基于高档双AVR单片机的三相多功能电能表制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于高档双AVR单片机的三相多功能电能表，其双AVR单片机核心处理单元包括1#AVR单片机和2#AVR单片机；1#AVR单片机和2#AVR单片机通过SPI总线系统单元连接；前端信号调理单元和高精度ADC转换单元分别与1#AVR单片机相互连接；前端信号调理单元还和高精度ADC转换单元连接；功能显示操作单元、SD卡存储单元和Zigbee无线通讯单元分别与#AVR单片机相互连接；前端信号调理单元与用户待测线路连接。本实用新型专利技术可实时监测和显示三相电压、电流、频率、有功和无功功率等常规电气参数，具有操作简单、便携式、成本低、智能化强、测量精度高、抗干扰能力强、可靠性高等优点。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种基于高档双AVR单片机的三相多功能电能表，其双AVR单片机核心处理单元包括1#AVR单片机和2#AVR单片机；1#AVR单片机和2#AVR单片机通过SPI总线系统单元连接；前端信号调理单元和高精度ADC转换单元分别与1#AVR单片机相互连接；前端信号调理单元还和高精度ADC转换单元连接；功能显示操作单元、SD卡存储单元和Zigbee无线通讯单元分别与#AVR单片机相互连接；前端信号调理单元与用户待测线路连接。本技术可实时监测和显示三相电压、电流、频率、有功和无功功率等常规电气参数，具有操作简单、便携式、成本低、智能化强、测量精度高、抗干扰能力强、可靠性高等优点。【专利说明】基于高档双AVR单片机的三相多功能电能表
本技术涉及一种三相多功能电能表，特别是涉及一种基于高档双AVR单片机的三相多功能电能表。
技术介绍
随着国民经济和社会的快速发展，国家对电网正在进行大规模改造和建设，大用户数量的不断增加，使三相多功能电能表得到了更加广泛的关注和应用。同时，加强用电管理、实现节能降耗的理念越来越受到重视。一般的三相多功能电能表通常仅适用于电气参数监测和电能计量，而不能用于配电管理和节能评估。目前的三相多功能电表，比如一款基于MSP430FE427芯片的多功能电能表，具有多参数测量、多通信方式、复费率的功能，但存储单元采用一片E2PROM存储器AT24C64，不能大容量存储电气参数数据；一般基于DSP和ARM架构的便携式电能质量监测系统，但系统芯片数量多,成本偏高,不利于多功能电表的大规模推广。因此，针对大型电力用户实现节能管理的需求，我们特设计了一款基于高档双AVR单片机的便携式三相多功能电能表，该电能表以高速的ATmegal28L单片机为控制核心，利用其丰富的片内资源以及外围扩展设备，可实时监测和显示用户三相电压、电流、频率、有功、无功和视在功率等常规电气参数，并且对其作计算(如设定时间段的最大值、最小值、平均值等)，同时将数据存储于大容量存储器SD卡中，这样一来，大大扩展了该电能表的存储容量，使得其可至少在线监测和记录一周的数据量，而这些数据为实现节能管理提供基础的数据支持。整套装置结构紧凑，具有操作简单、小型化、便携式、成本低、智能化强、测量精度高、抗干扰能力强、可靠性高等优点。
技术实现思路
本技术提供一种采样同步性好，测量精度高，AD转换速度快，转换时间少，可大容量存储，可实时同步串行数据传输，可实现Zigbee无线数据通讯，方便电脑(PC)与AVR进行数据传输的基于高档双AVR单片机的三相多功能电能表。本技术的目的通过如下技术方案实现:一种基于高档双AVR单片机的三相多功能电能表，其特征在于，包括前端信号调理单元、高精度ADC转换单元、双AVR单片机核心处理单元、功能显示操作单元、SD卡存储单元和Zigbee无线通讯单元；双AVR单片机核心处理单元包括1#AVR单片机和2#AVR单片机；1#AVR单片机和2#AVR单片机通过SPI总线系统单元连接；前端信号调理单元和高精度ADC转换单元分别与WAVR单片机相互连接；前端信号调理单元还和高精度ADC转换单元连接；功能显示操作单元、SD卡存储单元和Zigbee无线通讯单元分别与MVR单片机相互连接；前端信号调理单元与用户待测线路连接。