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东北大学毕业设计〔论文东北大学继续教育学院教务处
毕业设计<论文>
求
设计制作一只交流电能表表,设计的主要要求如下：
〔1该交流电能表能实现对单相交流电能的测量；
〔2电表参数：额定电压220V,额定电流5A,最大电流10A,最大计度容量：；
〔4能测量并显示当前的功率、电压和电流的有效值；
〔5显示当前日期和时间,具有分时计量功能；
〔6可以与PC机进行串行通信,并可用键盘控制,便于操作；
〔7电量脉冲输出；
〔8停电不丢失电能数据；
系统的基本方案
该系统主要由显示模块、通讯模块、键盘控制模块、电能表芯片CS5460A模块、存储器模块和前端电路调理模块部分组成。前端电路调理模块采用变比1：1 的电流型电压互感器,电流模块采用变比2000：1 的电流互感器,利用取样电阻采样信号,经变换后的信号以差模电压的形式接到由CIRRUS LOGIC 公司生产的电能表芯片CS5460A,取样电阻的阻值由被测信号的最大值决定,然后经CS5460A转换后将电压、电流、功率、电能等信号传给单片机STC89C52,STC89C52组成的MCU模块控制所有芯片的工作、截止及计算和模块的显示,显示模块采用LCD5110液晶模块,液晶正常显示当前测量的电能值、电压、电流有效值、功率等；并接受PC上位机同步控制并与其通信,该系统可以实现对电能等电参量测量、显示及采集处理的目的。
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毕业设计的硬件结构框图如下：

本设计中涉及了多种等级电源〔蓄电池12 V, 5V直流供CPU工作,为了在实际应用中及成本核算中能够尽量合理,只采用一种等级电源,即由12V电源统一供电。

自做的电源相对来说比较简单,主要由变压器,整流桥,电容,稳压块组成,原理简单且适用,电路图如下：
稳压块78L12两端的大电容作用是低频虑波,小电容作用是高频虑波。发光二极管是用来指示电源正常工作。
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采样电路模块

该设计通过电压互感器和电流互感器来对回路的电压、电流信号进行采样,并将得到的电压、电流信号输入到芯片CS5460A的电压电流信号输入端,两路信号在芯片内部实现转换,并通过内部运算将电流、电压等各种数据的结果存人指定的寄存器中。以等待单片机STC51通过芯片CS5460A的串行接口读取,最后将其结果通过LCD5110显示出来。

CS5460A的电压通道对于系统的前端电压调理部分,我们采用变比为2mA/2mA的电流互感器和高精度电阻作为输入电路部分电路如图所示。系统设计采用220V的市电电压输入,首先外接Rx=110k电阻得到2mA的电流,然后通过变比为2mA/2mA的互感器,然后在二次侧连接1个125Ω的定值电阻得到所需的输入电压,可以为CS5460A提供电压信号,不超出芯片的测量范围。当然电阻R2值可以根据不同的电压来调整。并加入RC滤波网络对信号初步滤波,并加入放抖动电容保护芯片。
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电流调理部分采用变比2000：1 的电流互感器,然后经一精密电阻将电流信号转变成电压信号。并加入RC滤波网络对信号初步滤波,并加入放抖动电容保护芯片。经变换后的补测信号以差模电压的形式接到CS5460A的模拟信号输入端。由于互感器角差的影响,可能造成输入信号的相移,使功率测量的误差增大。而CS5460A 具有相位补偿功能〔可进行-°至+°的相位补偿,°,可以大大减小互感器角差的影响。
其模拟信号输入接口电路如图所示：
引脚介绍
CS5460的管脚排列如图所示：
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它共有24个引脚,各引脚的功能如下：
IIN <+/-> CS5460A的电流检测管脚
VA+/VD+ CS5460A的分别为模拟、数字+5 v电源
VIN<+/-> 电压检测的两输入脚
VA- 接模拟地
DGND