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行計算。將經過高通濾波后的電壓和電流信號相乘,得出瞬時功率信號,此瞬時功率經過低通濾波器即可產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轉換器對瞬時有功功率信息進行累加,以產生輸出脈沖,此脈沖的頻率與平均有功功率成比例,每個脈沖對應于一個固定的有功電量值;再通過AVR單片機對該脈沖信號進行計數,即可得出有功功率的數值;最后通過LCD顯示模塊顯示出來。系統的電能累計分為第一次上電后的連續累計和時段累計兩種。時段累計需要對時間進行判斷,即如果當前的時間處在某個時段內,則對該時段進行電能累計;否則,不進行電能累計。

2.2 系統功能模塊

(1) RTC實時時鐘模塊

時鐘是電能分時計量的基礎,實時時鐘分硬時鐘和軟時鐘兩種,本設計選用硬時鐘。當前應用較為廣泛的時鐘芯片有PCF8583、DS1302等。本設計選用DS1302實時時鐘芯片來為系統提供時鐘,可精確到年月日時分秒。該芯片內置可編程日歷時鐘和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、顯示方式靈活等優點。