鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 董榮偉

基于STM8的交流電壓檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 董榮偉

本文針對交流電壓測量，設(shè)計(jì)了一種基于STM8的交流電壓檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用運(yùn)算放大器等對交流信號進(jìn)行處理后輸入STM8中內(nèi)置的ADC，實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，通過軟件調(diào)試記錄測量數(shù)據(jù)并繪制曲線，結(jié)果表明，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單，技術(shù)指標(biāo)滿足需求，具有較好的使用價值。

交流電壓；STM8；ADC

引言

我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速，對電力的需求也逐漸增加，同時對電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精確性、實(shí)時性、可靠性等多個方面的指標(biāo)都有了更高的要求[1]。因此，本文提出基于STM8的交流電壓檢測系統(tǒng)，利用STM8L152C6T6單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對交流電壓的采集，通過計(jì)算得到交流信號的有效值。

1 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

1.1 STM8L152C6T6主控制電路

本文采用STM8L152C6T6芯片作為主控制器[2]，該芯片擁有0.35uA最低功耗模式和180uA/MHz動態(tài)運(yùn)行模式，是一個多功能8位微控制器，其片上提供了實(shí)時時鐘和增強(qiáng)型復(fù)位功能，并將讀寫同步的DMA、EEPROM、快速數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器整合在了一起，STM8L152C6T6主控電路如圖1所示。

圖1 STM8L152C6T6主控電路

1.2 交流電壓處理電路

STM8L152C6T6芯片無法處理直接交流信號，需要對交流電壓進(jìn)行處理，本文設(shè)計(jì)交流電壓處理電路如圖2所示。

圖2 交流電壓處理電路

220V交流電壓經(jīng)電流互感器后利用電阻將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，然后經(jīng)過集成運(yùn)放電路將電壓信號轉(zhuǎn)變成STM8L152C6T6芯片內(nèi)部ADC可處理的電壓范圍后連接至控制器芯片引腳PF0。

2 電壓檢測軟件設(shè)計(jì)

本文通過設(shè)置STM8L152C6T6芯片內(nèi)部ADC，定時2us采樣350個點(diǎn)后，尋找所有采樣點(diǎn)的基準(zhǔn)電壓后，分別減去基準(zhǔn)電壓，獲得正、負(fù)采樣數(shù)據(jù)，尋找過零點(diǎn)并標(biāo)記完整周期后，計(jì)算有效值[3]，具體流程圖如圖3所示。

圖3 軟件流程圖

3 試驗(yàn)調(diào)試結(jié)果

通過在線程序調(diào)試窗口記錄數(shù)據(jù)，并繪制曲線，驗(yàn)證測量效果，效果如圖4所示，所有數(shù)據(jù)均可構(gòu)成完整的正弦波，只需要擴(kuò)大相應(yīng)的倍數(shù)，即可得到真實(shí)的電壓值。

圖4 采集電壓曲線

4 結(jié)束語

本文介紹了交流電壓檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用ST公司生產(chǎn)的STM8控制芯片內(nèi)含的ADC采集電壓信號，有效簡化硬件設(shè)計(jì)流程，節(jié)約成本。結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性及檢測精度，符合當(dāng)前市場應(yīng)用需求。

[1]季力.基于STM32芯片的電參數(shù)測量與數(shù)據(jù)傳輸[J].自動化與儀器儀表,2010(3)：137-139.

[2]You-You X U,Wei Z.Design of Dynamic Password Electronic Lock Based on STM8L MCU[J].Modern Computer, 2015.

[3]許艷惠.智能化數(shù)字工頻有效值多用表的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].微計(jì)算機(jī)信息,2008(4)：153-154.

董榮偉，1989年出生，江蘇鹽城人，碩士研究生，研究方向：計(jì)算機(jī)智能控制及無線傳感網(wǎng)絡(luò)。