基于STM32的多功能电能表的设计(毕业设计)

基于STM32F103的三相智能电表设计作者：王冠陈利来源：《电脑知识与技术》2018年第22期摘要：该文主要介绍基于ST公司推出的STM32F103为MCU的新型三相智能电表的设计方案。

该电能表主要实现三相电的电压、电流、功率因素、正反向有用功、正反向无用功等参数的计量与检测。

ATT7022C计量芯片对三相电进行检查与电能计量，把结果通过内部总线传给核心控制器STM32F103，经过STM32F103处理后进行数据的存储，并把结果输出到显示控制芯片DS3231，在该芯片控制下利用LCD液晶显示屏进行显示。

同时本表还配置了RS485、RS232、红外线通信接口，借助RS485、RS232通信接口和网络，电能表与上位机通信，从而实现了远程智能抄表；对于无网络偏远地区用电用户，抄表员使用掌机，借助红外线接口与电能表通信，快速便捷的完成抄表工作。

关键词：智能电表；STM32F103；ATT7022C；DS3231；计量中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）22-0219-031 引言21世纪以来，随着我国经济的快速发展，企业、工厂、机关、居民等对电能的需求量也急剧的增加。

电能表作为供电部门和用电用户之间计量的唯一工具，其地位和作用尤为重要。

传统的感应电表存在不稳定、计量精确度差、不可靠等缺点，更不能检测到用户偷电现象，需要抄表员逐表抄记，抄表效率极低，带来人力、物力的极大浪费。

随着国家信息化技术的高速发展、人工成本的日益增高，具备远程抄表功能的高精度、高可靠性的智能电表在市场中的应用日益广泛。

本文设计的三相电表以STM3231F103芯片为核心控制处理器，通过高精度计量芯片ATT7022C进行计量，借助芯片DS3231控制显示。

完成了三相电压、三相电流、功率因素、正反向有功，正反向无功等计量数据的显示和远程抄读。

2 智能电表系统设计整体三相电表设计分为2大部分，分别是主板和底板构成。

1系统设计STM32微型处理器用的是Cortex-M3内核，外面的接口非常多，主频高达72MHz，它是一种能远程控制的仪器，CAN能被广泛应用到很多行业，优点很多。

如功能强大、可靠性高、技术先进且成本合理等。

CAN总线可以支持多主，通信率高达1Mbit/s(间离小于20m),用这种方式来布置线路，方便性和可靠性大幅度增强。

下图就是智能仪表的设计图。

2关键硬件设计STM32可以用在很多设备上，可以根据用途，选择合适的科学的硬件要求。

这种系统还有一个强大的功能是能裁剪，我们可以按照需求对硬件进行调整，找出适合我们，经济实惠的进行使用。

2.1核心处理器核心处理器使用STM32F103VC，内核是功能强大的32位RISC，工作频率为72MHz，内部安装高速的存储器，能够增强I/O的端口并能连接到两条APB的总线；有三个十二位的ADC，能够提供十五种采样通道或者多种模式；DMA控制器的通道很多，高达十二个，能持的外设种类更多；还包括四个十六位的定时器与两个PWM 定时器；通信标准接口很多，工业领域非常适合；带4个片选的灵活的静态存储器控制器，支持SD卡、SRAM、PSRAM、NOR和NAND存储器；提供并行LCD接口，兼容8080/6800模式；采用LQFP100封装，提供80个GPIO；除了模拟输入I/O，其他管脚可以承受5V信号输入；供电范围非常宽，两伏到三点六伏之间，还有能编程的电压检测器，让整个系统的工作更稳定，抗干扰能力更强，把温度传感器与内部ADC直接相连，能更简便的监测器件周围的环境；最适合的温度是四十到一百零五摄氏度，达到工业生产中的应用需求。

2.2抗干扰设计内部建设也重要。

每种电路里面含有两种类型的信号，一类是模拟信号，另一类是数字信号。

两类中抗干扰能力最强的是数字信号，但是噪音很大，它就成了模拟信号的主要噪声源，因此要重视两种信号的隔离与去耦。

用5V电源输入，要在输入端加入相应的去耦电容。

基于STM32多路电量检测系统设计摘要：本文主要设计了stm32与ade7758芯片检测多路电量，首先通过介绍ade7758的主要特点，通过这些特点，进一步设计电压电流的处理电路和ade7758电路，通过uc/osii实时多任务操作系统完成软件的设计，实验证明，此系统具有低成本、高度自动化的特点，应用前景十分广阔。

