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基于微控制器的智能电量变送器设计与实现

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 电量变送器的发展及趋势

1.3 微控制器的现状和发展

1.4 本文的主要内容

2 系统总体设计及理论方法

2.1 电量变送器的原理

2.2 电量变送器的总体架构

2.3 采样定理

2.4 电量的数值计算方法

2.5 电量变送器的基本误差检定方法

3 硬件电路设计

3.1 MCU模块的设计

3.2 SPI模块

3.3 信号输入模块的设计

3.4 信号输出模块的设计

3.5 外扩RAM的设计

3.6 通信模块的设计

4 软件系统开发

4.1 软件开发平台

4.2 开发过程及软件设计

4.3 硬件模块程序设计

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

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摘要

随着我国电力工业的发展,电网的规模逐渐增大,接入其中的设备也更加复杂,因此如何更加安全高效地使用电能成为一个重要课题。一方面,为了规范电力系统中的各个环节,国家拟定了一系列的标准;另一方面,为了实现电力系统的智能化、自动化、网络化,我国提出了智能电网计划。
  电力设备的正常运行和故障诊断都需要对其运行状况进行实时测量和监控,这使得电量变送器成为电力系统中必不可少的设备。它的响应时间、测量精度和抗噪性能等一些列性能指标直接影响着电力系统中各个设备的运行。电网规模的增大和电力设备的逐渐复杂,不仅要求电量变送器的性能更高,而且要求其功能更加丰富。
  本文根据电力工业的发展和智能电网计划的需求,开发了一套高性能的电量变送器。选取了PIC24FJ256GA110为核心芯片,以高速、高精度和多通道同步采样的MCP3914为ADC,以及合适的DAC和片外RAM。根据MCU的特点和设计要求,设计了系统的硬件电路,包括电源电路、时钟电路和复位电路,同时完成了控制器外部RAM的扩展和D/A转换电路的设计。实现了RS-485通信功能,并通过UART和USB通信协议的转换,实现了USB通信。
  本文在MPLAB平台上开发电量变送器的系统软件,完成了主程序、中断程序和各个硬件模块程序的设计。

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