基于STM32智能电表设计

基于 STM32智能电表设计

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.

基于STM32的多功能电能表的设计(毕业设计)

**************** 自动化学院本科毕业设计（论文）题目：基于STM32的多功能电能表的设计专业：自动化班级：自动化111学号： ********** 学生姓名： ****** 指导教师： ************ 起止日期： 2015.2～2015.6 设计地点：

Graduation Design (Thesis) The Design of Three-phase Multi-functional Power Meter Based on STM32 By ********** Supervised by Prof. ****** School of Automation ******************* June, 2015

摘要电能表作为测量电能的工具，是连接电力用户和电能之间的一座“桥梁”，随着电能在人们生活中的地位越来越重要，它与人们生活之间的联系也更加地紧密。虽然电能表也在不断地发展，但是局限于功能单一，传统的电能表已经满足不了用户对其越来越高的要求。本文采用STM32F103RC型号的微控制器作为主控芯片，设计了一款实用性强、结构简单的多功能电能表。在设计电能表硬件和软件的过程中，都采用了模块化的设计思想。其中，多功能电能表的硬件部分主要包括主控模块、电源转换模块、电压电流采样模块、EEPROM存储模块、LCD段码显示模块、按键输入模块和RS485通讯接口模块。并且利用软件编译平台MDK进行了软件部分的设计，主要包括主程序、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。本文最后完成了多功能电能表的系统调试，对经过采样和调理得到的电压、电流信号进行计算，并完成显示，而且通过按键的选择实现了显示屏的切换，基本实现了多功能定能表的预期功能。关键词：电能表；STM32F103；段码LCD；RS485

基于STM32的数字电压表的设计

华南理工大学广州学院题目：基于STM32的数字电压表的设计姓名：学号：系别：班级：指导老师：完成时间：

一、设计目的 1. 培养综合运用所学知识、独立分析和解决实际问题的能力，培养创新意识和创新能力，并获得科学研究的基础训练。 2. 掌握AD转换的基础知识，学习基于DMA专递方式的ADC采集软件的编制及控制流程。 3. 通过软硬件设计实现数字电压表的功能。二、设计内容 1、将一模拟电压信号输入到A/D转换器的任一通道。 2、A/D转换器将输入的模拟电压值转换成数字量。 3、根据学习开发板所用A/D转换器的类型，将转换成的数字量通过一定的算法转换成相应的电压值。 4、将转换成电压值通过学习开发板上的LCD显示屏进行显示，要求显示一位小数。三、设计原理 1、A/D变换原理 ◆采样：间隔一定时间对信号进行采样，用信号序列来代替原来时间上连续的信号。均匀采样：可完整地恢复原始信号，其中，T为采样时间间隔，fs表示采样频率，fm表示原始信号最大频率。 ◆量化：把采集到的数值送到量化器编码成数字形式，每个样值代表一次采样所获得的信号的瞬时幅度。 A/D转换器一般为标量均匀量化。（量化还可分为：标量量化、矢量量化）量化误差（与舍入方式相关）：1LSB或1/2LSB ◆编码： A/D模拟/数字转换器一般采用二进制编码，A/D变换后的结果到此可以表示为一个以0、1二进制形式表示的比特流，单位时间内可以传输的二进制比特速率就是A/D之后的码速率，数值上等于采样频率与量化比特数值之乘积。二进制编码：量化与字长的关系。

3、ADC 的A/D 转换方式在查询方式下，软件可通过读取ADC 模块转换完毕引脚EOC 的状态或状态寄存器中的转换完成标志位判断本次A/D 是否结束；若结束则从数据总线或数据寄存器中读取A/D 结果数据。 2、ADC 模拟/数字转换器： STM32的ADC 是12位逐次逼近型的模拟数字转换器。它有18个通道可测量16个外部和2个内部信号源。各通道的A/D 转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。ADC 的结果可以左对齐或右对齐方式存储在16位数据寄存器中。 3、转换特点： STM32的ADC 最大的转换速率为1Mhz,也就是转换时间为1us(ADCCLK=14M,采样周期为1.5个ADC 时钟下得到)，不能让ADC 的时钟超过14M,否则将导致结果准确度下降。 4、STM32将ADC 的转换分为2个通道组：规则通道组和注入通道组。规则通道相当于运行的程序，而注入通道就相当于中断。在程序正常执行的时候，中断是可以打断程序正常执行的。同这个类似，注入通道的转换可以打断规则通道的转换，在注入通道被转换完成之后，规则通道才得以继续转换。规则组设置后，可以按照设置的通道顺序对各通道进行依次采集。方便于对多路ADC 通道的自动采集。注入组最多设置4个通道，简单来讲就是需要触发才能采集设置的通道ADC 值。本设计选择了采用规则组，设置了一个通道进行自动采集。 D0D1D2D3D4D5D6D7 数据输出开始转换 SOC 结束转换 EOC 输出使能模拟信号 A/D 转换器

基于STM32的简易数字电压表

《嵌入式系统》课程设计报告题目：基于STM32的简易数字电压表专业：网络工程班级：网络工程12（1）姓名：卢东亚指导教师：冯康成绩：计算机学院 2015年 5 月 22日 2014-2015学年第二学期

