基于MCP3906電能芯片和AT-Mega16單片機(jī)的單相電表

2 MCP3906在單相電能表中的應(yīng)用

2.1 單相電能表的系統(tǒng)組成

利用MCP3906和AVR Mega16設(shè)計的單相電能表系統(tǒng)框圖如圖3所示。圖中,MCP3906芯片用于對輸入的電壓和電流進(jìn)行計算。將經(jīng)過高通濾波后的電壓和電流信號相乘,得出瞬時功率信號,此瞬時功率經(jīng)過低通濾波器即可產(chǎn)生瞬時有功功率信號。此信號不含直流偏移分量,但可利用求平均法計算出所需的有功功率輸出：然后通過器件的DTF轉(zhuǎn)換器對瞬時有功功率信息進(jìn)行累加,以產(chǎn)生輸出脈沖,此脈沖的頻率與平均有功功率成比例,每個脈沖對應(yīng)于一個固定的有功電量值;再通過AVR單片機(jī)對該脈沖信號進(jìn)行計數(shù),即可得出有功功率的數(shù)值;最后通過LCD顯示模塊顯示出來。系統(tǒng)的電能累計分為第一次上電后的連續(xù)累計和時段累計兩種。時段累計需要對時間進(jìn)行判斷,即如果當(dāng)前的時間處在某個時段內(nèi),則對該時段進(jìn)行電能累計;否則,不進(jìn)行電能累計。

2.2 系統(tǒng)功能模塊

(1) RTC實時時鐘模塊

時鐘是電能分時計量的基礎(chǔ),實時時鐘分硬時鐘和軟時鐘兩種,本設(shè)計選用硬時鐘。當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的時鐘芯片有PCF8583、DS1302等。本設(shè)計選用DS1302實時時鐘芯片來為系統(tǒng)提供時鐘,可精確到年月日時分秒。該芯片內(nèi)置可編程日歷時鐘和31字節(jié)的RAM,工作電壓范圍為2.5～5.5V,且功耗低。掉電后可由電池供電,其工作壽命達(dá)10年以上。

(2) LCD顯示模塊

電能表的顯示一般可采用段式LCD顯示器,這種顯示器具有功耗低、壽命長、顯示方式靈活等優(yōu)點。