关键词：aed7758 stm32 电量检测中图分类号：u463.6 文献标识码：a 文章编号：1007-9416（2012）11-0165-01随着电力电子的发展，各种用电设备中都不同程度的使用了电力电子设备，在这些设备中产生各种谐波以及消耗大量的无功功率，将对电力系统产生冲击，因此通过检测用电信息，为实现配电自动化和管理自动化，迫切需要电量检测及配送向高精度，多功能，智能化方向发展。

传统设备存进行多路电量参数监测时，往往采用多个电量监测仪器的方法，区分检测主回路和支路电量参数，系统复杂，成本高。

因此，研制一种可以进行多路电量检测系统是十分必要的。

为此，本文利用stm32与ade7758实现对用电设备的电量检测，并给出了电路的设计和软件开发的流程，通过测试，基于stm32与ade7758芯片设计的数控电量检测系统，其可测量多路电压与电流，检测精度均可达1％。

1、基于ade7758的硬件电路设计1.1 芯片功能介绍ade7758是美国adi公司生产的系列带spi接口的多相多功能电能计量芯片之一。

为电量多路检测提供了可能。

其主要特点如下：（1）高精度，支持iec60687，iec61036，iec61268，iec62053-21，iec62053-22及iec62053-2；（2）三相三线/三相四线兼容；（3）25℃时在1000：1动态范围内误差小于0.1%；（4）提供：有功/无功/视在电量，电压/电流有效值，以及波形采样数据等；（5）2路电能脉冲输出.1路有功电能，另1路无功/视在电能可选.输出频率可设置；（6）功率，相位及输入失调数字校准；（7）用户片内可设置线电压跌落检测和过电压检测的阈值；（8）带irq的spi兼容的串行通讯口；（9）在环境条件变化很大和长时间使用条件下，采用专利技术的adc及dsp仍能保证高精度；（10）单5v供电，低功耗（典型值50mw）；（11）片内提供直接接口到di/dt微分电流传感器。

2019年 / 第3期 物联网技术智能处理与应用Intelligent Processing and Application49DOI ：10.16667/j.issn.2095-1302.2019.03.012收稿日期：2018-11-02 修回日期：2018-12-04基金项目：国家自然科学基金（61771244）；福建省自然科学基金（2018J01789）0 引 言体温是机体不断新陈代谢的结果，同时体温又是机体功能活动正常进行的重要保障。

在正常情况下，人体温度不随外界环境温度的变化而变化，保持在37 ℃左右。

但是当人体内的某些机能发生变化或某些部位产生病变时，恒定的体温将会发生改变。

在临床医学中，体温是一个重要的生理参数，病人的体温为医生提供了了解生理状况的重要信息，同时还可以对某些重大疾病或隐藏于身体内部的健康问题起到积极的预防和警示作用[1]。

所以人们需要并有必要实时了解自身的体温状况，使自己的体温维持在一个相对稳定的状态。

针对人们对自身体温实时监测的需求，本文设计了一个拥有128×64大小OLED 显示屏的智能多功能手表，主要采用STM32F103C8T6单片机作为系统主控单元，将德州仪器设计生产的TMP100作为温度采集传感器。