目录 1. 设计内容及要求 (1) 1.1. 设计内容 (1) 1.2. 设计要求 (1) 2. 概要设计 (2) 2.1. 硬件电路 (2) 2.2. 实验板中的连线图 (2) 2.3. STM32介绍 (3) 2.4. 主要函数说明 (8) 3. 设计过程或程序代码 (10) 3.1. 设计过程 (10) 3.2. 程序代码 (12) 4. 设计结果与分析 (16) 参考文献 (17)

1.设计内容及要求 1.1.设计内容本文以ARM系列的STM32芯片为核心设计了一个简易数字电压表。简易数字电压表采用模数转换思想来实现,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义测量电压,通过调节模数转换电位器使在一定范围内可任意改变。输出的电压格式和精度的改变通过软件控制，输出电压的大小的改变通过硬件实现。介绍了的生成原理、硬件电路和软件部分的设计原理。该简易数字电压表具有体积小、价格低、性能稳定、功能齐全的优点。 1、将一模拟电压信号输入到A/D转换器的任一通道。 2、A/D转换器将输入的模拟电压值转换成数字量。 3、根据学习开发板所用A/D转换器的类型，将转换成的数字量通过一定的算法转换成相应的电压值。 4、将转换成电压值通过学习开发板上的LCD显示屏进行显示，要求显示一位小数。 1.2.设计要求利用STM32F103内部A/D及2.8寸TFT液晶屏，设计完成一个数字电压表。要求：数字电压表可测量0-5V输入电压，电压值通过液晶屏显示。工作原理及设计思路：简易数字电压表的设计由A/D转换.数据处理及显示控制等组成。利用STM32F103内部A/D转换器将模拟电压转换成数字量，经STM32F103计算将数字量转换成对应的电压值，并通过液晶屏输出。数字电压表的基本组成部分是A/D变换器+电子计数器。通常，被测直流电压经A/D转换器变为与之成正比的闸门时间，在此闸门时间内计数，用数字显示被测电压值。可见A/D变换器是DVM的核心部件。本课设上采用的是单片A/D 转换器（含模拟电路与数字电路）集成在一片芯片上，配以LCD或LED数字器件后能显示A/D转换结果的集成电路。它们均属于大规模的集成电路，能以最简的方式构成DVM。在此采用ICL7106A/D转换器。但由于STM32F103内部集成了A/D转换器，所以不需要外围的A/D转换器，这就体现了STM32得集成特性。

基于STM32智能电表设计

基于 STM32智能电表设计摘要：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。

基于STM32的简易数字电压表(DOC)

课程设计报告学院（系）：机械电子工程学院专业：测控技术与仪器学生姓名：学号：课程设计题目：简易数字电压表起迄日期: 课程设计地点: 指导教师:

目录第1章简易数字电压表设计方案论证 (1) 1.1 简易数字电压表的应用意义 (1) 1.2 本次课程设计的目的 (1) 1.3 简易数字电压表设计的要求及技术指标 (1) 1.4 设计方案论证 (2) 1.5 总体设计方案框图及分析 (2) 第2章简易数字电压表各单元电路设计 (2) 2.1 A/D转换及数据处理 (2) 2.2 串口通信 (7) 2.3 LCD显示电路设计 (7) 第3章电路原理图和PCB板的设计 (8) 第4章系统软件程序设计 (9) 第5章设计总结 (16) 参考文献 (17)

摘要本文以ARM系列的STM32芯片为核心设计了一个简易数字电压表。简易数字电压表采用模数转换思想来实现,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义测量电压,通过调节模数转换电位器使在一定范围内可任意改变。输出的电压格式和精度的改变通过软件控制，输出电压的大小的改变通过硬件实现。介绍了的生成原理、硬件电路和软件部分的设计原理。该简易数字电压表具有体积小、价格低、性能稳定、功能齐全的优点。关键词:简易数字电压表;STM32F103;AD转换; 第一章简易数字电压表设计方案论证 1.1 简易数字电压表的应用意义数字电压表简称DMV，它是采用数字化测量技术设计的电压表。数字电压表的优良特性深受人们的青睐。具体有以下的应用特点： a)显示清晰直观，读数准确。 b)准确度高。 c)分辨率高。 d)测量范围宽。 e)扩展能力强。 f)测量速度快。 g)输入阻抗高。 h)集成度高、微功耗。 h) 抗干扰能力强 1.2 本次课程设计的目的 1）了解STM32f103内部A/D转换性能及编程方法。 2）学会使用A/D转换器进行电压信号采集。 3）了解uCosII系统工作原理。 1.3 简易数字电压表设计的要求及技术指标设计要求：利用STM32F103内部A/D及2.8寸TFT液晶屏，设计完成一个数字电压表。要求：数字电压表可测量0-5V输入电压，电压值通过液晶屏显示。工作原理及设计思路：简易数字电压表的设计由A/D转换.数据处理及显示控制等组成。利用STM32F103内部A/D转换器将模拟电压转换成数字量，经STM32F103计算将数字量转换成对应的电压值，并通过液晶屏输出。

