较少，在少量数据存储中有非常大优势，因为在本设计中，我们只需将校表数据及少量的电能数 据存储其中，以做到系统掉电时不丢失数据，免除每次开机时的校表过程，故选用控制引脚简洁的 AT24C16 将非常的合适。 山东 X X X X 专 科 学 校 毕 业 设 计 论 文 8 第 3 章 系统硬件设计与实现 电源电路是整个系统能稳定工作的前提和关键，系统中的各个 单元电路都需要使用直流电源供电，本设计采用自制电源供电方式，将 220V交流市电通过电源变压器变换成交流低压，再经过桥式整流电路整流和滤波，在固定式三端稳压器的两端形成一个并不十分稳定的直流电压，此直流电压经过 W7805 的稳压和电容的频率补偿，便在稳压电源的输出端产生了精度高 、稳定度好的直流输出电压。 自制电源原理如图 31 所示： μFμ μF 图 31 +5V 直流电源的设计 前端电路调理模块的设计 电压调理部分 对于系统的前端电压调理部分，我们采用变比为 2mA/2mA 的电流互感器和高精度电阻作为输入电路部分电路如图 22 所示。 系统设计采用 220V 的市电电压输入，首先外接 Rx=110k 电阻得到 2mA 的电流，然后通过变比为 2mA/2mA 的互感器，然后在二次侧连接 1 个 125Ω的定值电阻得到所需的输入电压，可以为 CS5460A 提供电压信号，不超出芯片的测量范围。 当然电阻 R2值 可以根据不同的电压来调整。 并加入 RC 滤波网络对信号初步滤波，并加入放抖动电容保护芯片。 电流调理部分 电流调理部分采用变比 2020： 1 的电流互感器，然后经一精密电阻将电流信号转变成电压信号。 并加入 RC 滤波网络对信号初步滤波，并加入放抖动电容保护芯片。 经变换后的补测信号以差模电压的形式接到 CS5460A 的模拟信号输入端。 由于互感器角差的影响，可能造成输入信号的相移，使功率测量的误差增大。 而 CS5460A 具有相位补偿功能（可进行 176。 至 +176。 的相位补偿，步进 176。 ），可以大大减小互 感器角差的影响。 山东 X X X X 专 科 学 校 毕 业 设 计 论 文 9 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e vi s i o nS i z eBD a t e : 1 8 J a n 2 01 0 S he e t o f F i l e : F : \ 毕业设计总 \ 我的毕业设计 \ 电路图 \ B a c k up of 毕业设计 1 . D D BD r a w n B y :L1 L2R 1 01KR 1 11KR81KR91KCTI I N +I I N L3 L4R51KR61KR3 　　1KR41KCTV I N +V I N R11 10 kΩN LC61 03C71 03C91 03C 1 01 03C 1 11 03C81 03R73 0ΩR26 6Ω2 m A / 2 m A5 A / 2. 5 m A 图 22 前端调理 电路。 电能测量模块的设计 经调理电路调理的电压信号、电流信号通过 IIN+、 IIN、 VIN+、 VIN接口送入电能表芯片 CS5460，芯片经放大、滤波、采样、计算，计算出瞬时功率，并根据周期计数寄存器内设定的计数周期计算出电能值、电流有效值、电压有效值，并将其存入相应的寄存器中，然后单片机通过与芯片通信将相应寄存器中的电能值、电压有效值、电流有效值读出，并送予液晶显示。 CS5460 也可将电能转化成与电能成正比的脉冲，由 EOUT 口输出，以便于电能表的检定。 CS5460 与单片机的连接图如图 32所示： 通讯模块的设计 Max232 是德州仪器公司 (TI)推出的一款兼容 RS232C 标准的芯片。 Max232芯片起电平转换的功能 ,使单片机的 TTL电平与 PC 的 RS232C 电平达到匹配。 串口通信的 RS232C 接口采用 9 针串口 DB9,串口传输数据只要将两个串口的“发送数据”与“接收数据”交叉连接，再加上信号地线就能实现。 串口通信又分查询和中断两种方式，在本系统中，通讯数据不固定，数据量大，所以采用中断方式进行通讯 ,具体电路图 33所示： 山东 X X X X 专 科 学 校 毕 业 设 计 论 文 10 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 4 J a n 2 01 0 S he e t o f F i l e : I : \毕业设计总 \我的毕业设计 \电路图 \ B a c k up of 毕业设计 1 .D D BD r a w n B y:P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78R S T9R X D / P 3 .010T X D / P 3. 111I N T 0 / P 3 .212I N T 1 / P 3 .313T 0/ P 3. 414T 1/ P 3. 515W R / P 3 .616R D / P 3 .717X T A L 218X T A L 119V S S20P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P S E N29A L E30EA31P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039V C C40U4A T 89 S 5 2V C CV C CY111.0592MHzC13 0PC23 0PP 1. 1P 1. 2P 1. 3P 1. 6P 1. 7R S TRXTXI N T 0I N T 1T0T1WRRDP 2. 0P 2. 1X T A L 2 P 2. 2X T A L 1P 2. 3P 2. 4P 2. 5P 2. 651 单片机P 2. 7P S E NA L EP 0. 7P 0. 6P 0. 5P 0. 4P 0. 3P 0. 2P 0. 1P 0. 0XOUT1C P U C L K2VD+3DGND4S C L K5S D O6CS7NC8V I N +9V I N 10V R E F O U T11R E F I N12VA13VA+14I I N 15I I N +16P F M O N17NC18R E S E T19I N T20E O U T21E D I R22S D IX I N24C S 54 6 023C S 54 6 0Y24 .0 9 6MC41 04V C CV C CC51 04P 1. 1P 1. 2 I N T 1P 1. 3V I N +V I N I I N I I N + 图 32 CS5460A 与单片机连接图 图 33 通讯模块硬件接线图 在设计中 ,使用的是 12MHz 晶振，以定时器 T1 的方式 1 制定波特率，此时定时器 T1 相当于一个 16 位的计数器 ,其波特率计算公式如下 : 方式 1 的波特率 = 322SMOD 定时器 T1 的溢出率 （ 1） 定时器 T1 的溢出率计算公式为： 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e vi s i o nS i z eBD a t e : 1 8 J a n 2 01 0 S he e t o f F i l e : F : \ 毕业设计总 \ 我的毕业设计 \ 电路图 \ B a c k up of 毕业设计 1 . D D BD r a w n B y :V C C16GND15T 1 ou t14R 1 i n13R 1 ou t12T 1 i n11T 2 i n10R 2 ou t9C 1 +1V+2C 1 3C 2 +4C 2 5V6T 2 ou t7R 2 i n8U2M A X 23 2+C51 uF+C71 uFGND+C41 uF162738495J5U A R TD B 9 3D B 9 2D B 9 2D B 9 3C81 04GNDRXTXV C Cv + +下载串口C6P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78R S T9R X D / P 3. 010T X D / P 3. 111I N T 0 / P 3 . 212I N T 1 / P 3 . 313T 0 / P 3 . 414T 1 / P 3 . 515W R / P 3. 616R D / P 3. 717X T A L 218X T A L 119V S S20P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P S E N29A L E30EA31P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039V C C40U4A T 8 9S 52V C CV C CY111.0592MHzC13 0PC23。