基于STM32的交直流电表设计

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摘 要 文章介绍一种基于stm32的交直流电表的设计方案。在设计中采用了以STM32为开发平台，实现了多路AD采样，并结合了ADE7755的特点，实时采集ADE7755发送出来的脉冲，将其不断叠加，从而实现了对交流的电量采集。还通过STM32的ADC进行直流的电压和电流采集，将直流电的功率对时间积分得到直流电量。

关键词 STM32；AD采样；ADE7755；电量；ADC

中图分类号 TM93 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）11-0124-01

随着社会的发展，电量的采集无论从民用用电还是从工业用电来看，都越来越重要。如今市场上急需一款AC、DC能够同时测量、低功耗、便于安装、测量精准、小巧的电量表。

在单片机领域发展的也越来越迅速，STM32是一款性价比相当高的一款单片机，它是基于ARM32位的Cortex-M3架构，工作频率高达72MHz，内置高速储存器，丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设，并且拥有2个12位的数模转换器，3个通用16位定时器和一个PWM定时器，还包含便准的和先进的通信接口，多达2个I^2C接口和SPI接口，3个USART接口1个USB接口和1个CAN接口，充分满足此次项目的要求，并且拥有3个模式可以选择，保证了低功耗的特点。

1 系统总体结构

本结构以STM32为主要MCU通过采集ADE7755发送过来的脉冲信号，来对交流的电量进行采集，并且显示在LCD显示屏上，我们还调通了其他两路ADC可以进行对直流的电压和电流的采集，并通过积分的算法将其得到负载消耗电量的多少。

当程序跑飞，我们还有按键复位功能或者说当我们电表员想要重置电量的时候就可以按复位按键来对其清零的设置。其数据可以自动的保存在单片机的本身ROM里面。

2 ADE7755脉冲发送

ADE7755是一种高准确度电能测量集成电路，其技术指标超过IEC1036规定的准确度要求。ADE7755只在ADC和基准源中使用模拟电路，所有其他信号处（如相乘和滤波）都使用数字电路，这使ADE7755在恶劣的环境条件下仍能保持极高的准确度和长期稳定性。ADE7755引脚F1和 F2以较低频率形式输出有功功率平均值，能直接驱动机电式计度器或与微控制器（MCU）接口。引脚CF以较高频率形式输出有功功率瞬时值，用于校验或与MCU接口。ADE7755内部包含一个对AVDD电源引脚的监控电路。在AVDD上升到4V之前，ADE7755一直保持在复位状态。当AVDD降到4V以下，ADE7755也被复位，此时F1，F2和CF都没有输出。内部相位匹配电路使电压和电流通道的相位始终是匹配的，无论通道1内的高通滤波器（HPL）是接通的还是断开的。内部的空载阈值特性保证 ADE7755在空载时没有潜动。

该芯片无论从性价比上来说还是从功能上来说都是一款值得推荐使用的一款芯片，我们在22引脚输出脉冲时，额外添加了光耦，通过光耦隔离充分的保护了单片机，不会因为脉冲过大而烧毁单片机。

3 STM32数据采集

ADC（Analog-to-Digital Converter的缩写）指模拟量向数字量的转换器，也就是说我们生活的模拟信号（压力，温度，湿度，声音等），需要一个转换成一个能够容易储存，传播的一个数字形式，STM32的ADC就可以实现这个功能。在此次项目中，首先初始化系统，为系统分配时钟，然后初始化ADC模块，设定ADC采样的相关方式，如但序列发生器、并发采样、决定采样通道的顺序等。最后我们把最终得到的值利用USRAT（Universl Sybchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter）技术，将数据通过全双工操作显示在LCD显示屏上。

ADC是高_12位精度的，将调通3路ADC，1路对ADE7755发送的脉冲进行采集，在显示屏上得到交流电量的大小，剩余2路采集直流的电压与电流通过得到电量的值，通过USART显示在LCD显示屏上。

4 结论

本文“基于STM32的智能电表设计”立足于ADC等技术，结合数字信号处理的特点，充分有效的能够采集AD/DC的电量，从而完成了崭新的多功能自能电表的研发。

虽然此项目的研究取得了一定成果但是还是有很多不足之处，我们也会在以后对软件的优化，硬件方面的改良，继续努力完善。期待后续的研究人员能够在本项目的基础上，有更大的突破，为我国的智能电表设计拓展出一片更广阔的新天地。

参考文献

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