基于STM32的无线抄表方案

基于STM32的无线抄表方案先说说频道的划分问题总频带：470MHz~509MHz 调制方式：划分为6个频段，一个公共频段，调频幅度500KHz 公共频段： 470MHz~472.5MHz 1号频段：473MHz~478.5MHz 2号频段： 479MHz~484.5MHz 3号频段：485MHz~490.5MHz 4号频段： 491MHz~496.5MHz 5号频段：497MHz~502.5MHz 6号频段： 503MHz~508.5MHz 自动集抄系统通常由集中器、采集终端、主站数据库以及通信信道装置组成。对通信信道而言，又分为上行信道（主站与集中器之间）和下行信道（集中器与采集终端或电子电表之间）。由于现场环境复杂，通信媒介质量低，成本高等一系列难题，直至不久以前，下行信道尚无真正可行的解决方案。目前市场上可获取的方案包括：有线RS485或MBUS、电力线载波（PLC）、无线点对点（手持无线PDA或无线抄表车）和ZigBee等。有线RS485或MBUS作为一种专用有线通信信道，其通信可靠。但要作为一种通用方案，类似新建一个有线网，从工程施工的角度来看，存在许多困难。无线手持PDA走抄和无线抄表车，因为没有根本解决实时和效率的问题，也很难成为主要的解决方案。低压电力载波通讯（PLC）利用现有的低压供电网，无需铺设新线，成为目前最为流行的抄表技术，正在全国各地大量试运行。然而由于PLC在低压电网上存在高衰减（有高达130db的记录）、低阻抗、谐波干扰和污染严重的问题，已经不可预见和控制的低压电网拓扑结构，

很大程度上影响其通讯的可靠性和抄收成功率，因此，低压电力载波通讯能基本满足抄表的需要，但需要实现现场的实时监控、远程控制、远程预付费等功能实在勉强。随着无线通信技术的不断发展，近年来出现了面向低成本设备无线联网要求的技术，它是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线通信技术，主要适合于自动控制、远程控制领域及家用设备联网，采用该技术和GPRS/CDMA技术结合，可以为电表的无线抄表提供很好的解决方案。国家无线电管理委员会于2005年10月1日颁布实施的《微功率（短距离）无线电设备的技术要求<信部无[2005]423号>》，规定470-510MHz可作为民用无线电计量仪表使用频段。从法律上保证了无线自动抄表的频率资源，使得所有符合此标准的无线自动抄表产品在具备自适应能力的基础上，安全工作于指定的无线频段。无线集成电路的不断发展，在技术上为低成本、高集成度无线应用系统的研制提供了条件。短距无线自组织网技术的突破性进展，改变了无线抄表仅限于点对点或点对多点的局限，使得网络化、智能化、低功耗、低成本、高可靠、实时性强的集中抄表成为现实。短距无线自组网技术是在研究了世界范围众多前沿无线Ad-Hoc 组网理论和系统，包括Zigbee等技术的基础上，针对网络化集中抄表复杂的应用环境，使用国家无委会为自动抄表开放的470～510MHz 专用频段，创造性地发展出来的最新中短距离通讯技术。它具有技术起

基于STM32的智能仪表数据采集系统的设计共3篇

基于STM32的智能仪表数据采集系统的设计共3篇基于STM32的智能仪表数据采集系统的设计1 智能仪表数据采集系统是一种基于微处理器技术的新型仪表系统，能够实时采集、处理和显示各种参数信息，并具有智能、高精度、易使用等特点。基于STM32的智能仪表数据采集系统，主要由硬件部分和软件部分构成。一、硬件部分设计 1. 硬件选型本智能仪表数据采集系统采用STM32F407ZET6微控制器作为主控制芯片，能够满足高速处理和稳定运行的要求。除此之外，系统还选择了一些重要外设模块，包括：（1）LCD模块：以及相关驱动IC，实现有效的数据展示和用户交互。（2）ADC模块：16路12位ADC，可以实现高分辨率和高信噪比的电压、电流和温度等模拟量信号采集。（3）USB模块：通过USB接口与计算机通信，实现数据传输和软件在线升级功能。（4）SD卡模块：支持高速SDIO接口，用于存储历史数据和配置信息。（5）按键模块：用户可通过按键实现菜单选择、数值修改等功能。

2. 硬件连接整个系统的硬件连接图如下所示：（1）LCD模块的连接：将LCD模块的各个引脚连接到STM32芯片对应的引脚上，通过SPI总线与驱动IC进行通信控制；（2）ADC模块的连接：将ADC模块与芯片的模拟输入引脚连接，通过DMA通道实现数据传输；（3）USB模块的连接：将USB模块连接到芯片的USB_OTG_FS接口，通过底层USB库进行通信；（4）SD卡模块的连接：将SD模块的接口与芯片的SDIO总线相连接，实现数据读写。（5）按键模块的连接：将按键模块的引脚连接到芯片的GPIO端口，通过中断功能识别按键事件。二、软件部分设计 1. 软件框架基于STM32的智能仪表数据采集系统的软件框架如下所示：该系统主要分为用户界面、数据采集和存储、通信和控制四个模块。用户界面主要负责显示和操作，通过LCD显示用户需要的各种参数信息和数据图形。数据采集和存储模块主要负责将各种传感器的模拟量信号进行采集、转换和存储，实现对各种参数的实时监测和历史数据的记录。通信模块主要通过USB接口与计算机进行通信，完成数据传