该手表可实时记录采集的数据与每日运动量，并对人体温度进行实时监控。

当用户获得自身的健康数据后便可以采取相应措施使自己保持健康的状态。

在这基础之上，本文采用更低功耗的主控芯片与外围器件，提高设备的续航能力，优化用户操作界面，使设备能真正运用到生活中，为实时健康监测提供可能。

1 系统功能介绍本文设计的智能手表主要具有时钟功能、体温实时检测功能和计步功能，系统功能结构如图1所示。

（1）在时钟功能界面下，用户可以选择手动校准时间。

（2）在体温检测功能界面下，用户可以查看此刻自身的体温，也可以查看当天自身体温的变化情况。

（3）在计步功能界面下，用户可以查看当天的累计步数，了解自身运动量。

基于STM32的多功能电能表的设计(毕业设计)****************自动化学院本科毕业设计（论文）题目：基于STM32的多功能电能表的设计专业：自动化班级：自动化111学号： ********** 学生姓名： ******指导教师： ************起止日期： 2015.2～2015.6设计地点：Graduation Design (Thesis)The Design of Three-phase Multi-functional Power Meter Based on STM32By**********Supervised byProf. ******School of Automation*******************June, 2015摘要电能表作为测量电能的工具，是连接电力用户和电能之间的一座“桥梁”，随着电能在人们生活中的地位越来越重要，它与人们生活之间的联系也更加地紧密。

虽然电能表也在不断地发展，但是局限于功能单一，传统的电能表已经满足不了用户对其越来越高的要求。

本文采用STM32F103RC型号的微控制器作为主控芯片，设计了一款实用性强、结构简单的多功能电能表。

在设计电能表硬件和软件的过程中，都采用了模块化的设计思想。

其中，多功能电能表的硬件部分主要包括主控模块、电源转换模块、电压电流采样模块、EEPROM存储模块、LCD段码显示模块、按键输入模块和RS485通讯接口模块。

并且利用软件编译平台MDK进行了软件部分的设计，主要包括主程序、系统初始化程序、电量处理程序、键盘中断程序以及LCD段码显示程序。

本文最后完成了多功能电能表的系统调试，对经过采样和调理得到的电压、电流信号进行计算，并完成显示，而且通过按键的选择实现了显示屏的切换，基本实现了多功能定能表的预期功能。

关键词：电能表；STM32F103；段码LCD；RS485ABSTRACTElectricity meter connects a "bridge" between power users and power that used as a kind of measurement tool. The link between it and the people's lives more to close with the power position in people's lives increasingly important. While the meter is constantly evolving, but limited to a single function, the conventional meters has failed to meet the growing demands of its users.In this paper, using the type microcontroller of STM32F103RC as the master chip, designed a practical, simple structure of multi-function meter. In the process of the design of meter in hardware and software, have adopted a modular design thinking. Among them, the hardware part of the multi-function meter includes control module, power conversion modules, voltage and current sampling module, EEPROM memory module, LCD segment display module, a key input module and RS485 communication interface module. And using software platform MDK designs the software part, including the main program, the system initialization procedure, power handler program, a keyboard interrupt program and LCD segment display program.Finally completed the system debugging of the multi-function meter, the voltage and current signals obtained through sampling and conditioning were calculated, and complete the display, but also through the select button to switch the display . The basic realization of the multi-function will be able to watch the intended function.Key words: Power Meter; STM32F103; segment LCD；RS485目录第一章绪论 (1)1.1 电能表 (1)电能表的概念 (1)电能表的发展 (1)电能表的发展现状 (2)1.2 多功能电能表 (3)多功能电能表的现状 (3)多功能电能表存在的问题 (3)1.3电能表的发展前景 (4)1.4课题研究背景及内容 (4)课题研究背景 (4)课题研究内容 (4)第二章多功能电能表硬件设计 (6)2.1整体方案设计 (6)2.2 主控芯片的选择 (6)芯片简介 (7)芯片优势 (7)2.3 硬件电路设计 (7)主控电路设计 (7)采样电路设计 (10)按键显示电路设计 (12)通讯电路设计 (13)存储电路设计 (14)2.4 本章小结 (15)第三章多功能电能表软件设计 (16)3.1 软件设计 (16)软件开发平台MDK (16)软件设计流程 (16)3.2 主程序设计 (17)3.3 初始化子程序设计 (18)3.4 采样程序设计 (20)3.5 计量程序设计 (21)计量算法的介绍 (21)数据转换原理 (22)计量算法程序设计 (23)3.6 显示程序设计 (24)3.7 按键处理程序设计 (25)3.8 本章小结 (25)第四章系统测试及实验 (26)4.1 采样电路模块测试 (26)采样电路仿真测试 (26)采样电路测试 (29)4.2 ADC模块调试 (30)4.3 显示模块调试 (31)4.4 本章小结 (31)第五章总结与展望 (32)5.1 工作总结 (32)5.2 展望 (33)致谢 (34)参考文献 (36)附录A：硬件设计原理图与PCB图 (38)第一章绪论1.1 电能表电能表的概念从概念上来说，电能表就是用来计算一段时间内消耗电量值的专用仪表，通常也被叫做电度表和火表。

