基于ADE7758计量芯片的多功能电能测量表设计

基于ADE7758三相多功能电表的设计蔡泽彬，邓磊（空军雷达学院基础部，武汉430019）摘要：针对采用ADE7755作为电能计量芯片而设计的电表存在着功能简单和精度低等缺点，提出了一种新型数字式三相多功能电表的设计方案．该方案采用ADE7758芯片和PIC16C76芯片进行设计，电表不仅能计量多种电能参数以满足不同的实际需求，而且可对ADE7758片内寄存器的参数进行微调，使其达到很高的计量精度．关键词：三相多功能电表；电能计量；中断程序中图分类号：TN79文献标识码：A目前已生产的计量三相三线和三相四线电能的电表，一般采用3片ADE7755芯片分别对每一相线的有功电能进行单独计量，再叠加得到三相总有功电能的设计方案，这种方案不仅电能计量电路在电路板上所占空间大、线路密集，造成电表抗干扰能力差，成本较高，而且电能计量芯片的参数不可调等局限使得电表计量精度较低．美国AnalogDevices公司2005年新推出了专门用于计量三相电量多功能的ADE7758芯片，该芯片不仅能计量各相的有功、无功、视在功和电流、电压等各种参数，可对芯片内的工作模式寄存器进行不同设置，适用于三相三线和三相四线电网的工作环境，还可对芯片的增益和偏移寄存器中参数进行微调，提高电表的计量精度．美国Microchip公司生产的PIC16C76芯片主要执行单周期指令，运行速度快，且抗干扰能力强．采用PIC16C76作为整个电路系统的控制芯片，采用ADE7758作为三相电能的计量芯片，设计出的三相多功能电表在很大的量程内误差都能控制在±0.2%之内，达到1.0级电表的精度要求．作，采用三相供电的方式．每一相交流电压经过一个专用的BT104型号变压器，可提供两组+12V和一组+9V的交流低电压，两组+12V输出线圈间的最大隔离电压为2400V，其中一组+12V输出线圈与+9V输出线圈间的最大隔离电压为2400V，但另一组+12V输出线圈与+9V输出线圈间的最大隔离电压只有1200V．由于在实际使用过程中RS485接口电路与电表内部电路间的静电电势差可能相当大，同时为了在三相都掉电后有几十毫秒的供电时间使PIC单片机仍能正常工作进行电量数据保存处理，所以第1组+12V电源供RS485接口电路使用，第2组+12V电源供中央控制和红外通讯电路使用，第3组+9V电源供电能计量电路使用．IAIBICµçÁ÷²ÉÑùµçѹ²ÉÑù+9V+12V+12VUAUBUC1电表的硬件设计电表电路主要分为2大部分，第一部分电路主要采用ADE7758芯片对三相电能进行计量，第二部分电路由PIC16C76单片机执行程序实现电表各种功能．电表的原理框图如图1所示．图1DTS(X)150型三相多功能电表原理框图1.2电能计量电路由3个精密电流互感器提供每相的电流信号．对于不同规格的电表，采用了不同电流变换比例1.1供电电路为了确保在缺相供电情况下能够继续正常工收稿日期：2007-03-27；修订日期：2007-04-13作者简介：蔡泽彬(1976184空军雷达学院学报2007年的互感器，由3路电阻网络分压得到每相的电压信号．将电流信号和电压信号接入电能计量芯片ADE7758，由ADE7758将电流信号和电压信号先进行采样、A/D（模/数）转化和相位校准，再将电流和电压进行计算，得到每相的有功、无功和视在功3种电能，并将3种电能累加到ADE7758对应的寄存器中，同时输出有功脉冲和无功（或视在功）脉冲．为了避免外界电网通过电能计量电路对中央控制电路的干扰，电能计量电路与中央控制电路在电路印制板上最少需要6cm 的隔离间距，电路间的数据传输通过高速光耦实现．1.3中央控制电路中央控制电路由单片机PIC16C76构成，控制整个电表的正常运作：监控ADE7758的工作状态，从ADE7758寄存器中读取每相的有功、无功、视在功电能和电流、电压值，输出到数码管显示，保存数据到E2PROM中以防止停电时数据丢失，实现对键盘操作的响应，以及处理与红外手掌机或者远程计算机的数据通讯等．当RS485接口电路连接远程计算机时，为了避免由于外部连接线路与内部线路间存在巨大电势差从而将内部器件击穿，以及防止外部线路对电表内部电路正常信号的干扰，在硬件设计上RS485接口电路与中央控制电路之间也采用了光电隔离方式．2电表的软件设计在电表的软件程序中分为主程序和中断程序2大部分．主程序用于实现电表的每一项功能，中断程序用于暂停主程序的运行，发送显示代码给数码管，同时检测电能脉冲、键盘操作和数据通讯事件是否发生．假如有事件产生则将对应的标志位置1，退出中断程序后继续执行主程序，主程序则根据标志位来确定是否需要调用相应的处理子程序．由于PIC16C76仅有8级硬件堆栈和程序跨越4个分区的特殊性，所以在编写程序时需要注意程序中嵌套子程序的层次和调用的子程序是否跨区，否则会出现程序跑飞或者芯片自动复位的现象．2.1主程序的设计在主程序中按实现的功能可分为9个模块．第1个模块实现上电后对电表的初始化和设置．先对单片机的工作模式进行设置，再从E2PROM中读取ADE7758的工作参数，写入ADE7758使其能正确计量电能；从E2PROM中读取所有历史电能存放到单片机内部寄存器中；从E2PROM 中读取表号和密码等通讯参数，使得能与外部主机进行正确的数据通讯．第2个模块对电压值进行检测判断，当连续3次检测到的电压都低于程序设定值时，则调用子程序保存所有电能，防止电路数据的丢失．第3个模块对总有功脉冲和总无功脉冲进行计数得到总有功和总无功电能．第4个模块负责更新显示缓冲区的内容，把单片机内部寄存器中的电能由十六进制转换为十进制，再转换为LED显示代码存放到显示缓冲区中．第5个模块实现与外部通讯的功能，分为发送数据和接收数据2个子程序．第6个模块对键盘操作进行响应，通过键盘操作可对ADE7758电能计量相关的参数进行微调，使电表的电能计量误差控制在很小的范围内．第7个模块从ADE7758寄存器中读取A、B、C三相的有功、无功和视在功，再乘以不同的系数（不同规格的电表系数不同）后，然后累加到单片机的内部电能寄存器中．第8个模块分别计算有功、无功和视在功的总功率，以及计算总功率的因数．第9个模块从ADE7758寄存器中读取电压、电流、温度和频率值．执行完后直接跳转到第2个程序模块的入口，开始了新一轮的循环．主程序流程如图2所示．初始化掉电检测脉冲累加总功更新显示内容通讯处理键盘处理读取各相电能计算总功率读取电流和电压图2主程序流程2.2中断程序的设计中断程序中采用了2ms周期定时触发查询事件处理的方法．设定时器T1时间为2ms，则每隔2ms产生一次中断，在2ms内由主程序查询并处理需处理的事件．当中断时进入中断程序检测事件是否发生，对于发生的事件就在相应的标志位上置1，中断程序返回后，进入主程序根据标志位来判断是否需要对该事件进行处理，处理完后对相应的标志位清零．在中断程序中分为输出显示、检测脉冲、判断第3期蔡泽彬，等：基于ADE7758三相多功能电表的设计185键盘操作、处理红外通讯和设置定时器5部分．在中断入口先保护中断现场，特别需要注意保护现场的顺序．第1部分将显示缓冲区中数据转移到SSPBUF寄存器中，通过SPI接口将数据发送出去．第2部分检测总有功脉冲和总无功脉冲，为了防止由于干扰引起的误判，连续4次检测到低电平才认为该脉冲有效，同时置标志位由主程序的脉冲累加总功模块进行处理．