基于STM32的三相智能电表设计与研究

基于STM32的三相智能电表设计与研究基于STM32的三相智能电表设计与研究电力是现代社会发展的重要支撑，而电表作为电力计量的关键装置，其准确性和可靠性对于电力管理和用户负荷控制至关重要。随着科技的不断进步和智能化的发展，传统的电表已经趋向于被更高精度、更智能的三相智能电表所取代。在本文中，我们将探讨基于STM32的三相智能电表的设计与研究。一、设计需求及硬件平台选型在设计三相智能电表时，我们需要考虑以下几个关键需求：高度精确的电能计量、用户用电状态的监测和数据传输的可靠性。为了满足这些需求，我们选用了STM32系列微控制器作为硬件平台。 STM32系列微控制器具有低功耗、高性能和丰富的外设接口等特点，能够满足三相智能电表的各项功能要求。同时，STM32的开发环境友好且开源，便于软件开发和调试，因此是设计三相智能电表的理想选择。二、电能计量算法的设计与实现电能计量是电表的核心功能之一，其准确性直接关系到电力管理和用户负荷控制的效果。我们选择实时采集三相电压和电流信号，并利用DSP算法进行精确的电能计量。首先，我们通过高精度的模拟电路进行电压和电流信号的采集，并将其转换为数字信号。然后，利用DSP算法对信号进行处理，包括滤波、功率计算和累积等。最后，通过实时更新的数据，我们可以准确地计算出电能的使用情况。三、用户用电状态监测与显示除了电能计量，三相智能电表还需要实时监测用户的用电

状态，以便及时发现用电异常和实施负荷控制。我们通过添加多个传感器模块，对用户的用电状态进行监测，包括电压、电流、功率因数等，并利用STM32的显示屏模块将监测数据实时显示。通过用户用电状态的监测和显示，我们可以及时发现用电异常，如电流过大或功率因数不理想等情况，并向用户发出警报。这样不仅提高了用户的用电安全性，还有助于合理调节用户的用电行为，减少用电浪费。四、数据传输的可靠性设计为了实现远程电能计量和监测，我们需要设计可靠的数据传输方案。我们选择采用无线通信技术，通过与服务器建立连接，实现数据的传输和接收。在数据传输过程中，我们采用了数据加密和冗余校验等技术，保证数据传输的安全性和可靠性。同时，我们还设计了时钟同步和数据缓存机制，确保数据的准确性和完整性。五、电表的调试和性能评估完成三相智能电表的设计与实现后，我们需要进行系统的调试和性能评估。通过与标准电表进行对比和验证，我们可以评估三相智能电表的准确性、稳定性和可靠性。在调试过程中，我们发现电表的计量误差小于1%，稳定性能良好，数据传输可靠。同时，在用户用电习惯的调查中，我们获得了用户对于三相智能电表的高度评价和认可。六、总结与展望通过对基于STM32的三相智能电表的设计与研究，我们实现了高精确度的电能计量、用户用电状态监测和数据传输的可靠性。该智能电表具备准确计量电能的能力，并能及时监测用户用电状态，更好地满足电力管理和用户需求。

基于stm32智能手表设计开题报告

基于stm32智能手表设计开题报告基于STM32智能手表设计开题报告介绍 •在此报告中，将提出基于STM32智能手表的设计开题方案。 •该设计旨在开发一款具有智能功能的手表。设计目标主要目标 •开发一款功能强大的智能手表，能够满足用户的日常需求。具体目标 1.时钟功能 –提供标准的时钟功能，包括时间、日期显示功能等。 2.手机连接 –实现与智能手机的无线连接，可以接收手机通知、短信等。 3.健康监测 –设计健康传感器，用于监测心率、血压等关键指标。 4.运动追踪

–集成加速度传感器和陀螺仪，实现运动追踪和计步功能。5.应用程序支持 –提供应用程序支持，如计算器、日历、闹钟等功能。设计方案硬件平台 •使用STM32微控制器作为核心处理器，具有强大的计算能力和低功耗特性。操作系统 •在STM32上使用RTOS（Real-Time Operating System）操作系统，提供稳定和实时的运行环境。通信模块 •集成Wi-Fi和蓝牙模块，实现与智能手机的连接和数据传输。传感器 •集成心率传感器、加速度传感器、陀螺仪等，用于健康监测和运动追踪功能。显示屏和用户界面 •使用高分辨率彩色显示屏，提供清晰的图像和友好的用户界面。

电源管理 •设计高效的电源管理模块，以延长电池使用寿命。预期结果 •通过完成该设计，预期实现一款功能强大的智能手表，具备优秀的用户体验和可靠的性能。时间计划 1.硬件设计和选型 - 第1个月 2.软件开发和测试 - 第2-4个月 3.原型制作和测试 - 第5-6个月 4.最终产品制作 - 第7-8个月风险评估 •在设计过程中，可能会面临一些挑战和风险。以下是一些可能的风险： 1.技术难题 - 可能会遇到硬件和软件方面的技术问题，需要充分调研和解决。 2.时间延迟 - 不可预见的因素可能导致项目进度延迟，请合理评估和安排时间。 3.成本控制 - 合理控制项目成本，寻找经济有效的解决方案。

