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ADuC812 的貨源和報價 ADuC812 的相關(guān)技術(shù)信息

其他型號

ADuC812在三相電能測量系統(tǒng)中的應(yīng)用

1 ADuC812簡介

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

ADuC812片內(nèi)帶有8kB的閃速／電擦除(Flash／EE)程序存儲器、640B的閃速／電擦除數(shù)據(jù)存儲器以及256B的SRAM，還能外接最多16MB的外部數(shù)據(jù)存儲器和最多64kB的外部程序存儲器。A／D轉(zhuǎn)換的速度最高可以達到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系列單片機的一個顯著特征就是能加載程序代碼給片內(nèi)在線可編程閃速／電擦除程序存儲器。這種在線代碼加載利用UART串行口實現(xiàn)。串行加載允許用戶對在線連接的目標(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開發(fā)系統(tǒng)工具，就可以通過串口從上位機直接把程序代碼寫入ADuC812的程序存儲器中，實現(xiàn)在系統(tǒng)編程，加快開發(fā)進程。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

采用ADuC812設(shè)計的三相電能測量系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。在此電能測量系統(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6路直流電平調(diào)整電路，將滿度220V電壓，5A電流對應(yīng)地轉(zhuǎn)換為0．8VREF，這樣和標(biāo)準(zhǔn)表進行比對時就可以達到滿度120％的要求。利用ADuC812內(nèi)部12bADC分別對電壓、電流進行采樣，將輸入信號鎖相倍頻4倍作為A／D轉(zhuǎn)換啟動信號，以保證每周波精確采樣4點。實時計算電壓U、電流／和功率戶并計算電能U／的累加值，每當(dāng)電能值累加0．01 kW時通過P3．4口送出一個脈沖，以作校驗使用。電能值掉電時保存在ADuC812內(nèi)部閃速／電擦除數(shù)據(jù)存儲器中，作為下次開機電能累加的初始值。

由于ADuC812內(nèi)只有一個A／D轉(zhuǎn)換器，故對6路信號的采樣要通過內(nèi)部的模擬開關(guān)進行切換。為保證信號采集的實時性，對6路信號的轉(zhuǎn)換是這樣實現(xiàn)的：第1路信號由鎖相倍頻電路輸人23管腳CONVST啟動ADC轉(zhuǎn)換，另外5路信號的ADC轉(zhuǎn)換由ADuC812內(nèi)部定時器2的溢出位用作起始觸發(fā)脈沖輸入依次啟動，并盡量提高采樣頻率(采用10kHz)，讓信號間的延時最小。

3 電力參數(shù)的算法

在該三相電能測量系統(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，并實時計算每周波內(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、無功功率Q、功率因數(shù)COSφ和電能W。其各項計算公式見式(1)～式(6)。總的有功功率、無功功率和電能值為三相的總和。對于功率因數(shù)，為了方便軟件編程的實現(xiàn)，利用式(6)進行計算。式中N為每周波的采樣點數(shù)，u，i為AD采集的電壓、電流的瞬時值。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件要完成對采集數(shù)據(jù)的處理和各電力參數(shù)的計算，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語言編寫，大大提高了開發(fā)效率。

主程序流程圖如圖2所示。首先進行初始化，包括關(guān)中斷、定義變量和常數(shù)、對各變量置初始值、設(shè)置外部中斷1和外部管腳起動AD模式。完成初始化工作后，讀出上次開機運行記錄的電能值，開中斷。每采完5周波，將電壓、電流乘積的累加和進行濾波，濾波后的電能值乘以系數(shù)尺，每當(dāng)電能值累加0．01kW時，從I／O口(P3．4)送出一個脈沖；根據(jù)式(1)～式(6)，分別計算出電壓、電流有效值、有功、無功、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6路信號各采完一個點，巳完成則送出6個數(shù)據(jù)到外部數(shù)據(jù)區(qū)保存；然后進人通道選擇，進行模擬開關(guān)的切換，之后開中斷并返回。

系統(tǒng)軟件的設(shè)計還有一個重要的任務(wù)就是要在斷電的時候?qū)㈦娔苤当４娴狡瑑?nèi)閃速／電擦除數(shù)據(jù)存儲器中。我們利用了電源監(jiān)視器中斷，斷電時產(chǎn)生并進人中斷，在中斷程序中將電能值寫入片內(nèi)閃速／電擦除數(shù)據(jù)存儲器保存。由于ADuC812片內(nèi)閃速／電擦除數(shù)據(jù)存儲器必須按字節(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)的存儲格式將電能值對應(yīng)保存在閃速／電擦除數(shù)據(jù)存儲器一頁的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； ／／置頁指針
ECON=0x02； ／／寫入
while(1)；

5 結(jié)果與討論

通過多次測試，我們發(fā)現(xiàn)這一電能測量系統(tǒng)能達到預(yù)定的實時采樣要求，能對每周波精確倍頻采樣，并能實時計算顯示各電力參數(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源，與EWH3005MC標(biāo)準(zhǔn)功率電能表(0．1級)進行比對，測試結(jié)果表明該三相電能測量系統(tǒng)能達到5‰的高精度(見表1)，且儀器成本低、功能強、功耗低。因此，預(yù)計其市場前景非常廣闊。