2017年电赛K题省一资料，需要的Q 2662705746答案ARM；

单相用电器分析监测装置（K题）

 

 

 

                              

摘    要

 

    

本作品以STM32、ADE775X芯片为控制核心，可根据电源线的电参数信息分析用电器类别和工作状态。本作品具有学习和分析监测两种工作模式。在学习模式下，可测试并存储各单件用电器的工作状态进而识别电器及其工作状态的特征参量；在分析监测模式下，实时指示用电器的类别和工作状态。本作品硬件电路实现了电流0-10.0A的实时精确采集，ADE775X芯片通过串行接口与单片机通信，接受单片机控制，大大简化了电力测量模块的设计，提高了电路的稳定性和集成度。并且作品通过两个STM32F103单片机数据的无线传输实现了显示功能。

关键词：   ADE775X系列芯片  电器状态识别    无线传输  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

目录

一、系统方案论证 1

1.方案比较与选择1

1.1主电路方案论证1

    1.2测控电路方案论证1

1 .2. 1测量采集电路方案论证1

1 .2. 2 控制电路方案论证1

1.3方案整体框图2

 

二、电路与程序设计2

3.1电路控制2

3.2程序控制2

三、系统测试与结果分析2

4.1测试仪器2

4.2部分测试条件与数据3

四、参考文献................................................................................................................4

五、附录………………………………………………………………………………5

附录一系统原理图…………………………………………………………......5

附录二 工作中的实物图………………………………………………………..6

    附录三 程序清单.................................................7

一 系统方案论证

1.方案比较与选择

1.1主电路方案论证

方案一： 制作多个电参数监测电路将电压电流互感器输出的交流信号进行后续采样给单片机进行计算，实现对单相用电器的监测，但其无法较好的处理由电网波动造成的测量误差，且硬件电路结构复杂，电路数量多，大大增加能耗。

方案二：将电压电流互感器输出的交流信号输入采用集成芯片ADE775X，在芯片内部对各种电参数进行高速精确计算。该芯片具有体积小、精度高、开发方便等特点，内嵌高精度的模数转换器和固定模式的DSP，只需与芯片接口通信便能获得测量结果，大大简化了电力测量模块设计，有利于提高作品性能，节约成本。

综上所述，选择方案二作为主电路方案。

1.2测控电路方案论证

1.2.1 电压、电流测量采集电路方案论证

方案一：采用霍尔传感器。霍尔电流传感器是一种先进的电检测元件，它可以隔离主回路和电子控制电路。测量交流，但其体积大，重量大，需要正负电源供电，增加系统负担。

方案二：采用电压、电流互感器。电压、电流互感器外围电路简单，易于调试，成本较低。可以有效的完成交流电的检测，且输出的交流波形有利于后续功率的测量。

综上所述，应该采用方案二进行电压、电流的测量采集。

1.2.2 控制电路方案论证

方案一：采用STM32单片机和继电器实现模式切换和保护以及不同量级的电参数测算。继电器正常运行时是闭合的，当进行模式切换或达到保护阈值时，继电器的另一触点接通，但单片机无法直接驱动继电器，需要进行三极管扩流，导致功耗增加。

方案二：用STM32单片机与ADE775X芯片进行通信，实现模式切换、电路保护和电参数测量功能，将复杂的硬件问题转化为了简便的代码，执行效率大大提高，耗能大幅降低。

综上所述，我们采用方案二进行主电路的控制！

 

1.3系统整体框图

    经过以上方案论证，得到系统的整体框图。

 

 

 

二 电路程序设计

3.1 电路控制

本系统由STM32单片机为核心，可通过按键切换模式，与ADE775X进行通信，具体实现为单片机通过SPI来控制芯片的使能、引脚功能，继而控制，电参量的测量从而实现了对单相用电器的实时监测。

3.2 程序控制

（程序框图加代码用到的单片机哪一部分功能）

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

三 系统测试与结果分析

4.1测试仪器

1.数字万用表4个，型号 ：VICTOR VC9802A

2.雷意LED灯、超越之光节能灯、电烙铁、自制小电阻、USB充电器、电水壶、小风扇。

 

4.2 部分测试条件与结果

 

 

 

 

 

 

四  参考文献

[1] 刘军等.原子教你玩STM32（库函数版）-北京：北京航空航天大学出版社  2015.11

[2] 刘火良等.STM32库函数开发指南-北京：机械工业出版社，2013

[3] 周立青等.全国大学生弟子设计竞赛教程-北京：电子工业出版社，2011.4

[4] 张乃国. 电子电源技术与应用-北京：机械工业出版社，2007.4

 

[5]沙占友等.开关电源制作与调试 -北京：中国电力出版社，2012

[6] 王兆安等. 电力电子技术-北京：机械工业出版社，2000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

五 附录

附录一：系统原理图