基于stm32的三相智能电能表计量的研究

基于stm32的三相智能电能表计量的研究摘要：本文着重描述三相电能表原理说明。本课题研制的电能表主要采用高性能低功耗微处理器STM32 F103VC6和高精度电能测量芯片ATT7022E为数据采集核心。通过双边比电流互感器对电流信号采样，并经微控制器对电网功率实时检测和处理来实现功率分段计量，通过对计量原理的充分分析和研究，设计出计量硬件电路和软件流程。关键词：三相电能表；高性能低功耗微处理器STM32 F103VC6；高精度电能测量芯片ATT7022E DOI：10.16640/https://www.360docs.net/doc/8c19150516.html,ki.37-1222/t.2015.23.109 0 引言随着电力和电子行业的蓬勃发展，电力公司对电能表要求越来越高，电能表作为用户和电力公司的交易平台，作用至关重要。对电能表一般要求是既要保证计量精度，同时又必须能长时间稳定可靠运行。随着我国经济发展，作为计量终端的电能表受到了越来越多的关注，为了满足各方面的需求，电能表软件设计朝着多费率、精确计量、智能化和网络化、大数据物联网方向发展。 1 三相感应式电表原理三相有功电能表用来测量三相交流电路中电源输出（或

负载消耗）的电能。由于测量电路接线方式不同，三相有功电能表又分三相三线制和三相四线制两种。（1）三相三线有功电能表（三相三线两元件电能表）三相三线有功电能表适用于对三相三线对称或不对称负载作有功电能的计量，可将这种电能表看成是两只单相电能表的组合，其原理结构如图所示。它具有两组电流、电压线圈（即两组驱动元件），两个同轴转动的铝盘，两只制动磁铁，一套计度器。铁芯采用分离形式。电压元仵为半封闭插片结构，性能较稳定，减小了摩擦力矩，有利于提高电能表的灵敏度，三相三线直人式电能表的读数直接反映了三相负载所消耗的电能。有的三相三线有功电能表（如DT2型三相有功电能表），将两组元件共同作用在一个铝盘上，其特点是减小了电能表的体积，但两组元件间的涡流和磁通相互干扰，比两个铝盘的电能表产生的误差大。三相三线有功电能表的工作原理与单相有功电能表的工作原理基本上相同，三相有功电能表由电流、电压元件产生一移进磁场，同时与制动力矩相互作用，使铝盘在磁场中获得的转速正比于负载的有功功率，从而达到计量电能的目的。（2）三相四线有功电能表（三相四线三元件电能表）三相四线有功电能表的工作原理与单相有功电能表的工作原理基本上相同，适用于对三相四线对称或不对称负载作有

基于STM32的高精度电力计量系统研究和实现

基于STM32的高精度电力计量系统研究和实现现代社会对于电力的需求越来越大，因此电力计量系统的准确性与稳定性也变得越来越重要。为了满足高精度计量和实时数据传输的需求，基于STM32的电力计量系统应运而生。本文将从硬件组成和软件设计两个方面探讨如何实现高精度电力计量系统。 1. 硬件组成基于STM32的电力计量系统主要由四个部分组成：能量采集模块、能量处理模块、数据存储模块和通信控制模块。 1.1 能量采集模块能量采集模块负责对电流和电压进行采集和转换。其中，电流采集采用霍尔传感器，电压采集采用分压电路。采集到的模拟信号经过模数转换后，由单片机进行采集，并通过中断方式实现数据的实时读取和处理。 1.2 能量处理模块能量处理模块主要包括电能脉冲发生器和能量积累器。电能脉冲发生器通过计算电能值，产生相应数量的脉冲信号，以触发能量积累器对能量进行累加计算。能量积累器采用双向计数器，可实现正、反功率的计量和积累。 1.3 数据存储模块数据存储模块主要用于对采集到的能量数据进行存储，并支持实时查询和读取。常用的存储介质有EEPROM和SD卡。其中EEPROM支持小容量的数据存储和频繁修改，SD卡则支持大容量的数据保存和扩展。 1.4 通信控制模块

通信控制模块用于与上位机进行通信，实现数据交换和控制。常用的通信协议有RS232、RS485和Ethernet等。其中，RS232通信速度较慢，RS485可实现多台设备联网通信，Ethernet则支持高速数据传输和远程控制。 2. 软件设计实现基于STM32的电力计量系统主要需要设计三个模块：能量采集模块、能量处理模块和通信控制模块。其中，能量采集模块主要负责数据的采集和预处理，能量处理模块主要进行能量积累和计量，通信控制模块主要用于与上位机进行数据交互和控制。 2.1 能量采集模块能量采集模块的设计需要涉及如下几个方面：（1）模拟信号采集：通过ADC采集模块对电流和电压进行模数转换，并通过DMA方式向内存中传输数据，实现高效采集。（2）数据预处理：通过中断方式对ADC数据进行预处理，进行电流与电压的乘积运算和相位角转换，计算实时有功、无功和功率因数等参数，并通过变量传递方式将结果保存到能量处理模块中。 2.2 能量处理模块能量处理模块的设计需要涉及如下几个方面：（1）电能计量：通过双向计数器累加电能脉冲信号，计算能量的正、反向功率，支持各种房间的计量要求和精度要求。计算得到的电能值保存在EEPROM或SD卡中，以支持历史记录查询和清零等操作。（2）数据处理：对传输过来的参数进行数据处理，包括平均、滤波、计算波动等，以提高数据的准确性和稳定性。同时，通过变量传递方式将结果返回给调用模块。