第3部分判断显示端口（跟键盘复用I/O）是否有键盘操作，当检测到低电平时表示有键盘的操作，置相应的标志位在主程序中进行处理．为了节省片内寄存器的资源，数据通讯和键盘操作使用相同的缓冲区，所以在通讯时对键盘的操作无效，确保了缓冲区内的数据不冲突．第4部分调用通讯处理子程序中包括发送和接收两个子程序，主要负责对数据包中每个字节的发送和接收．第5部分将所有定时变量加1，并设置定时器T1下次中断的时间，最后恢复中断现场后中断返回．中断程序流程如图3所示．中断进入保护现场发送显示缓冲区数据数写入ADE7758片内工作寄存器中，例如根据电表的规格和脉冲常数确定ADE7758片内APCFDEN和VARCFDEN寄存器的值，才能使ADE7758输出的有功脉冲和无功脉冲符合设计要求．由于不同规格的电表在硬件上选用了不同规格的电流互感器，从ADE7758电流寄存器读取的数据代表着不同比例的电流，而不是电路中实际的电流，所以在程序设计中，从ADE7758读取的数据必须乘以对应的电流系数后，才能得到电路中电流的实际数值．同样从ADE7758的有功、无功和视在功寄存器中读取的数据也代表着不同比例的电能，而不是实际所用的电能，所以从ADE7758读取的数据也需要乘以不同规格电表所对应的电能系数，才能等于用户实际所用的电能．不同规格电表的参数设置如表1所示．表1不同规格电表的参数设置电表规格匹配脉冲电阻常数/是否正在通讯？检测键盘操作Y¶¨Ê±±äÁ¿¼Ó1中断返回图3中断程序流程3不同规格电表的设计在实际使用中需要有不同量程的电流满足各种用电需求，这就要在原来的基础上设计出不同规格的电表，同时为了便于生产，不同规格的电表要求使用同一个程序，并且在硬件上做最少改动．不同规格的电表在硬件上选用了不同变换比的电流互感器和对应的匹配电阻．在软件的初始化程序中增加了读取跳线状态来识别电表规格的子程序．对于不同规格的电表必须选择不同的参(下转第189页)第3期汪波，等：PWM整流器的电压模糊-PI控制研究189 ResearchonFuzzy-PIControlofVoltageLoopinPWMRectifierWANGBo1,ZHONGYan-ping2，CHENGYao-jun2(1.DepartmentofGraduateManagement,AFRA,Wuhan430019,China；2.DepartmentofElectronicCountermeasures,AFRA,Wuhan430019,China)Abstract：Inthedoubleclosed-loopcontrolforPWMrectifierinthed-qsynchronouscoordinate,thevoltageloopiscommonlycontrolledbyusingthelinearPI,which ,however,can’treflectessentialnonlinearityoftherectifierandthereforerestrictthecontrolper formanceofthesystem.Amethodofusingfuzzy-PIstrategytocontrolvoltageloopwaspresented,bywhichthedynamicresponsecharacteristic ofoutputvoltagewasimproved.Simulationresultsverifythismethodtobefeasible. Keywords：PWMrectifier；fuzzycontrol；nonlinearityofvoltage；PIcontrol（上接第167页）ExtractionofModulationFeaturesofFSKSignalBasedonTime-frequencyJointAnalysisCHENChang-xiao1,HEMing-hao2,ZHOUMing3，GAOFeng4（1.DepartmentofGraduateManagement,AFRA,Wuhan430019,China；2.DivisionofTraining,AFRA,Wuhan430019,China；3.DepartmentofElectronicCountermeasures,AFRA,Wuhan430019,China；4.94362UnitofthePLA,Xintai271000,China)Abstract：AimedattheshortcomingsthattheSNRofwavelet-ridgeappliedtoextractingthemodulationfeaturesofFSKsignalsisworse,anoveljointtime-frequencyanalyticalmethodwasproposedcombiningtime-frequencyreassignmentwithtime-frequencyridgebasedonthewaveletspectrum.Bymeansoftime-frequencyreassignmentinimprovingthetime-frequencyagglomerationofspectrum,themethodenhancestheSNRperformancegreatly.The simulationresultsshowthatthemoreaccurateestimatescanbeobtainedunderthecircumstance oflowSNR.Keywords：FSKsignal；modulationfeatures；time-frequencyreassignment；waveletspectrum；ridge(上接第185页)DesignofThree-phaseMulti-functionalElectricMeterWithADE7758CAIZe-bin,DENGLei(DepartmentoftheBasics,AFRA,Wuhan430019,China)Abstract：InviewoftheshortcomingsthatthemeterinwhichtheADE7755isemployedasthechipofmeas uringelectricenergyisofsimplefunctionandloweraccuracy,anewdesignschemeofthedigital three-phasemulti-functionalelectricmeterwasproposed.InthisschemethechipsADE7758andPIC16C76areusedtoobtainthenewmetersthatcannotonlymeasuremultipleelectricenergyparameterstomeet variousdemands,butalsotrimmingtheparametersofregisterin-chiptoachievethehighmeasuringaccuracy.Keywords：three-phasemulti-functionalmeter；electric-measuringenergymeasuring；interruptionprogram。

