基于msp430的智能电能表设计

《基于msp430的智能电能表设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2011-2012德州仪器C2000及MCU创新设计大赛项目报告题目：基于MSP430的智能电能表设计学校：山东科技大学组别：专业组应用类别：仪器仪表类平台：MSP430题目：基于MSP430的智能电能表设计摘要基于炬力公司的高精度电能计量芯片ATT7022B，本文以超低功耗单片机MSP430F149为控制器，设计了一款三相多功能电能表。该电表围绕DL/T614-2007《多功能电能表》的技术要求和功能规范进行了设计。文中详细介绍了该多功能电能表的软硬件设计方案。Thispapertookultralow-powerconsumpt

2、ionMCUMSP430F149asacontroller,designedathree-phasemulti-functionmeterbasedonthehigh-precisionenergymeasurementICATT7022BfromJuLicompany.ThismeterdesignedwiththetechnicalrequirementsandfunctionalspecificationsofDL/T614-200《Multi-functionMeter》.Thepaperintroducesthehardw

3、areandsoftwaredesignofthemulti-functionmeterindetail.引言随着我国电力事业的蓬勃发展和人民群众生活水平的不断提高，电力已成为人们生活、工作中必不缺少的组成部分。并且，用电的高峰和低谷存在的较大差距，对传统的供电和用电管理系统提出了更高的要求。国家陆续提出了建设智能电网实现现代化供用电的管理方法，包括电能表具有阶梯电价和自动远程抄表功能。随着电子技术的发展，电子式电能表以其高精确度、高可靠性和容易调校等优点逐渐取代了传统的机械式电能表。目前，电子式电能表正朝着复费率、多功能的方向发展

4、，如：智能电表、费控电表及多功能电表等。随着居民用户电表数量的增加，人工抄表已经无法满足电力系统的管理和服务的需求。人工抄表的工作越来越繁重，效率低、误差大、成本高，数据的统计分析准确率低且滞后，无法实现实时抄表、分时计费、实时监测供用电情况。电力系统迫切需要电力网络技术支持，以便及时准确的获得用电管理、收费管理、供用电线损统计、分析及电力安全运行等各方面的信息。为了满足电力部门对电力网络信息系统的要求，现时段研究电能管理与自动抄表系统，可为智能电网的建设奠定良好的基础。1.系统方案与论证1.1电参量采集方案对比方案一采用多通道数据

5、采集+CPU运算处理本方案采用传统的数据采集方案，将三相电压、三相电流信号通过分时较高频率的采样后，经12位以上的A/D转换芯片变成数字量送给MCU，MCU测量各相电压与电流之间的相位差，再通过功率、电能数学公式的大量乘加计算，从而得到系统要求的各种电参数。经网上查询，这种方案约15年前在设计较为简单的电子式电能表中得到过应用，但电路原理极其复杂，MCU运算量十分庞大，性能不高，造价却很高。方案二采用智能电能计量芯片与传统的电参数采集处理方法相比，智能电能计量芯片具有专用性极高、价格低廉等显著优点，采用智能电能计量芯片作为电能表的核

6、心元件是目前电能表行业的标准设计方法。MCU只需通过SPI串行接口把电参数从该芯片中读出，再经简单处理即可完成操作，这大大减轻了MCU的负担。该方案具有成本低廉、性能优越、外围电路简单、调试简单等优点。本设计选用方案二，以TI公司的MSP430F149单片机为控制器，炬力公司的ATT7022B为电能计量芯片，控制器通过SPI总线与ATT7022B进行通信，获取电能、功率等相关参数。同时系统还包括时钟、通信及LCD显示等外围电路。电能表主要功能特点如下：1）测量、记录并显示电能表的总及各分相电压、电流、功率以及功率因数等参数；2）支持

7、分时计量功能，可实现多时段复费率计费功能；3）支持广播校时功能，可以自动完成时钟的调校，保证计费的精确度；4）具有485、红外通信接口，方便实现远程抄表、远程调校及手持抄表等功能；5）具有停电抄表、失压、失流及断相监测功能；6）具有多功能测试接口，可输出日记时误差信号、电能脉冲信号等；7）充分利用MSP430单片机的低功耗特性，实现了三相断相情况下可长时间正常运行的要求。1.2系统设计根据功能要求，设计了如下的整体方案：系统包括三相多功能智能电表、红外遥控抄表器以及上位机抄表软件。系统结构框图如图1所示。图1系统结构框图红外遥控抄表

8、器通过红外通信的方式完成对电能表内数据的抄取，通过RS485总线与电能表通信，实现对电能表的监测。电能表主要由电能计量单元、电源管理、微控制器、通信单元、时钟、显示模块、报警模块、广播校时模块等组成，系统结构框图如图2所示，图2电能表