基于 STM32智能电表设计摘要：今年来，随着社会的发展时代的进步，人们平均收入的提高越来越多的家庭，用电设备的增加，有的家庭还在用老式电表，电器设备越来越多，用电负荷页越来越大，非常容易造成短路打火，而且还容易引发火灾，如何解决问题，成为了人们颇为关注的问题。

这个智能电表采用的是STM32F103VET类型的控制器为主控芯片，设计成为了一中组成十分简单，而且具有比较强的实用性的多能智能电表。

我在设计这个智能电表的过程中，采用的是把它们模块化的设计理念，其中智能电表的硬件有主控模块、电源转换模块、LCD段码显示模块、按键模块和RS485通讯模块。

软件部分包括主程序、系统初始化程序、电量处理程序、键盘中断程序以及LCD段码显示程序。

关键词：智能电表STM32F103 LCD RS4851.研究背景智能电表作为智能电网中重要的基础组成部分之一,也是实现智能电网的"神经末梢"。

以后电能表不再仅仅是一个简单的仪表独立使用,而是朝着智能化、模块化、系统化、网络化、环保化方向发展,同时也伴随着我国智能电网的大力发展,智能电表也具有很大的市场前景。

2.课题研究的内容本设计采用STM32F103VET型号的微控制器作为主控芯片,设计了一款组成简单、具有较强实用性的多功能电能表。

在设计电能表硬件和软件的过程中,均采用了模块化的设计思想。

系统主要包括的是硬件设计方案和软件设计方案两部分的内容，以下将进行具体介绍。

3.系统的硬件设计这个论文设计的是基于stm32智能电表的硬件设计，在这个设计的整体结构上主要由主控模块、电源转换模块、电流电压采样模块、lcd显示模块、RS485通讯接口模块、按键输出模块以及EEPROM存储模块组成。

智能电表的总体结果框架，如图1所示。

图1 系统框架图3.1主控电路的设计以型号为STM32F103VET的微控制器作为主控芯片, 电量计量的任务、显示和显示屏切换的功能以及RS485的通讯功能都需要在主控芯片内设计和进行。

一种基于STM32的数字多用表的设计本项目基于STM32设计了一种高精度、误差小、使用方便的数字多用表，系統功能模块包括直流电压测量、交流电压测量、电阻测量、电流测量、A/D转换模块、STM32嵌入式系统、按键模块、LCD显示八个部分。

测试表明，系统测量值与实际值误差≤2%，电压精确到1mV，电流精确到0.1mA，可应用于对误差有一定要求场合。

标签：仪器仪表;万用表;STM32;AD7705;1 系统整体结构本数字万用表整体设计框图如图1。

直流电压测量、交流电压测量、电阻测量、电流测量四个功能模块为系统采集模块，负责采集相应的信号，采集后经过一定的信号转换电路，转换成A/D转换模块可以识别的电压值;A/D是系统的转换模块，负责将采集的数据进行AD转换，并传输到单片机;单片机是系统的数据处理和控制模块，其实现选档控制、数据处理、显示控制、AD控制等;LCD 是系统的显示模块，实现测量结果的显示。

2 硬件设计2.1 交流电压测量电路将交流信号经过不同量程的放大电路之后，送入检波电路，检波后的直流信号输入A/D芯片进行直流电压的测量，获得直流信号电压值则可计算的交流信号电压有效值，其流程图如图2：待测信号通过运算放大器（OPA2356）将被放大相应倍数，然后送入检波电路，把放大后的交流信号检波成直流信号，检波后的直流信号送入AD7705进行转换。

