基于嵌入式系统的电能数据采集装置设计开题报告
2020-04-15 14:52:51
1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）
1.电能表的发展
1880年美国人爱迪生利用电解原理制成了直流电能表(即安时计)。意大利科学院的物理学家弗拉里斯(ferraris) 在1888年提出用旋转磁场的原理来测量电能量，1889年，匈牙利岗兹公司一位德国人布勒泰制作成总重量为36.5kg的世界上第一块感应式电能表。到1890年以后出现了带电铁芯的电能表，然而转动元件仍是一铜杯，反作用力矩的产生是依靠交流电磁铁。直到十九世纪末期才逐步开始采用直流磁铁，二十世纪初，感应式电能表就得到了飞速发展。1905年出现了增加非工作磁路改进90#176;的方法，使电能表的各项参数有了很大提高[1]。从三十年代开始，电能表采用铬钢、铝镍合金代替原来的钨铜，并通过降低电能表转盘的转速来降低其损耗，同时改善了电能表的负荷特性。感应式电能表的突出优点就是结构简单、操作安全、维修方便、造价低廉，但是它也存在的许多缺点。
随着微电子高新技术和电子工业的高速发展以及用电负荷特性的不同，对电能计量精度提出了新的要求，电子式电能表越来越显示出其优越性。随着电能表拥有着容易实现多功能、高精度、便于自动抄表及具有先进通讯接口等诸多功能扩展需要，促使各种新型的电子式电能表迅速发展。即使一些机电一体式的特种电能表，例如：分时多费率（tou）电能表、有脉冲输出的电能表、多路最大需量表、预付费电卡电能表和电力定量器，它们采用感应式电能表作基表，同时应用电子电路来实现新的功能。
2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案
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1.本课题要解决的问题 （1）主站与从站间的MODBUS通信 （2）ARM芯片与MODBUS协议的融合 （3）电流电压传感器的数据采集 （4）ARM芯片电能数据信号的处理 （5）RS485总线与MODBUS协议的结合应用 2.本课题拟采用的研究手段 硬件与软件相结合，做出有能实现相应功能的硬件和软件，故该课题主要分为硬件部分和软件部分，两者缺一不可。 硬件部分实现框图如下：
图1 软件部分实现框图如下：
图2 3.验证方法及实验手段、过程和预期结论 做好电路板后，烧录编写的相应软件，将电压电流传感器连入需要工作的电路，对电路板通电，进行数据采集。数据采集系统能正常工作后，检查信号处理电路能否正常工作，然后验证电能数据是不与所采集电路中消耗的电能一致，完整无误后，从主站发送消息，观察能否与主站之间进行正确的信息传输。预期该电能数据采集装置能够准确的采集电路中消耗的电能，并且能够根据主站的要求完成相应的信息传输。
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