基于STM32的智能电表

基于STM32的智能电表作者：王肖峰来源：《物联网技术》2017年第09期摘要：针对目前市面上智能电表双向互动通信费用昂贵，推广普及困难，不能实时监控用户用电情况，不具有实时浮动电价等缺点，文中设计了一种基于RS 485和ZigBee组合通信的智能电表，可减少通信成本，实现实时双向通信，监控用电情况，为管理者设定浮动电价提供实时监控信息，达到削峰填谷的效果。ZigBee节点通过太阳能供电，减少了成本，延长了ZigBee的使用寿命。设计参考DLT 645-2007协议规范，可实现数据和控制的实时和双向传输。关键词：电能计量；STM32；ZigBee；RS 485 中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）09-00-02 0 引言智能电表作为电网的终端设备，承担着采集、计量和传输用户用电数据的任务，目前已上市的智能电表虽然克服了抄表效率低下、数据失真、防窃电功能差等问题，具备了分时电价、预付费和剩余电量查询等功能，但是随着电力市场化的深入改革和分布式电源结构的大力推动，建立安全的网络架构实现电网公司和用户的双向通信刻不容缓[1]。本设计可支持实时浮动电价，分时计价等多种计价方式，用户可根据电网公司制定的电价机制，更好的管理用电，以达到节省电能的目的；电力供应公司可以根据用电峰谷灵活地制定分时电价，实现削峰填谷的目的[2]。为实现这些目的，就需要一个传输数据稳定，具有双向通信功能的智能电表。智能电表可帮助用户查询用电量，也可以接收电价调整的信息[3]。由于目前的通信方式各有优缺点[4]，本文所研究的智能电表采用多种方式进行通信，其现场设备采用RS 485和ZigBee组合的方式，网络层采用ZigBee与GPRS相结合的方式。智能电表将用户的用电信息实时传送给电能管理中心，电力供应部门可根据用户需求灵活调整发电量，并将停电等信息及时通知用户，用户通过操作平台实现对家庭用电的实时监控和查看[5]。 1 智能电表硬件设计及主要模块 1.1 智能电表的主要功能 1.1.1 基本功能

基于单片机与RN8209的单相智能电表的设计

基于单片机与RN8209的单相智能电表的设计摘要：单相智能电表是一种电能计量工具，随着物联网的快速发展，智能单相计量电表逐渐走进人们的生活。系统以STM32为主控，RN8209为单相计量芯片，实现电压、电流、功率实时显示及电量计量等功能。关键词：单相智能电表；电能计量；STM32；RN8209 1引言智能电网是以特高压电网为骨干网，以各级电网协调发展为基础，以信息平台为支撑，具有信息化、自动化特征，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”一体化融合的现代电网。在智能电网的发展趋势中，电表的智能化是重要的一个环节。随着NB-loT技术的飞速发展，智能家电及设备逐渐走进千家万户，远程无线控制给人们带来便捷的同时，安全监控成了重中之重，多功能智能电表可以实时监测家庭用电情况，能起到节能减排的作用。 2系统总体设计系统由STM32主控模块、RN8209计量模块、液晶显示模块、485接口、红外接口、载波接口等组成，如图1所示。智能电能表主要由测量单元、数据处理单元、通信单元等组成，具有电能量计量、数据处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能，并能显示、存储和输出数据。电能表工作时，电压、电流经取样电路分别取样后，送入专用电能芯片进行处理，并转化为数字信号送到CPU进行计算。由于采用了专用的电能处理芯片，使得电压电流采样分辨率大为提高，且有足够的时间来更加精确的测量电能数据，从而使电能表的计量准确度有了显著改善。

图中CPU用于处理各种输入输出数据，通过串行接口将专用电能芯片的数据读出，并根据预先设定的时段完成分时电能计量功能，根据需要显示各项数据、通过红外、载波或485接口进行通讯传输，并完成运行参数的监测，记录存储各种数据。图1 单相智能电能表框图 3硬件设计计量电路是系统的核心部分，决定信号的准确性，合理的布局及电路设计能提高采集精度及系统的稳定性，篇幅所限，仅就具有计量电路部分进行分析。 RN8209 能够测量有功功率、无功功率、有功能量、无功能量，并能同时提供两路独立的有功功率和有效值、电压有效值、线频率、过零中断等，可以实现灵活电参数检测方案。 RN8209 支持全数字的增益、相位和 offset 校正。有功、无功电能脉冲分别从 PF、QF 管脚输出 RN8209 提供两个串行接口 SPI和 RSIO，方便与外部 MCU之间进行通信。其中 RSIO 为锐能微专有的单线通讯接口，可以使用一根数据线实现双向通讯。 RN8209 内部的电源监控电路可以保证上电和断电时芯片的可靠工作。单片机引脚连接电参数测量芯片的PF、/CS、SCLK、SDO、SDI。电流通过电流互感器连接进入电参数测量芯片，电压通过电阻分压连接进入电参数测量芯片测量。电参数采集电路原理图如图2所示。

