基于单片机的电量测量系统设计,含优秀论文一篇

本设计要求利用51系列单片机来实现对电量的交流采样和处理，能实时采样，快速提供电压、电流、有功功率、无功功率、频率等电能质量的参数，并向上位机进行相关数据传输，同时接受上位机的监控，为全面地测量和分析电力系统提供了有效的工具。

摘   要............................................................................................................................. I

1.引言............................................................................................................................. 1

1.1课题研究背景和意义........................................................................................ 1

1.2电量测量发展历程及趋势................................................................................. 1

1.3本文主要研究内容............................................................................................ 2

2. 电量测量原理............................................................................................................. 2

2.1电能测量原理..................................................................................................... 2

2.1.1模拟输入.................................................................................................. 3

2.1.2电源监控电路.......................................................................................... 3

2.1.3数／频转换.............................................................................................. 3

2.1.4传输函数.................................................................................................. 3

2.2ADE7753与微控制器的接口............................................................................. 4

3.系统的硬件结构设计................................................................................................. 4

3.1单片机的选择.................................................................................................... 4

3.2电能计量芯片ADE7753分析............................................................................. 7

3.2.1  ADE7753电能测量分析........................................................................ 7

3.2.2ADE7753输出.......................................................................................... 7

3.2.3输入变换电路.......................................................................................... 7

3.3时钟电路的设计................................................................................................ 9

3.4  复位电路的设计.............................................................................................. 9

3.5  声音报警电路的设计.................................................................................... 10

3.6  显示模块........................................................................................................ 10

3.7数据存储电路................................................................................................... 11

3.8A/D转换芯片HX711接口电路........................................................................ 12

3.951单片机串口通讯......................................................................................... 12

3.9PC机串口通讯................................................................................................. 14

3.10工作原理......................................................................................................... 15

4.系统软件设计........................................................................................................... 15

4.1单片机软件流程图叙述................................................................................... 15

4.2Proteus 仿真.................................................................................................. 16

4.3上位机软件设计.............................................................................................. 16

5.调试........................................................................................................................... 17

5.1硬件调试........................................................................................................... 17

5.2软件调试.......................................................................................................... 17

5.3调试结果.......................................................................................................... 18

6.总结........................................................................................................................... 18

在我国，随着改革的深入和电力市场供求状况的变化，现行的电力体制已难以适应社会主义市场经济体制的要求。电力工业快速发展的同时，电力体制改革也逐步深入，电力工业以“公司制改组、商业化运营、法制化管理”为改革目标的基本取向。电力工业管理体制由计划经济向市场经济转变。政府宏观调控、企业自主经营、行业协会提供服务，适应市场经济要求和电力生产特点的新型电力工业管理体制正在逐步建立。

电力市场的引入迫使各电力企业的经营管理，相关的政策、法规以及技术支持必须进行相关调整，以适应我国电力市场的需要。

电子式产品的过渡自20世纪90年代即有所迹象，进入21世纪之后则近乎势不可挡。而电子表相较于机械表的突出优点，更成为产品转型的源动力。电子表具有的实时计费功能，多参数测量谐波电能计量，可以自动进行断电检测，可以自动读表、并通过GPRS系统、以太网等通信网络将读表结果发送到接收端，以及高精度、高稳定性、高可靠性等特点，为其替代传统的机械表打下了基础。而且，对于大规模制造工厂等工业用户而言，只有电子式电能表才能帮助他们进一步降低成本、改进电能监控功能。不仅工业、商业用表以多功能等电子表为主，在国内民用电能表的市场，电子表的市场占有率也已从5年前的10％上升到40％，从普通功能型向多费率、多功能等科技型电能表方向过渡。近年来，随着经济的快速发展，电力需求的不断增长和能源价格的不断提升,用电紧张已经成为突出的问题摆在我们面前。而电力又不是可以储存的特殊商品，某些时段用电多，其他时段用电少。用电高峰时电力供不应求，用电低谷时又电力过剩。为了应对这样的难题，可以采用分时电价来缓解供需矛盾，提高电力利用效率。

分时电价是指在不同时段采用不同电价，根据用电需求和电网负荷将每天的时间划分为用电高峰时段（6：00～22：00）和用电低谷时间段（22：00～6：00），高峰时段执行较高电价（0.8元/度），低谷时段执行较低电价（0.6元/度）。供电部门通过对不同时段的用电实行不同电价，用经济手段鼓励用户主动采取避峰填谷的措施，从而使电力负荷曲线变缓，以提高发电设备的利用率，同时减小由于负荷曲线变化太大而引起的不安全因素。20世纪30年代，国外就开展了电力负荷控制方面的研究，实行分时计费是一种经济有效地调节负荷曲线的方法。

因此，开发一种简单实用的分时计量电能表变得尤为重要，本课题通过对一般电能表进行扩展，从而实现分时计量功能。

电能表的发展历经了由感应式电能表→机电式电能表→电子式电能表→智能电表的过程。