电力计量仪器毕业设计.docx

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1、毕业设计（论文）题目：单相电子式电能表B设计系别：电气工程系专业：电子电气专业班级： 学生姓名：指导老师： 完毕时间:毕业设计(论文)任务书班级学生姓名指导老师设计(论文)题目单相电子式电能表日勺设计重要 研究 内容重要研究单相电子式电能表日勺工作原理及设计措施，通过对电能 芯片及其他元器件日勺合理选择，对电子式电能表进行硬件和软件日勺 设计，设计出一款经济型日勺电子式单相电能表。重要技 术指标 或研究 目日勺1 .输入电网额定电压：220V2 .输入额定电流；20A3 .精度：1级4 .检测电网侧电压频率，并实时显示，精度0.1HZ5 .测量并实时显示电功率基本 规定1) 根据设计规定进行方

2、案设计。2) 电能芯片、单片机及其他元器件日勺选择和功能简介。3) )单片机应用系统电路和对应检测电路、显示电路日勺设计。4) 绘制电路原理图。5) 编写程序框图。摘要老式日勺模拟式仪表必须借助于指针和刻度盘进行读数，在读数过程中不可防 止日勺会引入人为日勺测量误差。为了处理这一问题，电能表作为一种新型日勺计量产 品由此应运而生。本设计简介了美国AD企业推出日勺电子式电能表专用芯片 ADE7753日勺特点、控制方式、与输入信号微控制器日勺接口及其在电测仪表中日勺应 用。本文采用电能芯片ADE7753和单片机AT89S52以及外围电路共同构成硬件系 统,硬件设计突出重点日勺就是计量功能和抗干扰功

3、能两部分。测量部分输入电压、 电流通过电压分压网络和电流互感器，再通过滤波，转化成符合ADE7753芯片规 定日勺输入信号，再通过芯片内部对电压和电流进行A/D转换、数字运算和能量累 加，从而得到有功电能、无功电能、电压、电流有效值和频率值日勺原始寄存器值。 本系统选用高性价比日勺微控制器89S52,完毕多种参数日勺计算、通信命令处理和控 制功能，将电能值送入数码管显示出来。软件部分采用片内WDT控制,通过软件, 定期清WDT监视定期器日勺值，当出现“死循环”或程序“跑飞”现象时，WDT监视 定期器内日勺值计满溢出，从而强迫程序复位，从头开始。关键词：电子式电能 ADE7753单片机AT89S

4、52目录L引言错误!未定义书签。1.1数字仪表日勺发展趋势错误!未定义书签。1. 2重要技术指标错误!未定义书签。2.硬件系统设计 错误!未定义书签。2. 1工作原理错误!未定义书签。错误!未定义书签错误!未定义书签错误!未定义书签错误!未定义书签错误!未定义书签错误!未定义书签。2. 2各部分电路设计电压采样错误!未定义书签。电流采样2. 2. 3功率日勺计算电源设计显示电路日勺设计.2. 3芯片功能简介.数字电能芯片ADE7753日勺特点错误!未定义书签。2. 3.2 7753模块内部日勺原理构造图错误!未定义书签。单片机AT89S52 错误!未定义书签。2. 4抗干扰有关设计错误!未定义

5、书签。3. 软件系统设计错误!未定义书签。3.1 主程序流程图错误!未定义书签。3.2 主程序错误!未定义书签。3. 3软件抗干扰技术错误!未定义书签。参照文献： 错误!未定义书签。总 结错误!未定义书签。致 谢错误!未定义书签。1 .引言目前，我国电度表生产企业有几百家之多，生产能力约为1.9亿台，年产电表 近8000万台。但伴随城镇电网改造高潮日勺过去，全国一户一表工程日勺基本实现, 电度表市场形势发生了主线变化，市场销量比前两年已经有下降，销售高峰期已 转入销售平稳期，市场竞争更为剧烈。.近年来全国用电缺口日勺急剧扩大，国家发 展和改革委员会决定全面推行峰谷分时电价和避峰电价，鼓励顾客合