一种基于STM32的数字多用表的设计

一种基于STM32的数字多用表的设计本项目基于STM32设计了一种高精度、误差小、使用方便的数字多用表，系統功能模块包括直流电压测量、交流电压测量、电阻测量、电流测量、A/D转换模块、STM32嵌入式系统、按键模块、LCD显示八个部分。测试表明，系统测量值与实际值误差≤2%，电压精确到1mV，电流精确到0.1mA，可应用于对误差有一定要求场合。标签：仪器仪表;万用表;STM32;AD7705; 1 系统整体结构本数字万用表整体设计框图如图1。直流电压测量、交流电压测量、电阻测量、电流测量四个功能模块为系统采集模块，负责采集相应的信号，采集后经过一定的信号转换电路，转换成A/D转换模块可以识别的电压值;A/D是系统的转换模块，负责将采集的数据进行AD转换，并传输到单片机;单片机是系统的数据处理和控制模块，其实现选档控制、数据处理、显示控制、AD控制等;LCD 是系统的显示模块，实现测量结果的显示。 2 硬件设计 2.1 交流电压测量电路将交流信号经过不同量程的放大电路之后，送入检波电路，检波后的直流信号输入A/D芯片进行直流电压的测量，获得直流信号电压值则可计算的交流信号电压有效值，其流程图如图2：待测信号通过运算放大器（OPA2356）将被放大相应倍数，然后送入检波电路，把放大后的交流信号检波成直流信号，检波后的直流信号送入AD7705进行转换。图中不同电阻对应不同的放大倍数，而实际的放大倍数可能会因为检波二极管的性能有所调整。 2.2电阻测量电路电阻测量电路如图4所示，待测电阻与标准精密电阻分压，检测待测电阻电压，则可根据欧姆定律计算电阻值。图中各个开关的断开与闭合用于量程选择，而实际设计中这些开关由单片机I/O控制MOS管开关驱动代替，实现对量程的自动选择。 2.3电流测量电路 INA282AIDR是一款电流检测芯片，其分压输入为-5～+18V，有单极性输出和双极性输出两种模式，电流测量电路设计如图5所示。电流测量思路与电阻测

基于STM32的多功能电力仪表的设计与实现

基于STM32的多功能电力仪表的设计与实现摘要：随着社会经济的发展，科学技术的不断进步，人们的生活水平不断的提升，电子设备越来越受到人们的青睐，越来越多的产品都可以进行充电使用，这对于电的使用量逐渐的增加，对供电带来更多的压力，影响了电力系统稳定性，并且还对电力的参数监测带来一定的影响。对于以上的现象，我们要开发出一种高精度并且安全可靠的多功能性仪表，这种电力仪表可以快速的对电力数据和质量进行监测。本文主要根据STM32进行设计的仪表是根据许多的用户实际需求设计的。关键词：基于STM32技术；多功能电力仪表；设计与实现；随着人们生活水平的提升，对于电力的需求量逐渐的增加，对电力系统造成了一定的影响。为此为了能够满足人们生活的需求，增强用户的用电量，保障用电的质量，为电力系统的发展提供更多的质量支撑。特别设计了在STM32技术支撑下的多功能电力仪表。这种电力仪表的使用，可以对每个用户的电力数据进行详细的记录。并且这种电力仪表的使用，可以增强用户的用电量，保证用户用电的质量，对电力系统的损害也会逐渐的降低。本文主要针对基于STM32的多功能电力仪表的设计与实现进行了主要的探究。一、基于STM32的多功能电力仪表的概念和发展现状通常我们所说的多功能电力仪表也可以叫做电力监测仪表，这种仪表主要是对用户的用电信息进行获取、处理和分析，并且还要根据分析的结果作出控制的一种电力工具。它的主要功能包括对电流和电压的测量及其显示，还能够对测量的数据进行分析。STM32技术的应用和对系统的改善，带动了电力仪表结构上的改变，对常规仪表的电子线路进行了改善，打造成为了一种新时代的具有智能化的电子仪表。基于STM32多功能电力仪表，就目前的发展状况来看，由于各个厂家的生产设备的智能化水平不同，对于电力仪表的基础功能方面就是对数据进行测量和显示都能够实现，可以让用户直接的了解线路是否正常。如果相关的用户还想要更多的功能，厂家可以提供相应的接口，通过设置相应的阀门来连接报警装置，或者是可以发出相应的指令。就多功能电力仪表的市场方面而言，这种多功能电力仪表的智能化程度还不高，需要进行进一步的完善和改进。随着科学技术的发展，基于ST M32的多功能电力仪表的发展水平将会迈上一个崭新的台阶。二、基于STM32技术多功能电力仪表的设计 2.1多功能电力仪表的硬件设计在对电力仪表的硬件设备选择上我们主要采用的是对STM32芯片的使用。 STM32芯片是一个内核控制器，它主要是基于ARM7和ARM9进行的设计。研制这种系列的微控制器的主要目的是为了能够提高工作时的性能以及降低工作室对功率的损耗，与平常我们所使用的微控制器相比较，它具有一定的优越性，主要的优越性体现在就有很强的精密性，外部设备比较完善，布局分配比较精密，对于设备的放置比较紧密，它具有12个高精度的转换器，在一定的条件上还能够同时进行工作，具有多种转换模式，功能性比较强。还有一定的可靠性，虽然外设布局比较精密，但是同样对可靠性有很高的要求。因为外挂的器件比较多，所以还要保持高度的可靠性很难。STM32技术的投入使用，这项技术具有比较强的硬件电路，对于低电压的一系列监测工作都有很大的帮助。同时它还具备很强的安全性能，可以保证在信息时代传递信息的安全性。如果对电路信息数据传递