图中不同电阻对应不同的放大倍数，而实际的放大倍数可能会因为检波二极管的性能有所调整。

2.2电阻测量电路电阻测量电路如图4所示，待测电阻与标准精密电阻分压，检测待测电阻电压，则可根据欧姆定律计算电阻值。

图中各个开关的断开与闭合用于量程选择，而实际设计中这些开关由单片机I/O控制MOS管开关驱动代替，实现对量程的自动选择。

2.3电流测量电路INA282AIDR是一款电流检测芯片，其分压输入为-5～+18V，有单极性输出和双极性输出两种模式，电流测量电路设计如图5所示。

基于STM32F103C8T6单片机的多功能智能手表设计作者：黄凤英来源：《物联网技术》2019年第03期摘要：文中设计了一种能够实时监测人体温度、统计运动步数的多功能智能手表。

设计采用STM32F103C8T6单片机作为系统主控，将德州仪器设计生产的TMP100作为温度采集传感器，可对人体温度、运动步数等参数进行采集、分析和显示。

当体温数据处于不正常范围时，智能手表会发出相应的提示警告。

经测试，文中设计的手表可实现准确计时与人体温度的实时监控及每日步数的实时记录，方便用户根据获取的体温及运动数据对自身的健康状况做出处理。

关键词：传感器;体温;计步;智能手表;STM32F103C8T6单片机;TMP100中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2019）03-00-030 引言体温是机体不断新陈代谢的结果，同时体温又是机体功能活动正常进行的重要保障。

在正常情况下，人体温度不随外界环境温度的变化而变化，保持在37 ℃左右。

但是当人体内的某些机能发生变化或某些部位产生病变时，恒定的体温将会发生改变。

在临床医学中，体温是一个重要的生理参数，病人的体温为医生提供了了解生理状况的重要信息，同时还可以对某些重大疾病或隐藏于身体内部的健康问题起到积极的预防和警示作用[1]。

所以人们需要并有必要实时了解自身的体温状况，使自己的体温维持在一个相对稳定的状态。

针对人们对自身体温实时监测的需求，本文设计了一个拥有128×64大小OLED显示屏的智能多功能手表，主要采用STM32F103C8T6单片机作为系统主控单元，将德州仪器设计生产的TMP100作为温度采集传感器。

该手表可实时记录采集的数据与每日运动量，并对人体温度进行实时监控。

当用户获得自身的健康数据后便可以采取相应措施使自己保持健康的状态。

在这基础之上，本文采用更低功耗的主控芯片与外围器件，提高设备的续航能力，优化用户操作界面，使设备能真正运用到生活中，为实时健康监测提供可能。

基于STM32的三相智能电表设计与研究基于STM32的三相智能电表设计与研究电力是现代社会发展的重要支撑，而电表作为电力计量的关键装置，其准确性和可靠性对于电力管理和用户负荷控制至关重要。