基于ADE7758的多功能电参数测量模块设计的开题报告一、研究背景与意义随着电气自动化技术的不断发展，电参数测量技术也日益成熟。

电参量（电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数等）是电力系统中重要的电信号参数之一，对于电力系统的正常运行和能源管理十分重要。

在电力系统中，对电器的电参量进行测量和监控，可实现对电量的控制、电器的保护等功能，在电气设备的性能评估和故障分析方面也发挥着关键作用。

基于此，开展多功能电参量测量模块的设计，可方便电气工程技术人员实时、准确地获取电参量数据，为电力系统运行和故障排除提供一定的参考依据。

二、研究目标本研究旨在设计一种基于ADE7758芯片的多功能电参量测量模块，通过该模块实现对电器的电参量数据进行准确、可靠地测量和监测，并可在多种通讯接口上实现数据的传输和存储，为电力系统及相关应用领域提供可靠的测量数据。

三、研究内容本研究计划实现以下内容：1.电参数测量原理的研究。

通过对电参量（电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数等）测量原理的分析和归纳，深入了解电参数测量技术的基本概念及运行原理。

2.ADE7758芯片的使用原理。

对ADE7758芯片内部的各种寄存器进行分析和学习，熟悉该芯片对电参量进行测量的工作原理及功能。

3.设计多功能电参数测量模块。

基于ADE7758芯片，设计多功能电参数测量模块，实现对电参量的实时、准确测量和监测，并可通过多种通讯接口进行数据传输和存储。

4.系统测试与评估。

对设计的多功能电参数测量模块进行系统测试和评估，验证模块的性能和可靠性。

四、研究方法与步骤1.文献资料查阅。

通过查阅相关文献，了解电参数测量技术的基本概念、电参量测量原理、电参量测量器件和测量方法等方面的基础知识。

2.ADE7758芯片使用原理学习。

通过对ADE7758芯片的使用说明文档的阅读和参考，分析该芯片的内部寄存器、接口特性等，熟练掌握该芯片的使用方式。

基于ADI电能测量芯片ADE的智能电表设计基于ADI电能测量芯片ADE7757的智能电表设计智能电表控制芯片采用LPC1114，使用ADI ADE7757高精度电能测量集成芯片，采用LCD1602显示。

第一行显示欢迎界面，第二行前面5位显示脉冲，后面5位显示电能值。

计数脉冲每1600个为一度电。

电能表设计一共由三大块组成：ADE7757电能模块部分、LPC1114主控部分、电源部分。

ADE7757电能模块部分：1.通常电流传感器的电压输出可由通道V1接入ADE7757芯片。

通道V1是一个全微分电压输入通道,V1P是正极输入,V1N是负极输入。

特殊应用时,通道V1的最大微分信号应小于±30mV(相对于AGND),普通应用时为±6.25mV。

很多设计者喜欢采用电阻采样来降低成本，但是这会带来一系列问题。

如：由于电阻是与负载串联进行电流采样的，所以在控制板上必须与负载相连，对于大电流电路来说，恐怕是个危险的问题。

而本设计则是采用电流互感器，这种器件虽然成本会高一些，但是电路简单，安全（完全隔离的），精度比较好，最为理想的是，负载根本不用与控制电路相连接，在应用时，只需要把负载火线从互感器中穿过。

当负载工作时，互感器会根据负载流过的电流大小在采样端输出幅值不同的正弦信号。

2.电压传感器的电压输出则由通道V2接入ADE7757芯片。

通道V2也是一个全微分电压输入通道,V2P是正极输入,V2N是负极输入，其最大微分信号为±165mV。

输入电压以AGND为参考。

这里首先是通过电压互感器把电压降低到1V左右，再通过电阻分压网络进行电压分压，此网络采用多个电阻串联和跳线并联，而且采用逐步减小的电阻，可以到达精确的电压调节功能。