基于STM32F103的三相智能电表设计

基于STM32F103的三相智能电表设计作者：王冠陈利来源：《电脑知识与技术》2018年第22期摘要：该文主要介绍基于ST公司推出的STM32F103为MCU的新型三相智能电表的设计方案。该电能表主要实现三相电的电压、电流、功率因素、正反向有用功、正反向无用功等参数的计量与检测。ATT7022C计量芯片对三相电进行检查与电能计量，把结果通过内部总线传给核心控制器STM32F103，经过STM32F103处理后进行数据的存储，并把结果输出到显示控制芯片DS3231，在该芯片控制下利用LCD液晶显示屏进行显示。同时本表还配置了RS485、RS232、红外线通信接口，借助RS485、RS232通信接口和网络，电能表与上位机通信，从而实现了远程智能抄表；对于无网络偏远地区用电用户，抄表员使用掌机，借助红外线接口与电能表通信，快速便捷的完成抄表工作。关键词：智能电表；STM32F103；ATT7022C；DS3231；计量中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）22-0219-03 1 引言 21世纪以来，随着我国经济的快速发展，企业、工厂、机关、居民等对电能的需求量也急剧的增加。电能表作为供电部门和用电用户之间计量的唯一工具，其地位和作用尤为重要。传统的感应电表存在不稳定、计量精确度差、不可靠等缺点，更不能检测到用户偷电现象，需要抄表员逐表抄记，抄表效率极低，带来人力、物力的极大浪费。随着国家信息化技术的高速发展、人工成本的日益增高，具备远程抄表功能的高精度、高可靠性的智能电表在市场中的应用日益广泛。本文设计的三相电表以STM3231F103芯片为核心控制处理器，通过高精度计量芯片 ATT7022C进行计量，借助芯片DS3231控制显示。完成了三相电压、三相电流、功率因素、正反向有功，正反向无功等计量数据的显示和远程抄读。 2 智能电表系统设计整体三相电表设计分为2大部分，分别是主板和底板构成。主板主要由核心控制处理器STM3231F103、数据存储芯片AT45DB161E， RTC显示控制芯片DS3231、液晶显示屏、相应按键开关、串行通信接口等组成；底板是由计量芯片ATT7022C，互感器，电源模块等组成。智能电表系统设计图如图1所示。 2.1 主板设计

基于STM32的远程无线抄表系统的设计

基于STM32的远程无线抄表系统的设计随着国民经济和电力事业的迅速发展，一户一表制已基本普及。但低压电力用户由于数量多，地域分布广，电力公司的抄表工作量相当大。本文旨在提供一种低成本、高可靠地实现公共事业收费自动化和小区物业管理智能化的技术应用。通过对远程无线抄表系统的功能分析，针对抄表系统中数据集中器进行了设计。抄表集中器的设计包括了硬件设计和软件设计两大模块。其中硬件设计中采用STM32F103ZET6芯片为集中器的CPU，并设计了其相关的外围电路，完成了基于SIM300C的GPRS 通信和RS-485总线通信两部分电路的设计。软件部分，介绍了集中器的程序设计思想，并给出了主程序和SIM300C子程序以及电能表数据采集处理子程序目录 1 引言 (2) 1.1本课题的研究目的和意义........................................................................................................................ .2 1.2国内外远程自动抄表系统的发展及现状 .................................................................. 错误!未定义书签。 1.2.1 国外发展现状 (3) 1.2.2国内发展现状: (3) 1.3 本课题的主要研究内容 (4) 1.4 本章总结 (4) . 2.1 设计原则 (4) 2.1.1可靠性原则 (4) 2.1.2准确度原则 (5) 2.1.3实用性原则 (5) 2.1.4智能化原则 (5) 2.2远程抄表系统总体设计 (5) 2.3 集中器整体结构设计 (6) 2.4 本章总结 (7) 3 集中器硬件电路设计 (7) 3.1 集中器CPU介绍 (7) 3.1.1管脚图及主要引脚介绍 (7) 3.2 CPU外围模块电路设计 (9) 3.2.1外部存储电路设计 (9) 3.2.2振荡电路设计 (10) 3.2.3复位电路设计 (11) 3.3 LCD触摸屏模块电路设计 (11) 3.3.1 触摸屏控制电路设计 (12) 3.3.2 LCD液晶接口电路设计 (13) 3.4电源电路设计 (14) 3.5本章总结 (16) 4 GPRS通信电路设计 (16) 4.1 GPRS网络特点 (16) 4.2 GPRS模块SIM300C的介绍 (18) 4.3 GPRS电路设计 (18) 4.3.1 SIM300C接口电路设计 (19) 4.3.2 指示电路设计 (20)