基于電能芯片和AT-Mega16單片機(jī)的單相電表計(jì)量設(shè)計(jì)

2 MCP3906在單相電能表中的應(yīng)用

2.1 單相電能表的系統(tǒng)組成

利用MCP3906和AVR Mega16設(shè)計(jì)的單相電能表系統(tǒng)框圖如圖3所示。圖中,MCP3906芯片用于對輸入的電壓和電流進(jìn)行計(jì)算。將經(jīng)過高通濾波后的電壓和電流信號(hào)相乘,得出瞬時(shí)功率信號(hào),此瞬時(shí)功率經(jīng)過低通濾波器即可產(chǎn)生瞬時(shí)有功功率信號(hào)。此信號(hào)不含直流偏移分量,但可利用求平均法計(jì)算出所需的有功功率輸出：然后通過器件的DTF轉(zhuǎn)換器對瞬時(shí)有功功率信息進(jìn)行累加,以產(chǎn)生輸出脈沖,此脈沖的頻率與平均有功功率成比例,每個(gè)脈沖對應(yīng)于一個(gè)固定的有功電量值;再通過AVR單片機(jī)對該脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),即可得出有功功率的數(shù)值;最后通過LCD顯示模塊顯示出來。系統(tǒng)的電能累計(jì)分為第一次上電后的連續(xù)累計(jì)和時(shí)段累計(jì)兩種。時(shí)段累計(jì)需要對時(shí)間進(jìn)行判斷,即如果當(dāng)前的時(shí)間處在某個(gè)時(shí)段內(nèi),則對該時(shí)段進(jìn)行電能累計(jì);否則,不進(jìn)行電能累計(jì)。

2.2 系統(tǒng)功能模塊

(1) RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊

時(shí)鐘是電能分時(shí)計(jì)量的基礎(chǔ),實(shí)時(shí)時(shí)鐘分硬時(shí)鐘和軟時(shí)鐘兩種,本設(shè)計(jì)選用硬時(shí)鐘。當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的時(shí)鐘芯片有PCF8583、DS1302等。本設(shè)計(jì)選用DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片來為系統(tǒng)提供時(shí)鐘,可精確到年月日時(shí)分秒。該芯片內(nèi)置可編程日歷時(shí)鐘和31字節(jié)的RAM,工作電壓范圍為2.5～5.5V,且功耗低。掉電后可由電池供電,其工作壽命達(dá)10年以上。

(2) LCD顯示模塊

電能表的顯示一般可采用段式LCD顯示器,這種顯示器具有功耗低、壽命長、顯示方式靈活等優(yōu)點(diǎn)。