3.虽然ADE7757内部自带2.5（±8%）的电压，但是由于误差范围比较大，这里使用了一个专业的基准电压产生芯片AD780提供高精度的基准电压。

当然如没有必要这么高的精度，为了降低成本可以不焊接此芯片。

基于ADE7758三相多功能电表的设计蔡泽彬，邓磊（空军雷达学院基础部，武汉430019）摘要：针对采用ADE7755作为电能计量芯片而设计的电表存在着功能简单和精度低等缺点，提出了一种新型数字式三相多功能电表的设计方案．该方案采用ADE7758芯片和PIC16C76芯片进行设计，电表不仅能计量多种电能参数以满足不同的实际需求，而且可对ADE7758片内寄存器的参数进行微调，使其达到很高的计量精度．关键词：三相多功能电表；电能计量；中断程序中图分类号：TN79文献标识码：A目前已生产的计量三相三线和三相四线电能的电表，一般采用3片ADE7755芯片分别对每一相线的有功电能进行单独计量，再叠加得到三相总有功电能的设计方案，这种方案不仅电能计量电路在电路板上所占空间大、线路密集，造成电表抗干扰能力差，成本较高，而且电能计量芯片的参数不可调等局限使得电表计量精度较低．美国AnalogDevices公司2005年新推出了专门用于计量三相电量多功能的ADE7758芯片，该芯片不仅能计量各相的有功、无功、视在功和电流、电压等各种参数，可对芯片内的工作模式寄存器进行不同设置，适用于三相三线和三相四线电网的工作环境，还可对芯片的增益和偏移寄存器中参数进行微调，提高电表的计量精度．美国Microchip公司生产的PIC16C76芯片主要执行单周期指令，运行速度快，且抗干扰能力强．采用PIC16C76作为整个电路系统的控制芯片，采用ADE7758作为三相电能的计量芯片，设计出的三相多功能电表在很大的量程内误差都能控制在±0.2%之内，达到1.0级电表的精度要求．作，采用三相供电的方式．每一相交流电压经过一个专用的BT104型号变压器，可提供两组+12V和一组+9V的交流低电压，两组+12V输出线圈间的最大隔离电压为2400V，其中一组+12V输出线圈与+9V输出线圈间的最大隔离电压为2400V，但另一组+12V输出线圈与+9V输出线圈间的最大隔离电压只有1200V．由于在实际使用过程中RS485接口电路与电表内部电路间的静电电势差可能相当大，同时为了在三相都掉电后有几十毫秒的供电时间使PIC单片机仍能正常工作进行电量数据保存处理，所以第1组+12V电源供RS485接口电路使用，第2组+12V电源供中央控制和红外通讯电路使用，第3组+9V电源供电能计量电路使用．IAIBICµçÁ÷²ÉÑùµçѹ²ÉÑù+9V+12V+12VUAUBUC1电表的硬件设计电表电路主要分为2大部分，第一部分电路主要采用ADE7758芯片对三相电能进行计量，第二部分电路由PIC16C76单片机执行程序实现电表各种功能．电表的原理框图如图1所示．图1DTS(X)150型三相多功能电表原理框图1.2电能计量电路由3个精密电流互感器提供每相的电流信号．对于不同规格的电表，采用了不同电流变换比例1.1供电电路为了确保在缺相供电情况下能够继续正常工收稿日期：2007-03-27；修订日期：2007-04-13作者简介：蔡泽彬(1976184空军雷达学院学报2007年的互感器，由3路电阻网络分压得到每相的电压信号．将电流信号和电压信号接入电能计量芯片ADE7758，由ADE7758将电流信号和电压信号先进行采样、A/D（模/数）转化和相位校准，再将电流和电压进行计算，得到每相的有功、无功和视在功3种电能，并将3种电能累加到ADE7758对应的寄存器中，同时输出有功脉冲和无功（或视在功）脉冲．为了避免外界电网通过电能计量电路对中央控制电路的干扰，电能计量电路与中央控制电路在电路印制板上最少需要6cm 的隔离间距，电路间的数据传输通过高速光耦实现．1.3中央控制电路中央控制电路由单片机PIC16C76构成，控制整个电表的正常运作：监控ADE7758的工作状态，从ADE7758寄存器中读取每相的有功、无功、视在功电能和电流、电压值，输出到数码管显示，保存数据到E2PROM中以防止停电时数据丢失，实现对键盘操作的响应，以及处理与红外手掌机或者远程计算机的数据通讯等．当RS485接口电路连接远程计算机时，为了避免由于外部连接线路与内部线路间存在巨大电势差从而将内部器件击穿，以及防止外部线路对电表内部电路正常信号的干扰，在硬件设计上RS485接口电路与中央控制电路之间也采用了光电隔离方式．2电表的软件设计在电表的软件程序中分为主程序和中断程序2大部分．主程序用于实现电表的每一项功能，中断程序用于暂停主程序的运行，发送显示代码给数码管，同时检测电能脉冲、键盘操作和数据通讯事件是否发生．假如有事件产生则将对应的标志位置1，退出中断程序后继续执行主程序，主程序则根据标志位来确定是否需要调用相应的处理子程序．由于PIC16C76仅有8级硬件堆栈和程序跨越4个分区的特殊性，所以在编写程序时需要注意程序中嵌套子程序的层次和调用的子程序是否跨区，否则会出现程序跑飞或者芯片自动复位的现象．2.1主程序的设计在主程序中按实现的功能可分为9个模块．第1个模块实现上电后对电表的初始化和设置．先对单片机的工作模式进行设置，再从E2PROM中读取ADE7758的工作参数，写入ADE7758使其能正确计量电能；从E2PROM中读取所有历史电能存放到单片机内部寄存器中；从E2PROM 中读取表号和密码等通讯参数，使得能与外部主机进行正确的数据通讯．第2个模块对电压值进行检测判断，当连续3次检测到的电压都低于程序设定值时，则调用子程序保存所有电能，防止电路数据的丢失．第3个模块对总有功脉冲和总无功脉冲进行计数得到总有功和总无功电能．第4个模块负责更新显示缓冲区的内容，把单片机内部寄存器中的电能由十六进制转换为十进制，再转换为LED显示代码存放到显示缓冲区中．第5个模块实现与外部通讯的功能，分为发送数据和接收数据2个子程序．第6个模块对键盘操作进行响应，通过键盘操作可对ADE7758电能计量相关的参数进行微调，使电表的电能计量误差控制在很小的范围内．第7个模块从ADE7758寄存器中读取A、B、C三相的有功、无功和视在功，再乘以不同的系数（不同规格的电表系数不同）后，然后累加到单片机的内部电能寄存器中．第8个模块分别计算有功、无功和视在功的总功率，以及计算总功率的因数．第9个模块从ADE7758寄存器中读取电压、电流、温度和频率值．执行完后直接跳转到第2个程序模块的入口，开始了新一轮的循环．主程序流程如图2所示．初始化掉电检测脉冲累加总功更新显示内容通讯处理键盘处理读取各相电能计算总功率读取电流和电压图2主程序流程2.2中断程序的设计中断程序中采用了2ms周期定时触发查询事件处理的方法．设定时器T1时间为2ms，则每隔2ms产生一次中断，在2ms内由主程序查询并处理需处理的事件．当中断时进入中断程序检测事件是否发生，对于发生的事件就在相应的标志位上置1，中断程序返回后，进入主程序根据标志位来判断是否需要对该事件进行处理，处理完后对相应的标志位清零．在中断程序中分为输出显示、检测脉冲、判断第3期蔡泽彬，等：基于ADE7758三相多功能电表的设计185键盘操作、处理红外通讯和设置定时器5部分．在中断入口先保护中断现场，特别需要注意保护现场的顺序．第1部分将显示缓冲区中数据转移到SSPBUF寄存器中，通过SPI接口将数据发送出去．