基于ARM的电力负荷现场监测智能单元设计.doc

摘要：电能，因为其清洁、经济且易于获得的特点而被广泛应用。随着我国近几年经济的高速发展，我国的电网规模与电网复杂度在逐年提升，但是，我国的输配电管理情况总体处于低效率状态。因此，需要对配电系统实施电力需求侧电脑智能管理。

本文所设计的基于ARM的电力负荷现场监测智能单元，在硬件上，完成了系统电源电路的设计；系统中央处理器采用LPC2138单片机，计量部分采用三相电能专用计量芯片ATT7022B，可以完成对负荷各项电力参数的监测与异常故障判断；通过ESP8266无线WiFi模块，实现系统与监控终端的数据通讯；通过按键，可以有选择的在LCD液晶显示屏上查看负荷电力参数以及完成系统时钟的校正。本文采用模块化的思想完成了对系统各功能模块的程序的编写，并完成了系统硬件与软件的调试。

本文在最后对本课题所设计的系统进行了仿真调试，经过仿真验证，本课题所设计的监测系统的各项功能均可以实现，达到了预期效果。

关键词：ARM；LPC2138；ATT7022B；ESP8266

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论-1

1.1研究背景-1

1.2国内外研究现状与发展趋势-1

1.3研究意义-4

1.4 本文的主要研究内容-5

第二章 电力参数计量原理-6

2.1 电压和电流有效值的计算-6

2.2 有功功率和有功电能的计算-7

2.3 无功功率和无功电能的计算-8

2.4 功率因数的计算-9

2.5 本章小结-9

第三章 电力负荷现场监测单元硬件电路设计-11

3.1硬件电路总体设计-11

3.2单片机LPC2138应用电路模块-12

3.2.1 单片机LPC2138介绍-12

3.2.2  LPC2138最小系统设计-14

3.3电能计量模块-15

3.3.1 ATT7022B芯片介绍-15

3.3.2 ATT7022B的工作流程-17

3.3.3 ATT7022B通讯接口电路-18

3.3.4 ATT7022B的应用电路设计-18

3.3.5 采样预处理电路的设计-20

3.4 人机交互模块设计-23

3.4.1 液晶显示屏的介绍-23

3.4.2 人机交互模块应用电路设计-24

3.5 实时时钟模块-25

3.5.1 DS1302 芯片介绍-25

3.5.2 实时时钟应用电路设计-26

3.6 通讯模块-27

3.6.1 ESP8266模块介绍-27

3.6.2 通讯应用电路设计-28

3.7 电源模块-29

3.7.1 三端直流稳压芯片介绍-30

3.7.2电源应用电路设计-31

3.8 本章小结-34

第四章 电力负荷现场监测单元软件设计-35

4.1 软件开发平台介绍-35

4.2 系统程序设计-36

4.2.1 主程序模块程序设计-36

4.2.2 电能计量模块程序设计-37

4.2.3 LCD液晶显示程序设计-43

4.2.4按键程序设计-44

4.2.5实时时钟程序设计-47

4.2.6通讯程序设计-48

4.3 本章小结-50

第五章 系统仿真调试-51

5.1 系统软件仿真与调试-51

5.2 系统子功能仿真与调试-54

5.2.1 系统子功能仿真调试软件介绍-54

5.2.2 系统子功能调试结果-55

5.3 系统电源电路仿真验证-58

5.4 计量模块抗混叠滤波电路仿真-59

5.5 本章小结-60

第六章 总结与展望-61

6.1 工作总结-61

6.2 展望-62

参考文献-63

致谢-64