随着科技的不断进步和智能化的发展，传统的电表已经趋向于被更高精度、更智能的三相智能电表所取代。

在本文中，我们将探讨基于STM32的三相智能电表的设计与研究。

一、设计需求及硬件平台选型在设计三相智能电表时，我们需要考虑以下几个关键需求：高度精确的电能计量、用户用电状态的监测和数据传输的可靠性。

为了满足这些需求，我们选用了STM32系列微控制器作为硬件平台。

STM32系列微控制器具有低功耗、高性能和丰富的外设接口等特点，能够满足三相智能电表的各项功能要求。

同时，STM32的开发环境友好且开源，便于软件开发和调试，因此是设计三相智能电表的理想选择。

二、电能计量算法的设计与实现电能计量是电表的核心功能之一，其准确性直接关系到电力管理和用户负荷控制的效果。

我们选择实时采集三相电压和电流信号，并利用DSP算法进行精确的电能计量。

首先，我们通过高精度的模拟电路进行电压和电流信号的采集，并将其转换为数字信号。

然后，利用DSP算法对信号进行处理，包括滤波、功率计算和累积等。

最后，通过实时更新的数据，我们可以准确地计算出电能的使用情况。

三、用户用电状态监测与显示除了电能计量，三相智能电表还需要实时监测用户的用电状态，以便及时发现用电异常和实施负荷控制。

我们通过添加多个传感器模块，对用户的用电状态进行监测，包括电压、电流、功率因数等，并利用STM32的显示屏模块将监测数据实时显示。

通过用户用电状态的监测和显示，我们可以及时发现用电异常，如电流过大或功率因数不理想等情况，并向用户发出警报。

这样不仅提高了用户的用电安全性，还有助于合理调节用户的用电行为，减少用电浪费。

四、数据传输的可靠性设计为了实现远程电能计量和监测，我们需要设计可靠的数据传输方案。

基于STM32单片机的多功能防盗电电表箱的设计基于STM32单片机的多功能防盗电表箱的设计随着社会的发展和科技的进步，电表箱在供电行业中起着至关重要的作用。

然而，传统的电表箱存在一些安全隐患和功能上的不足，这给电力公司和用户带来了一定的困扰。

为了解决这些问题，本文将介绍一种基于STM32单片机的多功能防盗电表箱的设计方案。

一、设计背景和目的电表箱是供电系统中的一个重要组成部分，它主要用于测量用户用电的电量和功率因数等信息。

然而，由于传统电表箱的设计不够安全，容易被不法分子篡改电表数据或者偷窃电能。

因此，设计一种多功能防盗电表箱，提高电表箱的安全性和功能性，成为了供电行业亟待解决的问题之一。

本设计旨在通过采用STM32单片机作为控制核心，实现电表箱的防盗功能和智能管理，同时提供用户用电数据的实时监测和远程查询等功能，为供电公司提供更加安全可靠的用电管理手段，提高用电效率和用户体验。

二、设计方案1. 硬件设计在硬件设计方面，我们选用STM32单片机作为控制核心，它具有强大的计算能力和丰富的外设接口，可以实现各种功能的扩展。

另外，为了保证电表箱的安全性，我们还将采用密封设计和防破坏结构，防止不法分子对电表箱进行破坏或者篡改。

2. 功能设计2.1 防盗功能：通过在电表箱中设置防盗传感器和报警装置，当有人非法打开电表箱时，系统会及时发出警报，并向供电公司的监控中心发送报警信号，以便及时采取相应的处理措施。

2.2 智能管理：通过连接网络，实现电表箱的远程管理和监控。

供电公司可以通过远程控制中心对电表箱进行实时监测和管理，了解用户的用电情况和电表的运行状态，并可随时进行数据的查询和分析，提供及时的用电建议和服务。

2.3 用电数据监测：电表箱通过传感器采集用户的用电数据，并将数据传输给STM32单片机进行处理和存储。

用户可以通过手机App或者电脑端软件实时查看自己的用电数据，了解用电情况和用电费用，以及与过去的用电数据进行对比和分析，更好地管理自己的用电行为。

基于STM32的多功能电力仪表的设计与实现摘要：随着社会经济的发展，科学技术的不断进步，人们的生活水平不断的提升，电子设备越来越受到人们的青睐，越来越多的产品都可以进行充电使用，这对于电的使用量逐渐的增加，对供电带来更多的压力，影响了电力系统稳定性，并且还对电力的参数监测带来一定的影响。

对于以上的现象，我们要开发出一种高精度并且安全可靠的多功能性仪表，这种电力仪表可以快速的对电力数据和质量进行监测。

本文主要根据STM32进行设计的仪表是根据许多的用户实际需求设计的。

关键词：基于STM32技术；多功能电力仪表；设计与实现；随着人们生活水平的提升，对于电力的需求量逐渐的增加，对电力系统造成了一定的影响。

为此为了能够满足人们生活的需求，增强用户的用电量，保障用电的质量，为电力系统的发展提供更多的质量支撑。

特别设计了在STM32技术支撑下的多功能电力仪表。

这种电力仪表的使用，可以对每个用户的电力数据进行详细的记录。

并且这种电力仪表的使用，可以增强用户的用电量，保证用户用电的质量，对电力系统的损害也会逐渐的降低。

本文主要针对基于STM32的多功能电力仪表的设计与实现进行了主要的探究。

一、基于STM32的多功能电力仪表的概念和发展现状通常我们所说的多功能电力仪表也可以叫做电力监测仪表，这种仪表主要是对用户的用电信息进行获取、处理和分析，并且还要根据分析的结果作出控制的一种电力工具。