第2部分检测总有功脉冲和总无功脉冲，为了防止由于干扰引起的误判，连续4次检测到低电平才认为该脉冲有效，同时置标志位由主程序的脉冲累加总功模块进行处理．第3部分判断显示端口（跟键盘复用I/O）是否有键盘操作，当检测到低电平时表示有键盘的操作，置相应的标志位在主程序中进行处理．为了节省片内寄存器的资源，数据通讯和键盘操作使用相同的缓冲区，所以在通讯时对键盘的操作无效，确保了缓冲区内的数据不冲突．第4部分调用通讯处理子程序中包括发送和接收两个子程序，主要负责对数据包中每个字节的发送和接收．第5部分将所有定时变量加1，并设置定时器T1下次中断的时间，最后恢复中断现场后中断返回．中断程序流程如图3所示．中断进入保护现场发送显示缓冲区数据数写入ADE7758片内工作寄存器中，例如根据电表的规格和脉冲常数确定ADE7758片内APCFDEN和VARCFDEN寄存器的值，才能使ADE7758输出的有功脉冲和无功脉冲符合设计要求．由于不同规格的电表在硬件上选用了不同规格的电流互感器，从ADE7758电流寄存器读取的数据代表着不同比例的电流，而不是电路中实际的电流，所以在程序设计中，从ADE7758读取的数据必须乘以对应的电流系数后，才能得到电路中电流的实际数值．同样从ADE7758的有功、无功和视在功寄存器中读取的数据也代表着不同比例的电能，而不是实际所用的电能，所以从ADE7758读取的数据也需要乘以不同规格电表所对应的电能系数，才能等于用户实际所用的电能．不同规格电表的参数设置如表1所示．表1不同规格电表的参数设置电表规格匹配脉冲电阻常数/是否正在通讯？检测键盘操作Y¶¨Ê±±äÁ¿¼Ó1中断返回图3中断程序流程3不同规格电表的设计在实际使用中需要有不同量程的电流满足各种用电需求，这就要在原来的基础上设计出不同规格的电表，同时为了便于生产，不同规格的电表要求使用同一个程序，并且在硬件上做最少改动．不同规格的电表在硬件上选用了不同变换比的电流互感器和对应的匹配电阻．在软件的初始化程序中增加了读取跳线状态来识别电表规格的子程序．对于不同规格的电表必须选择不同的参(下转第189页)第3期汪波，等：PWM整流器的电压模糊-PI控制研究189 ResearchonFuzzy-PIControlofVoltageLoopinPWMRectifierWANGBo1,ZHONGYan-ping2，CHENGYao-jun2(1.DepartmentofGraduateManagement,AFRA,Wuhan430019,China；2.DepartmentofElectronicCountermeasures,AFRA,Wuhan430019,China)Abstract：Inthedoubleclosed-loopcontrolforPWMrectifierinthed-qsynchronouscoordinate,thevoltageloopiscommonlycontrolledbyusingthelinearPI,which ,however,can’treflectessentialnonlinearityoftherectifierandthereforerestrictthecontrolper formanceofthesystem.Amethodofusingfuzzy-PIstrategytocontrolvoltageloopwaspresented,bywhichthedynamicresponsecharacteristic ofoutputvoltagewasimproved.Simulationresultsverifythismethodtobefeasible. Keywords：PWMrectifier；fuzzycontrol；nonlinearityofvoltage；PIcontrol（上接第167页）ExtractionofModulationFeaturesofFSKSignalBasedonTime-frequencyJointAnalysisCHENChang-xiao1,HEMing-hao2,ZHOUMing3，GAOFeng4（1.DepartmentofGraduateManagement,AFRA,Wuhan430019,China；2.DivisionofTraining,AFRA,Wuhan430019,China；3.DepartmentofElectronicCountermeasures,AFRA,Wuhan430019,China；4.94362UnitofthePLA,Xintai271000,China)Abstract：AimedattheshortcomingsthattheSNRofwavelet-ridgeappliedtoextractingthemodulationfeaturesofFSKsignalsisworse,anoveljointtime-frequencyanalyticalmethodwasproposedcombiningtime-frequencyreassignmentwithtime-frequencyridgebasedonthewaveletspectrum.Bymeansoftime-frequencyreassignmentinimprovingthetime-frequencyagglomerationofspectrum,themethodenhancestheSNRperformancegreatly.The simulationresultsshowthatthemoreaccurateestimatescanbeobtainedunderthecircumstance oflowSNR.Keywords：FSKsignal；modulationfeatures；time-frequencyreassignment；waveletspectrum；ridge(上接第185页)DesignofThree-phaseMulti-functionalElectricMeterWithADE7758CAIZe-bin,DENGLei(DepartmentoftheBasics,AFRA,Wuhan430019,China)Abstract：InviewoftheshortcomingsthatthemeterinwhichtheADE7755isemployedasthechipofmeas uringelectricenergyisofsimplefunctionandloweraccuracy,anewdesignschemeofthedigital three-phasemulti-functionalelectricmeterwasproposed.InthisschemethechipsADE7758andPIC16C76areusedtoobtainthenewmetersthatcannotonlymeasuremultipleelectricenergyparameterstomeet variousdemands,butalsotrimmingtheparametersofregisterin-chiptoachievethehighmeasuringaccuracy.Keywords：three-phasemulti-functionalmeter；electric-measuringenergymeasuring；interruptionprogram。

