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1、论 文 题 目基于单片机的智能三相多功能仪表设计作 者 姓 名 宋志范 专 业 测控技术与仪器 指导教师姓名 郭俊美 专业技术职务 目 录摘要1第一章 绪论11.1 电压在线监测系统的现状11.2 SPCE061A单片机电压在线监测系统的优点21.3 本设计的主要内容2第二章 SPCE061A简介32.1 SPCE061A概论32.2 SPCE061A的芯片介绍32.3 SPCE061A的低电压监测/低电压复位（LVD/LVR）62.4 SPCE061A的开发方法72.5 “61板”基本组成介绍72.6 SPEC061A最小系统72.7凌阳音频解码简介8第三章 硬件设计123.1系统的总体设计
2、方案123.2 电压监测仪的实现133.3系统硬件的实现133.4系统硬件设计14第四章 软件设计164.1系统的总体程序流程164.2系统的中断程序设计17第五章 结 论19参考文献20附 录22摘 要为保证工矿企业等用电单位在生产时设备的可靠运行，需要一种能监测电网中的电压电流值的智能仪表，而基于凌阳SPCE061A单片机就开发了一种监测电压电流的智能仪表，该仪表可实时采集、记录、显示电网中的电压电流值，并存储电网中的电压跳变的时间和进行声光报警。另外，该仪表通过无线通信的方式，将现场采集的数据发送到远端操作站的上位机，由上位机的监控软件对现场数据进行处理。 该系统解决了人工完成时所带来的
3、两大难题：一是现场环境差，尤其是在高压中，人们不适合长期工作；二是人工记录存在较大的误差，且数据统计、处理都费时费力。并且该系统能实现“无人值守”，降低了工人的劳动强度； 能实时准确地了解各监测点的监测数据；查询条件灵活多样，查询结果既可以是单个监测点的监测数据，也可以是单个监测点的统计数据或多个监测点的统计数据；使用方便，操作简单。 此方案主要有以下几个步骤：首先，对单片机原理进行深层研究，熟悉单片机的原理及编程技术；其次，参考文献资料无线通信进一步的了解；再次，编写基于单片机的电压电流监测测试程序，完成软件设计；最后，设计框图，完成电压电流监测仪的硬件设计。关键词：工矿企业 电网 电压电流
4、监测仪 单片机控制 实时传输ABSTRACTIn order to ensure industrial and mining enterprises and other electricity production units in the reliable operation of equipment, need a way to monitor the power grid voltage and current, the voltage status of intelligent instruments, and based on Sunplus SPCE061A MCU to moni
5、tor the voltage developed a smart meter,The instrument can be real-time collection, recording, display grid voltage and current value, and store the grid voltage transition time and the sound and light alarm.In addition, the instrument by way of wireless communications, will be on-site collection of
6、 data sent to the remote operator station PC, the PC monitoring software for processing field data. The complete system solutions manual brought two challenges: First, on-site environment is poor, especially in the high-pressure, people are not suitable for long-term work; second, larger error manua
7、l records and statistics, are time-consuming processingeffort.And that the system can achieve lights-out and reduce labor intensity; flexible query, the query results that can be a single monitoring point of the monitoring data, it can bestatistical data on a single monitoring point or more monitori
8、ng points of statistical data; easy to use, easy to operate.This program primarily designed from the following aspects: First, the deep study of the SCM principle, familiar with the principles of microcontroller and programming techniques; Secondly, reference materials for pyroelectric infrared sens
9、ors and wireless communications to further the understanding, familiar with the infrared heat releasethe working conditions of electrical sensors, optical isolation coupling circuit design and signal processing circuit; again, the preparation of the test based on single chip voltage monitoring progr
10、am, to complete the software design; Finally, the design diagram, complete the voltage monitor in the hardware design.Key words：Industrial and mining enterprises ；Grid，Voltage detector ；SCM control ；Real-time transmission第一章 绪论随着经济的发展，社会的进步，生产管理自动化水平的不断提高，特别是网络的日益普及，电压电流监控系统在社会各行各业得到越来越广泛的应用，尤其是在电力系
11、统及其设施中。由于需要监控的范围广、监控点分散，需要花费大量的人力、物力和财力对设备进行维护和维修。维护人员不足和维护手段落后已经成为管理中的薄弱环节。因此，为提高维护管理自动化水平、保障设备的安全和正常运行，实现电压电流在线监测和实时报警已势在必行，而国外很多国家也应用了电压电流监测仪这种系统，如美国则利用很多先进的电压监测仪监测线路中的电压和电流，以防止电压出现跳变。据统计，以前我国工矿企业的电压电流监测大都需要人工来完成，这样必然产生如下弊端：一是现场环境差，尤其是在高压中，人们不适合长期工作；二是人工记录存在较大的误差，且数据统计、处理都费时费力。因此出现了电压监测仪这种“无人值守”的
12、系统，降低了工人的劳动强度，为公司和各个企业带来了很大的方便。1.1电压在线监测系统的现状我国现有的电压电流监测仪存在很多问题4：（1）时间精度和事件顺序的正确性不高；系统停电时，仪器时钟芯片大都选择后备电池供电。在电网频繁停电、闪变、打雷、闪电等恶劣条件下，时钟容易出错，导致统计结果出错。（2）通讯方式和接口落后；仪器大多采用的串行通讯接口，往往速率低，误码率高， 接口已经很难适用信息技术迅速发展的今天。并且，新型的笔记本电脑已经不配备这种口，从而影响装置与电脑的匹配；还有采用定时打印电压数据或IC(Integrated Circuit)卡读取电压数据，安装调试方便，但是需要人工抄录统计数据
13、，也有利用无线通信系统或电话Modem传输方式，虽然使用方便，但需要自己对通信网络进行维护或租用公共网，费用高。(3)仪器规格多且大多属于单相电压测量，应用范围窄；由于电网电压有10 kV，35 kV，110 kV，220 kV等多种规格，以往电压监测仪一般1台仪器只能适用1种电网电压规格，造成仪器规格种类多。(4)版本升级困难、功耗大、精度低等，难以满足统计和控制的精度要求；大多数装置不能实现在线写入程序，工作电压为5 V损耗较大，模数转换器ADC 转换精度往往是8位或10位，误差相对较大，难以满足统计和控制的精度要求。1.2 SPCE061A单片机电压在线监测系统的优点基于凌阳SPCE06
14、1A单片机开发的一种监测电压的智能仪表，可实时采集、记录、显示电网中的电压值，并存储电网中的电压跳变的时间和进行声光报警。另外，该仪表通过无线通信的方式，将现场采集的数据发送到远端操作站的上位机，由上位机的监控软件对现场数据进行处理，对公司和各个企业带来了很大的方便。该系统可以解决人工完成时所带来的两大难题：一是现场环境差，尤其是在高压中，人们不适合长期工作；二是人工记录存在较大的误差，且数据统计、处理都费时费力。并且该系统能实现“无人值守”，降低了工人的劳动强度； 能及时准确地了解各监测点的监测数据；查询条件灵活多样，查询结果即可以是单个监测点的监测数据，也可以是单个监测点的统计数据或多个监测点的统计数据；使用方便，操作简单。1.3本设计的主要内容利用凌阳SPCE061A单片机设计一款可以解决现在电压在线监测系统不足的现状，解决电压监测仪的许多问题。首先，要学
