本文是一篇电力仪表论文范文,关于电力仪表类毕业论文,关于基于ARM2136与ATT7022B多功能电力仪表的设计相关毕业论文格式范文。适合电力仪表及可靠性及科学技术方面的的大学硕士和本科毕业论文以及电力仪表相关开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。
【摘 要】介绍一种多功能电力仪表的设计方案.系统以ARM2136为控制核心,三相电能专用计量芯片ATT7022B采集电能参数,采用软件校表,具有高精度、多功能等优点.同时模块化设计提高了系统的稳定性,减小了系统的功耗.
【关 键 词】多功能电力仪表;ATT7022B;ARM2136;SPI
随着科学技术和经济的发展,人们对电能质量监控的要求也越来越高.即要求仪表对供配电系统运行过程中的电力参数进行实时测量,同时能对采集的数据信息进行实时传输和显示,以便对电能质量问题做出决策.基于以上要求,本文设计了一种多功能电力仪表.
1 系统总体设计方案
1.1 系统结构
系统主要由ARM微处理器NXP2136、ATT7022B电能芯片、LCD显示电路、远程通讯电路、按键、开入、开出电路组成,其系统框图如图1-1所示.整个系统分为四大模块即电能参数计量模块、数据处理模块、通讯模块、显示模块.
系统采用的高精度三相电能专用计量芯片ATT7022B集成了六路二阶sigma-delta ADC、参考电压电路以及所有功率、能量、有效值、功率因数以及频率测量的数字信号处理等电路.具有计量参数齐全、校表功能完善等优点.它与ARM通过标准的SPI总线相连接,实现的数据交换.
LCD与ARM通过并口连接,实现数据的快速显示.
采用了ARM的UART接口与周立功公司的RS485器件实现通讯功能.最高速率可达115200.
开入开出主要用于系统可编程功能.
系统采用的NXP2136微处理器,拥有丰富的外设接口,如I2C,SPI,UART等等.方便实现与外部部件的连接.
1.2电能计量电路设计
模拟量处理主要完成强弱电隔离、变换工作,主要使用了电压互感器,电流互感器以及滤波需要的电阻电容构成.
本装置的测量对象为工业用户的低压电网以及35kV以下的高压电网,故输入电压范围定为0~300 V AC.电压互感器采用ZMPT107系列电流型电压互感器,电流互感器采用ZMCT102系列电流互感器.
ZMPT107系列电流型电压互感器,额定输入电流为2mA,额定输出电流为2mA,电路图如图1-2所示.
图中,150k电阻的作用是将300V电压信号转变成2mA的电流信号输入互感器.250欧姆电阻作用为将2mA的电流值转变成0.5V的电压信号.
ZMCT102系列电流互感器,额定输入电流为5A,额定输出电流为2.5mA.工作原理同电压回路.电路图如图1-3所示.
1.3 ATT7022B数据的读取
本装置的关键点就是ARM与ATT7022B之间的数据读取工作,两者器件之间采用SPI通讯接口连接,完全满装置的要求.
SPI(Serial Peripheral Interface--串行外设接口)总线系统是一种同步串行外设接口.该接口一般使用4条线:串行时钟线(SCLK)、主机输入/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线SS.
接口电路如图1-4所示.
为了提高读取数据的准确性,装置的抗干扰能力,需要在数据线上加人低通阻容电路.EMC实验证明加入了阻容电路后,读取数据的可靠性显著提高.
1.4 通讯模块设计
本装置主要的通讯功能是通过上位机设置、修改、读取系统工作的相关参数,如时间,电参数,PT/CT变比等.
装置初始化成功后,系统将等待通讯中断的发生,当有通讯中断产生后,将进入通讯中断程序进行相应的程序流程.本装置采用标准的MODBUS协议.
2 软件设计
装置软件主要由ATT7022B器件、液晶显示模块、通讯模块、开入、开出、按键初始化,如有故障将给出报警提示,如正常将进行数据读取、通讯程序、按键、开入采集、开出控制等工作,软件结构如