优选地，所述前端信号调理单元包括频率测量信号调理电路、电压通道信号调理电路、电流通道信号调理电路、振荡电路和电源电路；其中，频率测量信号调理电路由整形电路构成，整形电路主要由依次连接的LF353运算放大器、IN4148稳压管、LM311电压比较器构成；电压通道信号调理电路主要由测量电压信号的PT电压互感器和第一程控放大电路及电压跟随器连接构成；电流通道信号调理电路由测量电流信号的CT电流互感器和第二程控放大及电压跟随器连接构成；PT电压互感器采用电压输出型电压变换器TR1102-1C, CT电流互感器采用电压输出型电流变换器TR0102-2C，两变换器都与电压跟随器连接；振荡电路采用16MHz晶振和74LS04反向器；电源电路主要由78L05和79L05电源芯片构成。所述高精度ADC转换器单元包括第一 A/D转换器和第二 A/D转换器，第一 A/D转换器和第二 A/D转换器都采用MAX125AD采样芯片；两块MAX125芯片都与1#AVR单片机互相连接。所述1#AVR单片机和2#AVR单片机都采用高档ATmegal28L型单片机。所述功能显示操作单元主要包括5位按键电路、实时时钟电路、温度测量电路和IXD液晶显示电路；其中，5位按键电路连接到2#AVR单片机上；实时时钟电路采用DS1302时钟芯片，外接32.768kHz晶振，接到DS1302时钟芯片的Xl和X2端口，并与2#AVR单片机的TO4-PD6端口互相连接；温度测量电路采用单片集成两端感温电流源AD590温度传感器；IXD液晶显示电路采用TG12864B-03T字符型液晶模块或0CMJ10X10D-1字符型液晶模块，外接SS9013三极管，LED-接地时。所述SPI总线系统单元主要由SPI同步串行通信接口构成。所述Zigbee无线通讯单元采用Zigbee控制模块，Zigbee控制模块采用SZ05 - Zigbee通讯芯片，与2#AVR单片机互相连接。本技术具有如下优点:I)本技术可高精度的实时监测和显示各项数据，包括三相电压、电流、功率因素、有功功率、无功功率、视在功率、频率等常规电气参数，并且对其作计算(如设定时间段的最大值、最小值、平均值等)，同时将数据存储于大容量SD卡中，使得电能表具有“可移动插拔”的功能，并且可以连续记录至少一周的数据量，这些数据量为实现节能管理提供精确、详细的数据支持，也对解决电能质量问题的针对措施具有重要的意义。2)本技术采用MAX125芯片作为AD采样数据芯片，8通道模拟信号输入，14通道数字信号输出，测量精度高，转换速度快，转换时间大大减小，而且也减少了 AD转换芯片硬件设置和软件设计的复杂度。3)本技术采样信号模块应用程控放大电路，通过AVR单片机IO 口信号实时对电压电路放大倍数进行控制，同时对A/D转换单元进行同步A/D转换控制，消除了采样不同步和周期测量误差对测量精度的影响，保证了电压电流切换到合理范围的放大倍数。4)本技术存储方式监测记录数据采用SD卡存储，灵活多变，且可移动，可大容量存储。这样可使数据的拷贝更为方便，使监测得到的数据就地分析或通过软件系统操作平台进行一系列节能诊断和电能质量相关的数据分析。5)本技术采用两块AVR单片机，摆脱了单块AVR单片机同时进行采样和数据处理所带来的诸多不便，两块单片机分工合作，互相配合，一块用于信号采样，一块用于数据分析，保证的采样的准确性和快速性，也保证了数据分析的准确性和实时性。同时，采用Zigbee无线通讯，使得数据在电脑和AVR之间交换更加容易，速度更快，极大地提高了后台电脑平台的数据分析效率，实现对用户电能质量和节能效益的实时诊断和分析。6)本技术从成本控制及系统优化上考虑芯片选型，选用高档AVR单片机ATmegal28L，充分利用其外设资源以及外围扩展电路，使得系统简约高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于高档双AVR单片机的三相多功能电能表，其特征在于：包括前端信号调理单元、高精度ADC转换单元、双AVR单片机核心处理单元、功能显示操作单元、SD卡存储单元和Zigbee无线通讯单元；双AVR单片机核心处理单元包括1#AVR单片机和2#AVR单片机；1#AVR单片机和2#AVR单片机通过SPI总线系统单元连接；前端信号调理单元和高精度ADC转换单元分别与1#AVR单片机相互连接；前端信号调理单元还和高精度ADC转换单元连接；功能显示操作单元、SD卡存储单元和Zigbee无线通讯单元分别与#AVR单片机相互连接；前端信号调理单元与用户待测线路连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黎有锡，唐捷，胡秀珍，余涛，程乐峰，王克英，彭健福，姜静，周彬，殷林飞，
申请(专利权)人：广东电网公司韶关供电局，华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：