基于STM32智能电表设计

基于 STM32智能电表设计

赵祖玉 宋天明

山东协和学院 山东省济南市 250109

摘要：今年来，随着社会的发展时代的进步，人们平均收入的提高越来越多的家庭，用电设备的增加，有的家庭还在用老式电表，电器设备越来越多，用电负荷页越来越大，非常容易造成短路打火，而且还容易引发火灾，如何解决问题，成为了人们颇为关注的问题。

这个智能电表采用的是STM32F103VET类型的控制器为主控芯片，设计成为了一中组成十分简单，而且具有比较强的实用性的多能智能电表。我在设计这个智能电表的过程中，采用的是把它们模块化的设计理念，其中智能电表的硬件有主控模块、电源转换模块、LCD段码显示模块、按键模块和RS485通讯模块。软件部分包括主程序、系统初始化程序、电量处理程序、键盘中断程序以及LCD段码显示程序。

关键词：智能电表 STM32F103 LCD RS485

1.研究背景

智能电表作为智能电网中重要的基础组成部分之一,也是实现智能电网的"神经末梢"。以后电能表不再仅仅是一个简单的仪表独立使用,而是朝着智能化、模块化、系统化、网络化、环保化方向发展,同时也伴随着我国智能电网的大力发展,智能电表也具有很大的市场前景。

2.课题研究的内容

本设计采用STM32F103VET型号的微控制器作为主控芯片,设计了一款组成简单、具有较强实用性的多功能电能表。在设计电能表硬件和软件的过程中,均采用了模块化的设计思想。系统主要包括的是硬件设计方案和软件设计方案两部分的内容，以下将进行具体介绍。

3.系统的硬件设计

这个论文设计的是基于stm32智能电表的硬件设计，在这个设计的整体结构上主要由主控模块、电源转换模块、电流电压采样模块、lcd显示模块、RS485通讯接口模块、按键输出模块以及EEPROM存储模块组成。智能电表的总体结果框架，如图1所示。

图1 系统框架图

3.1主控电路的设计

以型号为STM32F103VET的微控制器作为主控芯片, 电量计量的任务、显示和显示屏切换的功能以及RS485的通讯功能都需要在主控芯片内设计和进行。STM32F103VET微控制器的最小系统由复位电路、时钟电路、电源转换电路和下载电路组成。

3.2电流采样电路的设计

系统需要对电路中的电流进行采样，我们可以选择电流互感器来进行对电路中电流的采样工作，因为此智能电表是用于室内的所以选择的是德昌电气有限公司产的BCT系列的互感器，用来进行采样。

3.2电压采集电路的设计

系统要进行处理的电压信号是属于大电压，如果直接接入到芯片的话，非常容易就将主板烧毁，所以我们要对采样到的电压信号进行处理，所以选用的就是电压型互感器德昌的TV30GK型号的电压型电压互感器，来对电路进行采样工作。

3.2段码显示模块的选择

一般将非点阵类液晶显示模块均称为LCD段码液晶模块，段码液晶模块由于价格低廉且控制简单、功耗低、显示效果美观，常被用于替代数码管类产品，因此显示模块选择的是TN-LCD。

4.软件的设计

系统上电后，首先要做的就是对整个系统进行初始化，设置120ms的定时刷新时间，用来实时监测定时时间是否到达，如果定时时间到达的话，就进行数据的处理和保存，数据保存后，实时监测显示屏刷新时间是否是到达了定时的时间，如果到了就进行显示的刷新，同时还要进行对按键输入的监测，只要监测到有按键的输入就需要进入相应的程序中，进行处理。具体的程序流程图如图2所示。

开始

图2 程序流程图

按键处理

按键输入

刷新显示

显示刷新时间到

保存数据

数据处理

数据刷新

采样定时器初始化

系统初始化

5.总结

这篇论文研究的是一种基于STM32的智能电表，具有安全，可靠等优点。主要是用于家庭的电功率的记录，使用情况等。对用电安全方面有重大的现实意义。

参考文献

[1]李帅男.基于STM32的多功能智能电表设计[J].信息技术与信息化,2018(09):67-69.

[2]T. Mbungu Nsilulu,Naidoo Raj,Bansal Ramesh C.,Bipath Minnesh. Optimal single phase smart meter design[J]. The Journal of Engineering,2017,2017(13).

[3]王肖峰.基于STM32的智能电表[J].物联网技术,2017,7(09):91-92+95.

[4]王冠,陈利.基于STM32F103的三相智能电表设计[J].电脑知识与技术,2018,14(22):219-221.