技术创新中文核心期刊《微计算机信息》（测控自动化）２００７年第２３卷第１－１期传感器与仪器仪表基于ＡＤＥ７７５８芯片的ＧＰＲＳ网络电能表的设计ＤｅｓｉｇｎｏｆＧＰＲＳｎｅｔｗｏｋＷａｔｔ－ｈｏｕｒＭｅｔｅｒＢａｓｅｄｏｎＡＤＥ７７５８（１．首都师范大学；２．北京福星晓程电子科技股份有限公司；３．北京交通大学）黄聚永１袁慧梅１张志忠２刘建芳３ＨＵＡＮＧＪＵＹＯＮＧＹＵＡＮＨＵＩＭＥＩＺＨＡＮＧＺＨＩＺＨＯＮＧＬＩＵＪＩＡＮＦＡＮＧ摘要：本文介绍了ＡＤＥ７７５８电能计量芯片在非洲ＧＰＲＳ网络电能表中的应用，重点阐述了视在电能计量及其校准方法，ＡＤＥ７７５８数字软校表流程及其算法，以及ＡＤＥ７７５８的相位校准算法。

关键词：视在电能校准；数字软校表；算法；相位校准；中图分类号：ＴＰ９１１．４文献标识码：ＡＡｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｅｎｅｒｇｙｍｅｔｅｒＩＣＡＤＥ７７５８ｉｎＡｆｒｉｃａＧＰＲＳｎｅｔｗｏｒｋｗａｔｔ－ｈｏｕｒｍｅｔｅｒ．Ｔｈｅｆｏｃａｌｐｏｉｎｔｌｉｅｓｉｎｅｘｐｌｉａｉｎｉｎｇｔｈｅａｐｐａｒｅｎｔｐｏｗｅｒｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅｆｌｏｗｏｆＡＤＥ７７５８ｄｉｇｉｔａｌｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ，ｔｈｅａｒｉｔｈｍｅｔｉｃｏｆＡＤＥ７７５８ｐｈａｓｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｐｐａｒｅｎｔｐｏｗｅｒｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ，Ｄｉｇｉｔａｌｓｏｆｔｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ，Ａｒｉｔｈｍａｔｉｃ，Ｐｈａｓｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ．文章编号：１００８－０５７０（２００７）０１－１－０１６６－０２１引言目前国内ＧＰＲＳ网络电能表大多具有计量有功，无功，电压，电流，需量，电压跌落等功能。

笔者目前在做一个非洲的ＧＰＲＳ电能表时客户提出要计量视在电能，国内很少有这种需求，在市场上也很少能见到有此功能的电能表。

文章编号:1004-289X(2009)06-0041-03基于ADE7758的电量监测系统设计罗丹羽,张丽娟(郑州电力高等专科学校,河南　郑州　450004)摘　要:介绍了ADE7758的主要特点和工作原理,提出了基于ADE7758和ST C89C51RC/RD+的电量监测系统硬件和软件设计方案。

本系统采集数据丰富、工作稳定可靠、测量精度高。

关键词:ADE7758;监测系统;SP I通讯中图分类号:T M930 文献标识码:BD esi gn of M on itor i n g System Electr i c ity Quan tity Ba sed on AD E7758LUO D an2yu,ZHAN G L i2j uan(Zhengzhou Electric Power College,Zhengzhou450004,China)Abstract:The paper intr oduces the characteristic and work p rinci p les of ADE7758,advances the hardware and s oft w are design of monit oring syste m based on ADE7758and ST C89C51RC/RD+.This syste m can collect p lentiful data inf or ma2 ti on,work is stable and reliable and has high accuracy.Key words:ADE7758;monit oring syste m;SP I communicati on1　引言随着近现代工业,特别是现代电力电子、微电子、计算机等技术的飞速发展,用户对供电性能的要求越来越高。

