基于AVR单片机的多功能电能表的设计与实现

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1、学兔兔www.xuetutu.com总第49卷第555期电测与仪表V0I．49No．5552012年第3期’ElectricalMeasurement＆InstrumentationMar．2012基于AVR单片机的多功能电能表的设计与实现李靖，王克英(华南理工大学电力学院，广州510640)摘要：针对大型电力用户实现节能管理的需求，设计了一款基于高档AVR单片机的便携式多功能电能表，详细介绍了单片机与外围器件的接口电路和软件设计过程。利用高精度同步瞬时采样芯片MAX1320对现场电信号进行同步采集，单片机对采样信号做计算和分析，通过液晶模块和大容量数

2、据存储设备sD卡实时显示和记录采样数据和分析结果。实验测试结果表明该设计的可行性，实现了多项电气参数的实时监测。关键词：多功能电能表；单片机；SD卡；设计与实现中图分类号：TM933文献标识码：B文章编号：1001—1390(2012)03—0073—04DesignandImplementationofaMulti-functionalElectricMeterBasedonMCU●LIJing，WANGKe—yingElectricalPowerInstituteofSouthChinaUniversityofTechnology，Guangzho

3、u510640，China)Abstract：Inordertohelpthelargeelectricityuserswithenergysavingmanagement，anewdesignofportablemulti—functionalelectricmeterbasedonadvancedMCUisproposedinthispaper．TheprogramdesignprocessforMCUandinterfacecircuitsbetweenMCUandperipheraldevicesaredescribedindetailinth

4、epaper．HighprecisionMAX1320isusedforpowerqualitydatasynchronousacquisition．AndtheMCUisusedforcalculationandanalysis．ThedataarestoredinlargecapacitystoragedeviceanddisplayedintheLCD．Thetestingresultsshowthatthedesignisfeasibleandthatthedevicerealizeson-linemonitoringofmanyelectri

5、calparameters．Keywords：muhi-functionalelectricmeter，MCU，SDcard，designandimplementation0引言测和显示三相电压、电流、频率、有功和无功功率等常随着国民经济和社会的快速发展，国家对电网正规电气参数，并且对其作计算(如设定时间段的最大在进行大规模改造和建设，大用户数量的不断增加，值、最小值、平均值等)，同时将数据存储于大容量存使三相多功能电能表得到了更加广泛的关注和应用。储器SD卡中，为实现节能管理提供基础的数据支持。同时，加强用电管理、实现节能降耗的理念越来越受整套装置结

6、构紧凑，具有小型化、便携式的特点。到重视_l1。一般的三相多功能电能表通常仅适用于电1系统总体结构及功能气参数监测和电能计量，而不能用于配电管理和节能系统总体框架图如图1所示。硬件系统包括前端评估。文献【2]设计了一款基于MSP430FE427芯片的多信号调理电路、A／D转换单元、数据中央处理单元(单功能电能表，具有多参数测量、多通信方式、复费率的片机)、串口通信接口单元、存储设备(SD卡)、人机接功能，但存储单元采用一片ER0M存储器AT24c64，口(键盘、液晶显示)。前端信号调理电路对三相电压、不能大容量存储电气参数数据。文献[3]介绍了一种基电

7、流信号以及零线电压和电流信号进行幅度变换和低通滤波，经AD转换芯片形成数字信号送给单片机，于DSP和ARM架构的便携式电能质量监测系统，但系统芯片数量多，成本偏高，不利于多功能电表的大规单片机对数据进行分析和计算，通过液晶显示模块实时显示监测数据，利用SD卡存储数据。本电能表具有模推广。本文针对大用户实现节能管理的目标，设计并实小型化、便携式的特点，适合于安装到电网中某一节现了一款基于高档AVR单片机的三相多功能电能表。点进行长期的在线监测任务。实现的功能有：实现对三相电压、电流以及零线电压和电流的实时监测和显该电能表以高速的ATmega128L单片机

8、为控制核心，利用其丰富的片内资源以及外围扩展电路，可实时监示；实时计算电压、电流有效值和在设定