它的主要功能包括对电流和电压的测量及其显示，还能够对测量的数据进行分析。

STM32技术的应用和对系统的改善，带动了电力仪表结构上的改变，对常规仪表的电子线路进行了改善，打造成为了一种新时代的具有智能化的电子仪表。

基于STM32多功能电力仪表，就目前的发展状况来看，由于各个厂家的生产设备的智能化水平不同，对于电力仪表的基础功能方面就是对数据进行测量和显示都能够实现，可以让用户直接的了解线路是否正常。

如果相关的用户还想要更多的功能，厂家可以提供相应的接口，通过设置相应的阀门来连接报警装置，或者是可以发出相应的指令。

基于stm32的三相智能电能表计量的研究摘要：本文着重描述三相电能表原理说明。

本课题研制的电能表主要采用高性能低功耗微处理器STM32F103VC6和高精度电能测量芯片ATT7022E为数据采集核心。

通过双边比电流互感器对电流信号采样，并经微控制器对电网功率实时检测和处理来实现功率分段计量，通过对计量原理的充分分析和研究，设计出计量硬件电路和软件流程。

关键词：三相电能表；高性能低功耗微处理器STM32F103VC6；高精度电能测量芯片ATT7022EDOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.23.1090 引言随着电力和电子行业的蓬勃发展，电力公司对电能表要求越来越高，电能表作为用户和电力公司的交易平台，作用至关重要。

对电能表一般要求是既要保证计量精度，同时又必须能长时间稳定可靠运行。

随着我国经济发展，作为计量终端的电能表受到了越来越多的关注，为了满足各方面的需求，电能表软件设计朝着多费率、精确计量、智能化和网络化、大数据物联网方向发展。

1 三相感应式电表原理三相有功电能表用来测量三相交流电路中电源输出（或负载消耗）的电能。

由于测量电路接线方式不同，三相有功电能表又分三相三线制和三相四线制两种。

（1）三相三线有功电能表（三相三线两元件电能表）三相三线有功电能表适用于对三相三线对称或不对称负载作有功电能的计量，可将这种电能表看成是两只单相电能表的组合，其原理结构如图所示。

它具有两组电流、电压线圈（即两组驱动元件），两个同轴转动的铝盘，两只制动磁铁，一套计度器。

铁芯采用分离形式。

电压元仵为半封闭插片结构，性能较稳定，减小了摩擦力矩，有利于提高电能表的灵敏度，三相三线直人式电能表的读数直接反映了三相负载所消耗的电能。

有的三相三线有功电能表（如DT2型三相有功电能表），将两组元件共同作用在一个铝盘上，其特点是减小了电能表的体积，但两组元件间的涡流和磁通相互干扰，比两个铝盘的电能表产生的误差大。

基于STM32的多功能流量计控制仪表的设计陈义庆【摘要】多功能流量控制仪是一种智能化二次仪表.该仪表采用DM12864M中文字库液晶屏,ARM内核的STM32f103做为主控芯片,AD694做为4～20 mA电流输出芯片,特殊的瞬时流量算法,克服了传统中数码管显示不直观、普通单片机机器周期太长,控制仪反应不快捷、电流输出不准确、瞬时流量不稳定的特点.该控制仪与脉冲式电信号的流量计配套,在配合电液阀实现液体介质的精确自动化定值体积或质量的灌装目的.实际使用过程中,在智能化、显示直观性、操作便利性、灌装精度等方面取得了良好的效果.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】3页(P28-29,46)【关键词】流量计控制仪;二次仪表;STM32f103;电液阀;流量计【作者】陈义庆【作者单位】安徽理工大学电气与信息工程学院,安徽淮南232001【正文语种】中文【中图分类】TH71在工业或实验室应用中，对流量计的控制仪表提出了越来越多的要求，准确度高、携带方便、集成度、高接口齐全、使用方便等都成了选购的主要考虑因素。

该控制仪配置足够的系统内部通道和数据存储区(带掉电保护)，方便结构和功能扩展，可灵活组成不同型号不同用途(例如屏装、隔爆、大屏幕、继电控制、电流环4～20 mA等)的二次计量/控制仪表。

