基于ARM和以太网的远程电参数测量技术研究

1、基于arm和以太网的远程电参数测量技术研究 针对目前各地用电及收费管理不便的问题，文中讨论了基于和以太网的远程电参数测量技术。该技术主要用于对电参数的采集和存贮。主控制器采纳32位的arm微处理器f103v，接口硬件设计协作上位机显示电参数。上位机采纳的datasocket枝术编写实现显示功能。通过上下位机的结合，完成电能的计量，进而便利收费管理。随着人们用电管理方式逐步、向着越发智能、高效和网络化的充实。文中结合网络技术，采纳高性能的以太网控制芯片w5100，利用专用的电能计量芯片cs5460a讨论了电参数的远程传输。通过w5100嵌入以太网，可以实现数据的远程传输，有效地将经cs5460a

2、采集的值、值及功率值传送至pc，较好地完成了电能计量和收费管理。1 系统总体计划设计设计采纳 logic公司专用的电能计量芯片cs5460a、wiznet公司生产的以太网控制器w5100、st公司推出的stm32f103v作为cpu，以及显示、网络911105a、rj45接口等。系统框图1所示。图1 系统框图2 系统硬件设计2.1 w5100及cs5460aw5100是一款多功能的单片网络接口芯片，内部集成10/100以太网控制器，主要应用于高集成、高稳定、低成本的系统中，可以实现没有操作系统的internet衔接。w5100内部集成了全硬件的且经过多年实践验证的tcp/ip协议栈，同时内部还

3、集成有16 kb存储器用于数据传输。cs5460a是一个包含两个模数转换器()、功率计算功能、电能到频率转换器、高速电能计算功能和一个串行接口的高度集成的模数转换器。它可以精确测量瞬时电压，电流和计算有功电能、无功功率、瞬时功率、irms、vrms，用于研制开发单相、2线和3线电表。为便于与外部控制器间的信号传输，cs5460a集成有一个容易的三线穿行接口，该串口与spitm兼容。2.2 前端调理设计利用互感器与精密网络组成的调理电路，将电压和电流转换成为芯片可以接受的小电压、电流信号，该计划设计容易、精度高，且实现了芯片与电网隔离，保证了芯片的平安，硬件电路2所示。图2 前段调理电路2.3

4、数据测量及采集2.3.1 电流和电压测量cs5460a可以利用电压互感器或组织比较大的分压电阻测量电压，用法价格比较低的电流互感器或分流器测量电流。cs5460a具有功率计算引擎和电能-脉冲转换双通道adc。电压通道输入引脚vin±，两端输入一电压信号波，经10倍增益放大，再通过2 nd调制数字化。同时，电流通道输入引脚iin±两端输入一电压信号波，为适应不同电平的输入电压，电流通道集成有一个增益可编程放大器(pga)，使输入电平量程可选为±250 m vrms或±50 m vrms。通过4th调制器来数字化。两个调制器的采样速率为mclk/8。两个通道

5、都提供了一个可选的高通，加入信号通路，以在vrms/irms有功功率之前除去电流电压信号中的直流成分。数字滤波器输入字是基于dc偏移量调节和增益校准。校准后测量的瞬时电压，电流是有效的。rms值是利用最近的n格瞬态电压/电流采样值计算，这些值可以从irms和vrms寄存器中读出3 通信接口的软件设计上位机的软件设计部分，采纳labview的datasocket技术编写，datasocket能便利地实现测试中断和现场仪器之间的数据交换，同时满足时采取、平安性的指标要求。系统软件流程图3所示。图3 系统软件流程图3.1 客户端接收服务器发出的数据客户端接收服务器发出的数据即datasocket，读

6、取w5100内部寄存器所存储数据的应用程序框图4所示。图4 接受数据回路的设计数据经服务器w5100上传，经datasocket read控件读取再发送给远程控制面板，先在datasocket read侧解释数据类型，或由变体值数据转换节点variant todata转换数据类型，并在pc显示，所显示数值与服务器端发送的所采集的数据全都，达到了远程监控测试系统给的目的，同时用一个写测量文件(write labviewmeasurement file express vi)来保存数据以便利存取和查看。在框图里，“connection in”输入的是w5100所保存的url，而数值显示控件显示所测

7、得的电参数。显示和保存历史数据程序框图5所示。图5 读取你是数据程序框图3.2 客户端给服务器传输数据写模块的核心是datasocket write.vi，它在工作前需要指定url地址，vi每次从上一步接收数据后形成数据包并发送到目的地址。可以把通过datasocket read读取到的并已经保存的历史数据经datasocket write将数据写入到服务器，而服务器端则通过datasocket read从服务器上读取远程控制信号，然后按照控制信号功能实现不同的控制功能，举行显示并保存。程序框图6所示。图6 发送数据回路的设计4 实现过程及设计结果详细实现过程为：前端电路调理模块把所输入的大电压信号改变为cs5460a可以接受的小电压信号，以差模电压或电流的形式输入进去，cs5460a按照采样电路输入的瞬时电压、瞬时电流及瞬时功率由spi串口传送至主控制器stm32f103，电压或电流信号通过stm32f103丰盛的外围接口举行输入或通过外部databus输入，然后再用stm32处理器对传输的电流或电压数据举行预处理，再通过spi接口把数据传递给w51 00芯片以完成网络协议的处理，最后通过网络衔接端口把信号传输到pc机，从而实现远程人机互动。5 结束语以基于arm m3的微处理器stm32f103vet6为主控制器，通过电量测量专用芯片c