6、理移峰用电。 这一政策日勺出台，带动了各地供电部门对复费率、多功能电表日勺需求迅速上升。 伴随国内用电量日勺持续增长，众多日勺地区出现了不一样程度日勺用电紧张，国家电 力局也适时推出了分时记费日勺电价原则。1.1 数字仪表的发展趋势老式日勺模拟式仪表必须借助于指针和刻度盘进行读数，在读数过程中不可防 止日勺会引入人为日勺测量误差。为了处理这一问题，电能表作为一种新型日勺计量产 品由此应运而生。其型号比较多样，从一般日勺单相电能表到复费率，预付费，三 相485到电能表功能复杂日勺终极日勺多功能电能表，功能从单纯日勺计量到与时间复 合与费率结合到无功计算计量，其所具有日勺功能也是与日增长。然而多功

7、能电表 日勺电路往往比一般电能表日勺电路更为复杂，元器件也比较多，调试生产程序较多， 质量保证更为困难。因此，电表日勺技术方案选型至关重要。采用计量芯片ADE7753日勺电子式电能表，具有构造合理，性能可靠，高精度、 低功耗、抗谐波、防窃电、体积小、重量轻等长处。单相电子式电能表引入了时 间日勺参照，已经不也许由我们单纯日勺通过某些详细日勺硬件电路实现其分时计量日勺 功能，为此要在本来简朴日勺电子式计量模块日勺基础上进行拓展，拓展时钟电路， 拓展显示模块，拓展CPU以及某些与详细日勺规定相对应日勺通讯模块：485通讯， 红外通讯，载波通讯以及无线GPRS通讯模块，构成各个时基电路，控制电路与通

8、 讯电路，引入时基电路日勺目日勺很明确，为每一次电量合计提供时基参照，以确定 电价系数，而引入CPU则是建立一座时间与电量日勺桥梁，并提供智能化日勺操作与 控制，CPU是单相电子式电能表日勺一种关键枢纽，电能表日勺各个量变参数汇聚到 CPU进行进行多种复合日勺运算，最终得到某些和电量有关日勺加权参数，以供电力 部门调查取用，其间牵涉到日勺数据量日勺大小取决于顾客对电能表功能日勺规定，我 们可以拓展存储功能日勺模块进行优化存储算法，作为电力计量类日勺产品，电子式 电能表规定其在十年内出现故障日勺概率为万分之三，为此在对电能表进行功能设 计日勺同步，还必须着重考虑电能表日勺数据安全性与稳定性，而要

9、到达这两个方面, 则必须在硬件设计和软件优化两个方面都要进行详细细致日勺考虑，并需要比较长 时间日勺现场测试与调整。电力部门对时钟精度日勺规定误差原则在5PPM日勺范围之内，也就是一天日勺合 计日误差在0.5秒之内，时钟一般在晶振日勺基础上进行运行，一般日勺日勺晶振误差 在20PPM,达不到我们日勺所需规定，因此必须选用高精度日勺晶振作为时钟日勺基准 源，除此之外，由于温度日勺变化会影响到晶振频率日勺变化，从而引起时钟精度日勺 变化，因此，我们还要加入温度芯片进行实时校正赔偿，依此来到达精度所规定 日勺范围。电能表自身除去计量存储日勺功能外，还在不一样日勺程度上具有某些通讯功能: 红外通讯、串

10、行通讯等。在电能表应用设计中串行通讯供485抄读，直接供应PC 机，而红外通讯则是借助红外掌上机为媒介，将众多数据通过红外掌上机传送至PC机，利于配电分步集中管理。更深入，在电能表中引入载波模块，即可实现对电能表日勺远程抄表与远程控 制，这里日勺载波是电力载波，是在电力线日勺电能传播过程中加载在我们日勺控制信 号或者数据信号，通过调制和解调日勺措施滤取信息，这种载波形式应用于电能表 领域日勺，考虑起数据传播日勺安全性，因此滤取信号或者加载信号总在交流日勺跨零 点日勺时刻加载信号，这样防止了交流干扰信号对于载波信号日勺叠加，只是传送日勺 速率会相对日勺慢某些，但载波通讯可以随时对电能表进行远程日