因此,对电力系统正常运行及其事故状况下的监测,显得越来越重要。

基于ADE7758的GPRS网络电能表设计的开题报告一、选题背景及意义随着现代物联网技术的不断发展，GPRS网络电能表在智能电网中具有着越来越重要的地位。

相较于传统的电能表，GPRS网络电能表能够实现遥测遥控行为，并将数据传输至中心服务器，便于数据管理和维护。

这对于提高用电效率、减少资源浪费、优化电网架构、保障用电安全等方面都具有重要作用。

本项目基于ADE7758电能计量芯片为核心，以GPRS网络为通信手段，设计一款实用的GPRS网络电能表。

ADE7758是一款高精度、低功耗的电能计量芯片，能够实现电能量测量和电力监测等多种功能。

此外，本项目还将采用STM32微控制器作为处理器，通过GPRS模块实现数据传输和远程控制等功能。

二、研究内容和技术路线1.硬件设计：本项目主要硬件器件包括ADE7758电能计量芯片、STM32F103单片机、GPRS模块、LCD显示屏、电源模块、电流互感器等。

其中ADE7758电能计量芯片将用于实现电能的计量和采集，STM32F103单片机将作为主控处理器进行采集数据的处理和控制，GPRS模块将用于数据通信。

LCD显示屏将用于显示电能表读数、电能涨跌、供电情况等数据。

电源模块负责为整个系统提供供电。

2.软件设计：软件设计包括系统的整体框架和各个模块的开发。

主要包括ADE7758芯片的数据读写、GPRS通信的配置和数据发送、STM32单片机的硬件驱动和应用层开发等。

3.技术路线：具体技术路线包括：（1）硬件设计方面，首先完成电路原理图的设计，确定选用的器件和参数。

然后进行PCB布局设计，完成PCB制板、焊接等工作。

最后进行整机调试和测试。

（2）软件开发方面，采用C语言进行程序开发。

首先完成各个模块的功能划分和接口设计，然后进行代码编写和调试，最后进行系统集成测试。

三、预期成果1.所设计的GPRS网络电能表具有良好的稳定性和可靠性，能够实现准确的电能计量、电力监测和数据传输等功能。

基于ADE7758的电能监测系统的设计设计背景随着能源消耗的不断增加，对电能的监测和控制越来越受到重视，电能监测系统的应用也越来越广泛。

针对此需求，本设计基于ADE7758芯片设计了一套电能监测系统，用于实时监测电源的电压、电流、功率因数和电能等重要参数。

设计方案硬件设计1.主控芯片：使用ADE7758芯片作为主控芯片，该芯片能够准确测量电源电压、电流、功率因数和电能等重要参数。

2.功率采样：为了实现功率的测量，需要对电流进行采样，可以使用霍尔传感器或电阻采样器，电流采样后转化为电压信号输入到ADE7758芯片中。

3.电压采样：使用电压分压器对电源电压进行采样，采样后输入到ADE7758芯片中。

4.显示屏和按键：系统应配有LCD显示屏和按键调节系统运行参数。

5.通信接口：通过串口和计算机进行通信，实现数据的传输和分析。

6.电源模块：系统需要一个稳定的电源模块，可以使用DC-DC模块或线性稳压模块。

软件设计1.初始化：程序启动时需要初始化ADE7758芯片，设置各种寄存器的值以及寄存器中断标志的清除。

2.采样：程序中需要进行定时采样，将采样的电压和电流数据传送到芯片中，计算得到电能和功率因数等的值，并将结果存储在内存中。

3.数据处理：程序中需要对采集到的数据进行处理和计算，得到电能、功率因数等重要参数，可通过LCD显示屏和计算机进行查看。

4.通信：程序中需要通过串口与计算机通信，实现数据的传输和分析。

总体方案本设计基于ADE7758芯片的电能监测系统，可实时监测电源的电压、电流、功率因数和电能等重要参数。

硬件上采用霍尔传感器或电阻采样器进行功率采样，并使用电压分压器进行电压采样。

软件上通过定时采样、数据处理和通信等方式实现数据的实时监测和传输。

设计结果本设计基于ADE7758芯片的电能监测系统，成功实现了对电源的电压、电流、功率因数和电能等重要参数进行实时监测和控制。

系统性能稳定，使用方便，可广泛应用于电力行业和工业生产领域。

/***************************************************************************************************************** 文件和函数说明本文件包含对ADE7758芯片进行操作的所有函数，利用单片机的I/O口模拟标准的SPI对ADE7758进行操作。

