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1、毕 业 设 计 （ 论 文 ）题 目 ： 单 相 电 子 式 电 能 表 的 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 成 时 间 ：II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 的 设 计主 要研 究内 容主 要 研 究 单 相 电 子 式 电 能 表 的 工 作 原 理 及 设 计 方 法 ， 通 过 对 电能芯 片 及 其 他 元 器 件 的 合 理 选 择 ， 对 电 子 式 电 能 表 进 行 硬 件 和
2、 软 件 的设 计 ， 设 计 出 一 款 经 济 型 的 电 子 式 单 相 电 能 表 。主 要 技术 指 标或 研 究目 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 ， 并 实 时 显 示 ， 精 度 0.1Hz5. 测 量 并 实 时 显 示 电 功 率基 本要 求1） 根 据 设 计 要 求 进 行 方 案 设 计 。2） 电 能 芯 片 、 单 片 机 及 其 他 元 器 件 的 选 择 和 功 能 介 绍 。3） 单 片 机 应 用 系 统 电 路 和 相 应 检 测
3、 电 路 、 显 示 电 路 的 设 计 。4） 绘 制 电 路 原 理 图 。5） 编 写 程 序 框 图 。III摘 要传 统 的 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 可避 免 的 会 引 入 人 为 的 测 量 误 差 。 为 了 解 决 这 一 问 题 ， 电 能 表 作 为 一 种 新 型 的 计 量产 品 由 此 应 运 而 生 。 本 设 计 介 绍 了 美 国 AD 公 司 推 出 的 电 子 式 电 能 表 专 用 芯 片ADE7753 的 特 点 、 控 制 方 式 、 与 输 入 信 号 微 控
4、制 器 的 接 口 及 其 在 电 测 仪 表 中 的 应用 。本 文 采 用 电 能 芯 片 ADE7753 和 单 片 机 AT89S52 以 及 外 围 电 路 共 同 组 成 硬 件系 统 ,硬 件 设 计 突 出 重 点 的 就 是 计 量 功 能 和 抗 干 扰 功 能 两 部 分 。 测 量 部 分 输 入 电压 、 电 流 经 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 要 求 的 输 入 信 号 ， 再 经 过 芯 片 内 部 对 电 压 和 电 流 进 行 A/D 转 换 、 数 字 运 算和 能
5、 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 的 原始 寄 存 器 值 。 本 系 统 选 用 高 性 价 比 的 微 控 制 器 89S52， 完 成 各 种 参 数 的 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 时 清 WDT 监 视 定 时 器 的 值 ， 当 出 现 “死 循 环 ”或 程 序 “跑飞 ”现 象 时 ， WDT 监 视 定 时 器 内 的 值 计 满 溢
6、 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 AT89S52IV目 录1.引 言 .51.1 数 字 仪 表 的 发 展 趋 势 .51.2 主 要 技 术 指 标 .72 硬 件 系 统 设 计 .72.1 工 作 原 理 .72 2 各 部 分 电 路 设 计 .82.2.1 电 压 采 样 .82.2.2 电 流 采 样 .92.2.3 功 率 的 计 算 .92.2.4 电 源 设 计 .102.2.5 显 示 电 路 的 设 计 .112 3 芯 片 功 能 介 绍 .112.3.1 数 字 电 能 芯
7、 片 ADE7753 的 特 点 .112.3.2 7753 模 块 内 部 的 原 理 结 构 图 .122.3.3 单 片 机 AT89S52.132.4 抗 干 扰 相 关 设 计 .143 软 件 系 统 设 计 .153.1 主 程 序 流 程 图 .153.2 主 程 序 .163.3 软 件 抗 干 扰 技 术 .17参 考 文 献 ： .18总 结 .19致 谢 .2011.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 随 着 城 乡 电 网 改 造 高
8、潮 的 过 去 ， 全 国 一 户 一 表 工 程 的 基 本 实现 ， 电 度 表 市 场 形 势 发 生 了 根 本 变 化 ， 市 场 销 量 比 前 两 年 已 有 下 降 ， 销 售 高 峰期 已 转 入 销 售 平 稳 期 ， 市 场 竞 争 更 为 激 烈 。 .近 年 来 全 国 用 电 缺 口 的 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 用 户 合 理移 峰 用 电 。 这 一 政 策 的 出 台 ， 带 动 了 各 地 供 电 部 门 对 复 费 率 、 多 功 能 电 表 的
9、 需求 快 速 上 升 。 随 着 国 内 用 电 量 的 持 续 增 长 ， 众 多 的 地 区 出 现 了 不 同 程 度 的 用 电 紧张 ， 国 家 电 力 局 也 适 时 推 出 了 分 时 记 费 的 电 价 标 准 。1.1数 字 仪 表 的 发 展 趋 势传 统 的 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 可避 免 的 会 引 入 人 为 的 测 量 误 差 。 为 了 解 决 这 一 问 题 ， 电 能 表 作 为 一 种 新 型 的 计 量产 品 由 此 应 运 而 生 。 其 型 号 比 较 多 样
10、， 从 普 通 的 单 相 电 能 表 到 复 费 率 ， 预 付 费 ，三 相 485 到 电 能 表 功 能 复 杂 的 终 极 的 多 功 能 电 能 表 ， 功 能 从 单 纯 的 计 量 到 与 时 间复 合 与 费 率 结 合 到 无 功 计 算 计 量 ， 其 所 具 备 的 功 能 也 是 与 日 增 加 。 然 而 多 功 能 电表 的 电 路 往 往 比 普 通 电 能 表 的 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 的 技 术 方 案 选 型 至 关 重 要 。采
11、 用 计 量 芯 片 ADE7753 的 电 子 式 电 能 表 ， 具 有 结 构 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 优 点 。 单 相 电 子 式 电 能 表 引入 了 时 间 的 参 照 ， 已 经 不 可 能 由 我 们 单 纯 的 通 过 一 些 具 体 的 硬 件 电 路 实 现 其 分时 计 量 的 功 能 ， 为 此 要 在 原 来 简 单 的 电 子 式 计 量 模 块 的 基 础 上 进 行 拓 展 ， 拓 展时 钟 电 路 ， 拓 展 显 示 模 块 ， 拓 展 CPU 以 及 一
12、 些 与 具 体 的 要 求 相 对 应 的 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 讯 电 路 ， 引 入 时 基 电 路 的 目 的 很 明 确 ， 为 每 一 次 电 量 累 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 的 桥 梁 ， 并 提 供智 能 化 的 操 作 与 控 制 ， CPU 是 单 相 电 子 式 电 能 表 的 一 个 核 心 枢 纽 ， 电 能 表 的 各 个量 变 参 数 汇 聚 到 CPU 进 行 进 行 各 种 复 合 的 运 算 ， 最 终 得 到 一 些 和 电 量 相 关 的 加2权 参 数 ， 以 供 电 力 部 门 调 查 取 用 ， 其 间 牵 涉 到 的 数 据 量 的 大 小 取 决 于 用 户 对 电 能表 功 能 的 要 求 ， 我 们 可 以 拓 展 存 储 功 能 的 模 块 进 行 优 化 存 储 算