11、勺抄控，其实时性 也就弥补了速率方面日勺局限性；止匕外，伴随科技日勺发展，某些更先进日勺功能模块 也会逐渐引入电能表进行通讯，如GPRS。总之，作为一种计量产品，单相电子式电能表从功能构造单一到功能强大、 构造复杂，也是国家电力部门推行电力现代化日勺一种必然日勺趋势；其表型繁多， 从单相到三相、从静止到复费率、预付费到多功能电能表、再外扩诸多日勺功能块、 配合集抄系统，最终要到达电力集中抄表日勺自动化。电能表日勺设计与研究开发， 也应当一直站在科技日勺前沿，掌握信息，任重道远。1.2 重要技术指标1 .输入电网额定电压：220V2 .输入额定电流：20A3 .精度：1级4 .检测电网侧电压频率

12、，并实时显示，精度SlHz5 .测量并实时显示电功率2.硬件系统设计电能表硬件设计突出重点日勺就是计量功能和抗干扰功能两部分，电能表一般 分为二级表、一级表和0.5级表，是对其测量误差精度日勺规定，计量部分日勺设计 是电能表日勺设计中比较关键日勺部分。本文采用电能芯片ADE7753和单片机AT89S52 以及外围电路共同构成硬件系统。其原理框图如图一所示：电压P1.0(T2)P1.1(T2 EX) Pl.2Pl.3Pl.4Pl.5Pl.6 Pl.7 RST (RXD)P3.0 (TXD)P3.1 (INT0)P3.2 (INT1)P3.3 (T0)P3.4 (T1)P3.5 (WR)P3.6

13、(RD)P3.7XT AL 2 XTALlGNDVCC PO. 0( ADO) PO. I(ADl) P0.2(AD2) P0.3(AD3) P0.4(AD4) P0.5(AD5) P0.6(AD6) P0.7(AD7) EAVPP ALEPROG /PSEN P2.7(A16) P2.6(A14) P2.5(A13) P2.4(A12) P2.3(A11) P2.2(A10) P2.1(A9) P2.0(A8)403938145*2图一2.1 工作原理电压、电流通过电压分压网络和电流互感器,再通过滤波,转化成符合ADE7753 芯片规定日勺输入信号，再通过芯片内部对电压和电流进行A/D转换、

14、数字运算和 能量累加，从而得到有功电能、无功电能、电压、电流有效值和频率值日勺原始寄 存器值。采用外部中断读取这些数值，ZX与INTl相连，当过零时进行中断，这 些值通过SPl接口传送到微控制器中，微控制器再进行计算，最终通过LED显示 出来。止匕外，微控制器也可以把测量日勺值通过串口把数据传到微机中，便于人们 保留分析，这一点可以使人机对话功能大大增强。本系统选用高性价比日勺微控制 器89S52,完毕多种参数日勺计算、通信命令处理和控制功能，89S52内部集成了 8KB日勺ROM,程序存储能满足系统日勺需求，因而不需要外部扩展ROM。芯片X25045 作为看门狗设置，加强系统日勺抗干扰性能,

15、2片74LS145芯片驱动16路发光二极 管(LED) o2. 2各部分电路设计设计提成模块：输入部分、数据采集模块、数据处理模块、显示模块。应用 芯片：ADE7753, 89S52, 74HC245, 74LS145o 数据采集模块采用芯片 ADE7753, 数据处理模块以89S52单片机为关键对采集信号进行精确控制和严格计算。电压采样电压采样日勺措施是一般我们通过电阻电容相结合来分压得到小电压，即一般 我们所说日勺阻容降压，在生产工艺当中所谓日勺校表既是通过调整电阻电容日勺综合 给值来校正电表日勺计量误差，当然在一部分电能表中也可以通过变压器来获取小 电压，用变压器日勺目日勺也不仅局限于取小电压，还要依托CPU以及其他芯片提供 基准直流电源。电阻日勺给值一般是成倍数递增日勺，电阻对误差日勺影响从1/2, 1/4 , 1/8,逐渐递减，最终可以到达满足规定日勺误差，由于误差日勺调整是成线形日勺 关系，因此这种调整日勺措施会比较简朴。如图二所示:图二电流采样电流日勺采样是通过并联电流分流日勺原理将电流进行采样取值，电能表中日勺电 流采样器件是镒铜分流器，其电阻阻值很小，因此其能分担比较大日勺电流，仅有 小部分通过度流引入采样，不过由于