代码收藏家 基于单片机的智能电表控制电路设计及交流电压电流互感器
**单片机设计介绍，基于单片机交流电压电流互感器智能电表控制电路设计
文章目录
一 概要 二、功能设计 设计思路 三、 软件设计 原理图 五、 程序 六、 文章目录
一 概要
基于单片机交流电压电流互感器智能电表控制电路设计概要如下：
一、设计背景与目标
随着智能电网的发展，对电表的智能化、网络化要求越来越高。基于单片机交流电压电流互感器智能电表控制电路，旨在通过STM32单片机为核心，结合电压互感器TV1005M和电流互感器TA1005M，实现对交流电压和电流的精确检测，并通过WIFI模块将数据传输到手机APP，实现电能的实时监控和管理。
二、系统组成
STM32单片机核心板电路：作为系统的核心控制单元，负责数据的采集、处理和控制。
交流电压电流检测模块电路：利用电压互感器TV1005M和电流互感器TA1005M，将交流电压和电流信号转换为可用于电子测量的小信号。
WIFI模块电路：负责将单片机处理后的数据通过无线网络传输到手机APP。
指示灯电路：用于显示电表的工作状态和异常情况。
三、工作原理
数据采集：通过电压互感器TV1005M和电流互感器TA1005M，实时检测交流电压和电流值，并将其转换为可用于电子测量的小信号。
数据处理：STM32单片机接收来自电压电流检测模块的数据，进行模数转换和计算，得到电压、电流、功率等电能参数。同时，单片机还可以根据采集到的数据进行异常判断和故障诊断，确保智能电表的正常运行。
数据传输：STM32单片机将处理后的数据通过WIFI模块发送到手机APP，实现电能的实时监控和管理。
控制功能：当功率超过设定阈值（如200W）时，单片机控制继电器自动断开电路，以保护用电设备。功率未超过阈值时，用户可以通过手机APP手动控制继电器的开关。
四、设计特点
精确测量：采用电压互感器TV1005M和电流互感器TA1005M，实现对交流电压和电流的精确测量。
实时监控：通过WIFI模块将手机APP与智能电表连接，实现电能的实时监控和管理。
智能控制：根据采集到的数据进行异常判断和故障诊断，实现智能电表的自我保护。同时，用户可以通过手机APP远程控制继电器的开关。
易于扩展：系统采用模块化设计，方便后续的功能扩展和维护。
五、应用前景
基于单片机交流电压电流互感器智能电表控制电路具有广阔的应用前景。它可以广泛应用于家庭、学校、医院、商场等场所的电能计量和管理。通过实时监控和管理电能的使用情况，可以帮助用户更好地掌握用电情况，降低能耗，提高能源利用效率。同时，随着物联网技术的不断发展，该系统还可以与其他智能设备进行联动控制，实现更加智能化的能源管理。
二、功能设计
1、通过交流电压电流互感器检测220V交流的电压和电流，并且在液晶12864上显示交流电压、交流电流、功率、用电量。
2、通过DS1302时钟芯片检测时间，并在液晶12864上显示时间。
3、当负载功率超过200W，继电器断开，来保护负载。通过蜂鸣器鸣叫报警。
设计思路
设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；
调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；
比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；
软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。
三、 软件设计
本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。
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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。
Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图
五、 程序
本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。
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六、 文章目录
目 录
摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25
作者：创新电子设计
