基于MCP3906電能芯片和AT-Mega16單片機的單相電表

2 MCP3906在單相電能表中的應用

2.1 單相電能表的系統組成

利用MCP3906和AVR Mega16設計的單相電能表系統框圖如圖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(guò)高通濾波后的電壓和電流信號相乘,得出瞬時(shí)功率信號,此瞬時(shí)功率經(jīng)過(guò)低通濾波器即可產(chǎn)生瞬時(shí)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(guò)器件的DTF轉換器對瞬時(shí)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(gè)脈沖對應于一個(gè)固定的有功電量值;再通過(guò)AVR單片機對該脈沖信號進(jìn)行計數,即可得出有功功率的數值;最后通過(guò)LCD顯示模塊顯示出來(lái)。系統的電能累計分為第一次上電后的連續累計和時(shí)段累計兩種。時(shí)段累計需要對時(shí)間進(jìn)行判斷,即如果當前的時(shí)間處在某個(gè)時(shí)段內,則對該時(shí)段進(jìn)行電能累計;否則,不進(jìn)行電能累計。

2.2 系統功能模塊

(1) RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊

時(shí)鐘是電能分時(shí)計量的基礎,實(shí)時(shí)時(shí)鐘分硬時(shí)鐘和軟時(shí)鐘兩種,本設計選用硬時(shí)鐘。當前應用較為廣泛的時(shí)鐘芯片有PCF8583、DS1302等。本設計選用DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片來(lái)為系統提供時(shí)鐘,可精確到年月日時(shí)分秒。該芯片內置可編程日歷時(shí)鐘和31字節的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(cháng)、顯示方式靈活等優(yōu)點(diǎn)。