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ADuC812 的PDF資料 下載 ,556897K

ADuC812 的貨源和報(bào)價(jià) ADuC812 的相關(guān)技術(shù)信息

其他型號(hào)

ADuC812在三相電能測(cè)量系統(tǒng)中的應(yīng)用

1 ADuC812簡(jiǎn)介

ADuC812是全集成的高性能的12位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，他在單個(gè)芯片內(nèi)集成了8通道、12位能自校準(zhǔn)ADC和2個(gè)12位DAC與8051兼容的MCU。

ADuC812片內(nèi)帶有8kB的閃速／電擦除(Flash／EE)程序存儲(chǔ)器、640B的閃速／電擦除數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器以及256B的SRAM，還能外接最多16MB的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和最多64kB的外部程序存儲(chǔ)器。A／D轉(zhuǎn)換的速度最高可以達(dá)到200kb／s(12MHz晶振)。ADuC812自帶2．5V電壓基準(zhǔn)；8通道高精度12bADC，2個(gè)12b電壓輸出DAC。在外圍接口上面，ADuC812帶有32條可編程的I／O線，包括UART串行口I／O，IZC兼容口SPI串行I／O�？刂妻D(zhuǎn)換器的靜態(tài)CPU標(biāo)準(zhǔn)、等待和掉電模式等特性，可用于低功耗的應(yīng)用場(chǎng)合，該芯片采用52腳扁平四方形塑封(DQFP)。

ADuC812區(qū)別于51系列單片機(jī)的一個(gè)顯著特征就是能加載程序代碼給片內(nèi)在線可編程閃速／電擦除程序存儲(chǔ)器。這種在線代碼加載利用UART串行口實(shí)現(xiàn)。串行加載允許用戶對(duì)在線連接的目標(biāo)系統(tǒng)重新編程，因而不必使用其他的外部編程器。我們利用QuickStart開(kāi)發(fā)系統(tǒng)工具，就可以通過(guò)串口從上位機(jī)直接把程序代碼寫入ADuC812的程序存儲(chǔ)器中，實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)編程，加快開(kāi)發(fā)進(jìn)程。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

采用ADuC812設(shè)計(jì)的三相電能測(cè)量系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。在此電能測(cè)量系統(tǒng)中，ADuC812內(nèi)部轉(zhuǎn)換器接受的模擬電壓的輸入范圍為0～十VREF，故需設(shè)計(jì)6路直流電平調(diào)整電路，將滿度220V電壓，5A電流對(duì)應(yīng)地轉(zhuǎn)換為0．8VREF，這樣和標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)行比對(duì)時(shí)就可以達(dá)到滿度120％的要求。利用ADuC812內(nèi)部12bADC分別對(duì)電壓、電流進(jìn)行采樣，將輸入信號(hào)鎖相倍頻4倍作為A／D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，以保證每周波精確采樣4點(diǎn)。實(shí)時(shí)計(jì)算電壓U、電流／和功率戶并計(jì)算電能U／的累加值，每當(dāng)電能值累加0．01 kW時(shí)通過(guò)P3．4口送出一個(gè)脈沖，以作校驗(yàn)使用。電能值掉電時(shí)保存在ADuC812內(nèi)部閃速／電擦除數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，作為下次開(kāi)機(jī)電能累加的初始值。

由于ADuC812內(nèi)只有一個(gè)A／D轉(zhuǎn)換器，故對(duì)6路信號(hào)的采樣要通過(guò)內(nèi)部的模擬開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換。為保證信號(hào)采集的實(shí)時(shí)性，對(duì)6路信號(hào)的轉(zhuǎn)換是這樣實(shí)現(xiàn)的：第1路信號(hào)由鎖相倍頻電路輸人23管腳CONVST啟動(dòng)ADC轉(zhuǎn)換，另外5路信號(hào)的ADC轉(zhuǎn)換由ADuC812內(nèi)部定時(shí)器2的溢出位用作起始觸發(fā)脈沖輸入依次啟動(dòng)，并盡量提高采樣頻率(采用10kHz)，讓信號(hào)間的延時(shí)最小。

