基于单片机的学生公寓用电管理系统设计

该芯片集成了丰富的功能模块，外部只需少量的辅助元件即可完成所有功能，达到了整机低成本、高可靠的要求。电表设计框图如图2所示。


1．3 电流电压互感器采样电路
其工作原理是：首先，通过电流互感器CT、电压互感器PT对电流、电压采样，采样电路如图3所示；采样后直接送入IC引脚，经过内部放大电路放大，通过A／D转换器转换成为数字信号；接下来经过数字滤波、移相等处理；最终，得到有效的电能计量数据。从而完成对有功／无功功率、瞬时电流和电压的有效值以及当前的交流频率值的计量、计算。


计量电路可以由软件来控制采样两路电流信号中的某一路。在计量模块内部与电压采样结果进行乘法处理，计算得到有功功率、无功功率。计量模块与8051之间是并行通讯，通过寄存器以及中断进行控制。PL3200内部的嵌入式微处理器8051可以通过特殊功能寄存器(SFR，包
括控制寄存器、标识寄存器、校表寄存器和数据寄存器四类)地址直接访问计量模块内部的寄存器。
1．4 有功测量
电能在物理山可以看成是从电源流向负载的能量流，在数学上等于该时刻瞬时电压值与瞬时电流值的乘积，将所有瞬时消耗的乘积在时间上做积分得到(见下式)：

其中U、I分别为交流电压、电流信号的有效值，cosφ为功率因素，然而，式(2)仅适用于电压电流都是标准正弦信号的时候，若这个前提不满足，则不能用式(2)作电网的功率计量。在实际电网中，电压电流信号基本上都不是只包含50Hz频率分量的正弦信号，而是含有很多诸如
100Hz、150Hz、200Hz…等的谐波信号。因此现代电能计量都仍然使用式(1)来计算功率和电能。
PL3000芯片采用了IIR高通滤波器去除电压电流信号中的直流信号，IIR型滤波器的一个缺点是具有非线性相位的频响特性，但由于PL30 00芯片对电压和电流信号使用同样的IIR型滤波器，对电压电流信号中的同频率分量将产生同样的相位延时，它们的相角差没有改变，因而不会对同频率的电压电流乘积积分值产生影响，这一点PL3000芯片与其他同类功率计量芯片不同，高通滤波器将不会由于非线性相位效应对电能计量产生不利影响。

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