多用户电能表的设计

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1、课程名称：多用户电能表的设计姓名：班级：指导老师:开课时间:提交时间:专业：电气工程及其自动化学号：刖目多用户电子式单相电能表采用单片机作为屮央处理器，每块电能表可对多达24户的用电情况进行集中检测、循环显示。各户的用电量可以就地读取。多用户电子式电能表采用了“分户用电、集中检测”的方式，与传统感应式电能表和比,有效地提高了电能计量的准确性，而且整机体积小、质量轻、安装方便。在多用户电子式电能表的前面板上有6位LED显示器，前两位为分户号，后4位为分户用电量，所显示的用电量与分户号相对应，分户循

2、环显示，每3s切换一户。此外，电能表还必须有断电保护功能，确保用户在断电后能够保存之前的用电数据，在恢复供电时能够继续按照断电前得数据开始计数。同时，该类电能表还必须有清零功能，每个控制单元上都对每户设置了相应的清零开关，当相应的用户开关按下时，该用户的用电量亦随之清零。目录一设计任务及要求4二设计原理分析4三硬件电路设计43.1设计参数43.2参数计算53.3器件选择-63.4AD7755相关电路83.5互感器采样电93.6用户清零电路的设计10四软件设计114.1流程阁114.2程序rt容1

3、5五设计总结24六参考资料24压流流度电电电精准准大量基基最7TZ设计任务及要求设计任务：多用户电子式单相电能表设计与调试设计目的：了解单片机在电力系统屮的应用，在全面掌握单片机的功能的基础上，初步接触它在本专业的应用范围。要求独立完成，培养我们独立自主的习惯。设计内容：硬件设计与软件设计。硬件设计包括：C8051F360单片机整体电路设计、基于AD7755的电能脉冲发生器电路设计；软件设汁包括：用C8051F360单片机及编写具有掉电保存功能和清零功能的用户电量显示程序。设计要求：①AD775

4、5电能脉冲发生器电路仅作电路硬件设计，其电能脉冲由C8051F360单片机P2口所接拨码开关产生的脉冲模拟。②用户电量显示要求精确到小数点后3位③1000个电量脉冲为1度电④每个用户显示时间为3S左右⑤为防止突然停电而使用户电量数据丢失，要求能将电量数据保存，需要设计单片机24C16模块，使其具有掉电保存功能。⑥为了能够方便记取各个用户电量，需要力每一户设计清零程序。二设计原理分析74HC164及八段译码显示设计总体框图:穂压电源V线路电压，=：>电压互感器线路电流电流［=>互感器光电能转电换脉

5、冲1=>芯片锅AD7755合C8O51F3O单片机74HC16(>4键盘清零E2PRM24C16三硬件电路设计3.1设计参数:240VX±10%:Ib=5A:Imax二41b二20A最小电流：Imin=2%Ib=0.1脉冲数：3200/kw.h3.2参数计算①以AD7755设计的电能表的相关参数计算配合C8051F360芯片的16进制算法与课程设计的参数要求，参考基本电流与脉冲的建议数，选定基准电流Ib=5A，每kw.h计度需要的脉冲数为1000,即CF的输出为1000imp/kw.ho线路电压

6、240V,基本电流lb为5A，动态范围400(规定准确度的电流范围为2%lb〜Imax，即100mA〜40A);计度器的电表常数C为1000imp/kw.h,gpAD7755发1000个脉冲，单片机记录1kw.h电。为满足电流通道的动态范围且留有充分的余量，选用350uQ的分流器；以其将负载电流转换为电压，接V1P和V1N。线路电压经电压分压器分压，也降到允许的最大电压范围之内，接V2P和V2N。负载电流为基本电流(5A)时，线路的功耗为P=240X5=l.2kw。选择f1-4=3.4Hz,SC

7、F=0,Sl=0,S0=l,此时CF频率为fl的32倍，所要求的频率恰为fl，f2段的脉冲计数标准为lOOimp/kw.ho乘以此常数得lb情况下的输出频率：fF1=PXC=1.2X1000/3600=0.33333333Hz查AD7755数据表,所选择f1-4=3.41Iz,满足最大电流为40A和再留有足够余量的要求。fFl=8.06XU1XU2XGXf1-4U2REFUl=5X350=1750uV=l.75mV并以最大电流产生的压降和表1，选择G=16U2=fFlXU2REF8.06XU1X

8、GXf1-4=0.030555X2.528.06X1.75X16X3.4=248.9mV原理图中Rl、Cl,R2、C2,R3、C3,R4//(R5〜R16)、C4为抗混叠滤波器。因为AD7755以900kHz过采样速率采样，故大大简化了抗混叠滤波器的设计。不过，两个通道之间的相位匹配非常重要。例如，当cos4>=0.5吋,0.2°的外部相位误差将产生0.6%的测量误差。为使两个通道的相位匹配，电阻、电容的取值分别为Rl=R2=R3=R4=lkQ(精度为1%);Cl=C2=C3=C4=33nF;R