该仪表结构简单、可靠性高、功能齐全、型式多样，特别适用与流量计和电液阀配套，对流量进行质量或体积的自动化计量；并且可以通过面板置入参数，自动控制各种类型阀门的开启与闭合，实现自动控制发料作业。

具有可视化中文界面显示，平稳的瞬时流量显示功能。

该控制仪具有单次流量、累计流量、瞬时流量、温度、压力、时间、定值流量、提前流量等显示功能。

其最大的特点是，能对泵、阀进行流量的定值，批次控制，并且有脉冲输入、模拟信号输入、4～20 mA电流输出，MAX485通讯等功能。

电液阀由1个提前量电磁阀、1个定值量电磁阀和1个主阀组成，主阀响应速度的控制是2个柱塞阀，安装于主阀的入口和出口。

学霸手表摘要目前可穿戴的应用越来越广泛，如谷歌眼镜、家电控制手环、运动手表、导航手链、等等。

可穿戴应用已经成为市场发展的一大热门方向。

本文作者用单片机STM32F103VET6结合μC/GUI图形处理系统设计了一款学霸手表，实现了单词记忆、课程提醒、作业备忘、移动U盘、日历、时钟等功能。

达到为学生的学习以及生活提供更为便利的服务。

本文在分析了系统各模块原理的基础上，介绍了用单片机读取FATFS文件系统单词和课程表数据并加以优化显示，记录课程数据实现人性化的作业备忘的功能。

同时可实现USB读取SD卡，基于低功耗特点，利用陀螺仪检测人体手臂摆动从而实现开关屏幕等。

经测试，可正确达到实验预设定目标，能实现单词、课程表显示，备忘功能，同时可实现基本看表动作识别开关屏降低作品功耗的特点。

关键词：可穿戴单片机 FATFS文件系统μC/GUI 学习Study WatchXian Chunye Lin Wenzhou Han JinpengABSTRACTAt present, wearable applied was used more and more widely, such as Google glasses, appliance control wristbands, sports watches, bracelets navigation, and so on. Wearable technology has become a popular direction of market development. The authors use the microcontroller STM32F103VET6 and the μC/GUI graphics processing system designed a study watch, It has the word memory, curriculum reminders, homework notes, U disk, calendar, clock and other functions. Reached to provide more convenient services for student learning and life.Based on the analysis of the basic principle of each module of the system, the article describes how to use MCU to read the words and curriculum data from the FATFS file system and optimized display, recording the programs data to achieve humane working memo function. USB read the SD card can be realized simultaneously, based on low power features, using gyroscopes to detect the body arm swing to switch screens.After the test, it was properly accomplish experiments preset goals, can achieve the basic watch and action recognition reduce work power switch screen. Keywords: Wearable MCU FATFS File System μC/GUI Study目录第一章绪论 (3)1.1 产品设计的背景 (3)1.2 产品设计的意义 (3)第一章系统总体设计 (4)2.1 系统总体结构 (4)2.1.1 功能结构 (4)2.1.2 硬件结构图 (5)第三章系统硬件设计 (7)3.1 电源充电及供电设计 (7)3.2 触摸显示电路设计 (7)3.3 USB通讯电路设计 (8)3.4 锂电池电量监测电路设计 (8)3.5 GY521-MPU6050陀螺仪模块连接电路设计 (9)3.6 系统PCB设计及电路实物图 (9)3.7 3D打印外壳设计： (11)第四章系统软件设计 (12)4.1 显示驱动实现 (12)4.2 μC/GUI的实现 (13)4.3 FatFs文件系统 (14)4.4 系统软件流程图 (15)第五章系统测试 (16)5.1 系统整机测试 (16)5.1.1 系统启动测试 (17)5.1.2 系统设置测试 (18)5.1.3 课程表显示以及USB测试 (18)5.2 陀螺仪测试 (19)5.3功耗分析测试 (20)第六章全文总结 (21)参考文献 (22)第一章绪论1.1 产品设计的背景作为又一浪兴起的科技热潮，智能穿戴式设备已逐渐发展，作为穿戴式智能设备大军中的一员，智能手表以其体积小，功耗低，携带方便、功能强大等优点受到人们的青睐，成为消费市场的新宠。