课程的设计多用户电能表课程的设计的报告.docVIP

课 程 设 计 报 告 课程名称： 单片机在电力系统的应用 课题名称： 多用户电子式电能表的设计 班级： 姓名： 学号： 2012年1月5日 引 言 随着电子技术的发展与进步，电子式电能表无论在价格、功能、精度、可靠性等方面都优越于传统感应式电能表，电子式电能表所具有的强大功能及特点，越来越受到广大使用者的认同与青睐。3.2显示电路—————————————-5 3.3稳压电源————————————————--6 3.4光电隔离电路—————————————6 3.5 AD7755电路———————————————--8 四 软件设计————————————————9 4.1软件说明————————————————9 4.1.1主程序流程图9 4.1.2循环显示8户电能程序框图10 4.1.3中断子程序框图11 4.2 程序内容————————————————12 五 设计总结————————————————16 六 参考资料————————————————17 一 设计任务及要求 该课程设计任务是基于CF360单片机的多用户电子式电能表的设计与调试。其中包括程序调试和硬件设计两部分。 1、程序调试 通过用波浪开关模拟电能脉冲，基本任务是读取记录脉冲数并将其转化成电能显示到数码管上。要求设计一个至少8户的电能循环显示程序，每隔1s显示一户，轮流显示。 2、硬件设计 硬件设计包括单片机的整体设计、AD775电能脉冲发生器的设计和稳压电源的设计。 3设计的主要要求如下： （1）该交流电能表能实现对单相交流电能的测量； （2）最大计度容量：999999Kw.h； （3）至少8户的电能循环显示程序，每隔1s显示一户，轮流显示。 （4）电量脉冲输出； （6）计1个脉冲为1度电 二 设计原理分析 电子式电能表是在数字功率表的基础上发展起来的，采用乘法器实现对电功率的 测量，其工作原理框图如图 3-10 所示。被测量的高电压 u、大电流 i 经电压变 换器和电流变换器转换后送至乘法器 M，乘法器 M 完成电压和电流瞬时值相乘， 输出一个与一段时间内的平均功率成正比的直流电压 U，然后再利用电压／频率 转换器，U 被转换成相应的脉冲频率 f，将该频率分频，并通过一段时间内计数 器的计数，显示出相应的电能。 图1 电子式电能表工作原理框图 三 硬件电路设计 3.1单片机整体图 图2 整体显示图 3.2 显示电路 图3 显示电路图 通过74HC164 的输出可实现LED 的驱动控制,有关LED 的结构原理段码表已在前面节中详细介绍,图4 中由8 个74HC164 输出控制LED 显示器为静态显示,LM317 提供了LED 2V的恒定电压省去了74HC164 输出的限流电阻LM317 输出电压,Vout 由R1R2 通过下式算出VouT=1.25(1+R2/R1). 图4稳压电源图 对稳压电源的介绍 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。 3.4光电隔离电路 在许多应用中，许多电路链接之间需要非直接的连接，从而在提供数据的同时避免来自系统某一部分的危险电压或电流对另一部分造成破坏，造成这种破坏的可能是电源质量低劣、接地故障等各种故障。电路隔离的主要目的是通过隔离元件把干扰的路径切断，从而达到抑制干扰的目的，保护电子设备。在两点间避免电流流过，而允许有数据或功率传送时需要使用隔离技术。电路隔离主要有：模拟电路的隔离、数字电路的隔离、数字电路与模拟电路之间的隔离。所使用的隔离方法有：脉冲变压器隔离法、继电器隔离法、光电耦合器隔离法、直流电压隔离法、A/D转换器隔离法。 传统的光耦隔离电路虽然也能实现很高的线性度, 不过这些电路需要的电源种类较多, 线路比较复杂, 设计成本比较高。 为了解决这些问题, 本次设计中一种新的光电耦合结构, 由它组成的光耦隔离电路具有很高的线性度, 且只需采用普通的光电耦合器和简单的电路结构。应用这个电路解决了弹载黑匣子的电压采样信号的光电隔离问题。 光电耦合器的工作原理和特性如下。 光电耦合器件是把发光器件(如发光二极管)和光敏器件(如光敏三极管)组装在一起, 通过光线实现耦合构成电) 光 ) 电的转换器件。当电信号送入光电耦合器的输入端时, 发光器件将电信号转换为光信号。光信