3 電力參數(shù)的算法

在該三相電能測(cè)量系統(tǒng)中，采用ADuC812作CPU，將電網(wǎng)頻率4倍頻，以確保每周波采樣4點(diǎn)，并實(shí)時(shí)計(jì)算每周波內(nèi)各相電壓有效值U，電流有效值I，三相總有功以及各相有功功率值P、無(wú)功功率Q、功率因數(shù)COSφ和電能W。其各項(xiàng)計(jì)算公式見(jiàn)式(1)～式(6)�？偟挠泄�功率、無(wú)功功率和電能值為三相的總和。對(duì)于功率因數(shù)，為了方便軟件編程的實(shí)現(xiàn)，利用式(6)進(jìn)行計(jì)算。式中N為每周波的采樣點(diǎn)數(shù)，u，i為AD采集的電壓、電流的瞬時(shí)值。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件要完成對(duì)采集數(shù)據(jù)的處理和各電力參數(shù)的計(jì)算，并將結(jié)果送數(shù)碼管顯示。包括主程序、ADC中斷服務(wù)子程序，程序用C語(yǔ)言編寫，大大提高了開(kāi)發(fā)效率。

主程序流程圖如圖2所示。首先進(jìn)行初始化，包括關(guān)中斷、定義變量和常數(shù)、對(duì)各變量置初始值、設(shè)置外部中斷1和外部管腳起動(dòng)AD模式。完成初始化工作后，讀出上次開(kāi)機(jī)運(yùn)行記錄的電能值，開(kāi)中斷。每采完5周波，將電壓、電流乘積的累加和進(jìn)行濾波，濾波后的電能值乘以系數(shù)尺，每當(dāng)電能值累加0．01kW時(shí)，從I／O口(P3．4)送出一個(gè)脈沖；根據(jù)式(1)～式(6)，分別計(jì)算出電壓、電流有效值、有功、無(wú)功、功率因數(shù)以及電能各參數(shù)，并響應(yīng)按鍵，選擇參數(shù)送數(shù)碼管顯示。

ADC中斷服務(wù)子程序流程圖如圖3所示。在中斷服務(wù)程序完成如下工作：首先關(guān)中斷，讀取AD轉(zhuǎn)換值存入內(nèi)部數(shù)據(jù)區(qū)，判斷是否對(duì)6路信號(hào)各采完一個(gè)點(diǎn)，巳完成則送出6個(gè)數(shù)據(jù)到外部數(shù)據(jù)區(qū)保存；然后進(jìn)人通道選擇，進(jìn)行模擬開(kāi)關(guān)的切換，之后開(kāi)中斷并返回。

系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)還有一個(gè)重要的任務(wù)就是要在斷電的時(shí)候?qū)㈦娔苤当４娴狡瑑?nèi)閃速／電擦除數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。我們利用了電源監(jiān)視器中斷，斷電時(shí)產(chǎn)生并進(jìn)人中斷，在中斷程序中將電能值寫入片內(nèi)閃速／電擦除數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器保存。由于ADuC812片內(nèi)閃速／電擦除數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器必須按字節(jié)編程，而保存的電能值為float型，需占4B，所以根據(jù)float型數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式將電能值對(duì)應(yīng)保存在閃速／電擦除數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器一頁(yè)的4B內(nèi)，在主程序中相應(yīng)地把閃速／電擦除數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)還原為電能值。程序代碼如下：

void power_lose() interrupt 8 ／／中斷向量
{
EADRL=0x01； ／／置頁(yè)指針
ECON=Ox05； ／／擦除
pu2=&energy_sum；
／／電能值保存于float型變量energy_sum中
for(m=0；m<4；m++)
{
energy_split[m]＝*pu2；
pu2++；
}
EDATAl=energy_split[0]；
EDATA2=energy_split[1]；
EDATA3=energy_split[2]；
EDATA4=energy-split[3]；
EADRL=0x01； ／／置頁(yè)指針
ECON=0x02； ／／寫入
while(1)；

5 結(jié)果與討論

通過(guò)多次測(cè)試，我們發(fā)現(xiàn)這一電能測(cè)量系統(tǒng)能達(dá)到預(yù)定的實(shí)時(shí)采樣要求，能對(duì)每周波精確倍頻采樣，并能實(shí)時(shí)計(jì)算顯示各電力參數(shù)，而且具有良好的穩(wěn)定性和可靠性。我們采用JWD-3型數(shù)控校表源作為輸入信號(hào)源，與EWH3005MC標(biāo)準(zhǔn)功率電能表(0．1級(jí))進(jìn)行比對(duì)，測(cè)試結(jié)果表明該三相電能測(cè)量系統(tǒng)能達(dá)到5‰的高精度(見(jiàn)表1)，且儀器成本低、功能強(qiáng)、功耗低。因此，預(yù)計(jì)其市場(chǎng)前景非常廣闊。