使用单片机型号：p89v51rd2，护展1K处部RAM晶振频率：11.0592MHz功能模块：1、ADE7758底层操作函数：write7753(unsigned char type,unsigned intwdata,unsigned char databit) 向ADE758写数据read7753(unsigned char type,unsigned char databit) 从ADE758读出一个寄存器的数据2、ADE7758应用层操作函数：write7753a(unsigned char type,unsigned intwdata,unsigned char databit)read7753a(unsigned char type,unsigned char databit)get_data_from7758() 从ADE7758中读出所需的电参量硬件要求BIT 0022H.2 0000H.2 UNIT ?BI?ADE7758DATA 005DH 0007H UNIT ?DT?ADE7758XDATA 0000H 01AEH UNIT ?XD?ADE7758******************************************************************************************************************/#include "reg52.h"#include "intrins.h"#include "surge.h"#include "rs232.h"#include "25045.h"#include "r_wIAP.h"#define PARAMETER 17 //将电能寄存器中的值转换成实际电能值的计参数#define uchar unsigned char#define uint unsig ned int#define u long unsigned long//key value table#define KeyUp 0xfd#define KeyDown 0xfb#def ine KeyEnter 0xf7#def ine KeyCancel 0xef//eerom address define#define EEROM_ADD_TAE 10 //5bytes first:flag,second to five:data#define EEROM_ADD_TVAE 16 // 5bytes first:flag,second to five:data#defi ne EEROM_ADD_DATE 22 //存放开始计电能的日期时间地址，连续6个字节//eerom address of saveing parameter#define EEROM_ADD_FLA 29#define EEROM_ADD_PAR 30 //存放参数的起始地址,第间二个字节存放一个12BIT参数#de fine EEROM_ADD_CRC 90 //存放参数的校验和//sa ve ok define#define SAVE_OK 0XAA //接下来四个字节的数据有效标志//register name address length//read only register#define ADD_AWATTHR 0X01 //16 Phase A Watt-Hour accumulation #define ADD_BWATTHR 0X02 //16 Phase B Watt-Hour accumulation #define ADD_CWATTHR 0X03 //16 Phase C Watt-Hour accumulation #define ADD_AVARHR 0X04 //16 Var-Hour accumulation register for phase A#define ADD_BVARHR 0X05 //16 Var-Hour accumulation register for phase b#define ADD_CVARHR 0X06 //16 Var-Hour accumulation register for phase c#define ADD_AVAHR 0X07 //16#define ADD_BVAHR 0X08 //16#define ADD_CVAHR 0X09 //16#define ADD_AIRMS 0X0A //24 Current register#define ADD_BIRMS 0X0B //24#define ADD_CIRMS 0X0C //24#define ADD_AVRMS 0X0D //24 Voltage register#define ADD_BVRMS 0X0E //24#define ADD_CVRMS 0X0F //24//end of read only register#define ADD_COMPMODE 0x16 //8 R/W DEFAULT VALUE 0x1C#define ADD_MASK 0X18 //24 R/W IRQ Mask register,determines if an interrup event will generate an active-low output at IRQ pin#define ADD_RSTATUS 0X1A //24 READ ONLY,CLEANED ZERO after a read operation#define ADD_GAIN 0X23 //8 R/W 0~1bit used to select the Gain of the current channels inputs#define ADD_WDIV 0X42 //8 R/W Active Energy register divider #define ADD_VARDIV 0X43 //8 R/W Apparent Energy register divider#define ADD_VADIV 0X44 //8 R/W Apparent Energy register divider#define ADD_FREQ 0X10 //12 Read only,frequency of the line input estimated by zero-cro ssing processing#define ADD_LCYCMODE 0X17 //8 R/W bit7#define ADD_MMODE 0X14 //8 R/W b it01///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////#d efin e B aseAdd 41extern bit bit_1s; //1s钟标志，在时钟中断函数中置位void clean_energy(void);void check_ade7758(void);///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// MCU与ADE7758的接口函数 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////接口信号线sbit CSADE7753_A = P1^5;//ADE7758的片选信号sbit SSDO = P1^7;sbit SSCK = P1^3;sbit SSDI = P1^4;//接口信号线/******************************************************** *********************************延时函数时间：40uS********************************************************* *********************************/void delay10us(){uchar loop;for(loop = 0;loop < 10;loop ++){_nop_();}}/******************************************************** **********************************7758写数据函数入口参数：type:目标寄存器的地址wdat a:写进寄存器的内容data bit:目标寄存器的宽度出口参数：NULL返回值：NU LL********************************************************* *********************************/voi d wri te7753(u n signed ch a r type,unsigned intwdata,unsigned char databit){unsigne d char loop = 0;type = type &amt; //0x7F;type = type | 0x80;for(l oop = 0; lo o p < 8; loop++){SSCK = 1;_nop_();SSDI = type &am t; //0X80; 下降沿写入_no p_();SSCK = 0;_nop_();type = (type << 1);}//end of for()delay10us();for(loop = 0; loop < databit; loop++){SSCK = 1;_nop_();SSDI = wdata &amt; 0X8000;_nop_();SSCK = 0;_nop_();wdata = (wdata << 1);}//end of for()}//end of write7753()/******************************************************** ***********************************7758写寄存器函数入口参数：t y pe:目标寄存器的地址da tabit:目标寄存器的宽度出口参数：指定寄存器的内容返回值：指定寄存器的内容********************************************************* ***********************************/unsigne d long read7753(unsigned char t ype,unsigned char dat a bit){unsigned char loo p = 0;unsigned lon g rtdata= 0;//ade7758 7 bits address//ade7754 6 bits addresstype = ty pe &amt; 0x7F;type = type | 0x00;for(loop = 0;loop < 8;l oop ++){SS CK = 1;_nop_();SSDI = type &amt; 0X80;_nop_();SSCK = 0;_nop_();type = (type << 1);}delay10us();for(loop = 0;loop < databit;loop ++){SSCK = 1;_nop_();rtdata = (rtdata << 1); //上升沿读出数据if(SSDO) rtdata += 1;_nop_();SSCK = 0;_nop_();}return(rtdata);}//end of read7753()/******************************************************** *********7758写数据函数入口参数：t ype:目标寄存器的地址wdata:写进寄存器的内容databit:目标寄存器的宽度出口参数：N ULL返回值：NULL注意写入数据的数据类型对写入数据的影响,参数：wdatawdata数据类型为整型，2个字节当形参的实参为字符型，1个字节时要先将它强制转换为整型再左移8位，databit为8。