自动化专业无功补偿论文

1、PAGE PAGE III PAGE IV摘 要随着经济的发展和人们生活水平的提高，各行各业对供电可靠性和供电质量提出了更高的要求。由于配电网处于电网的末端，用户多为低压用户，许多用电器的功率因数很低，且不带补偿装置，这给电网带来很大的功率负担和额外线损，为了维护电力系统稳定、保证电能质量和安全运行，对电网末端变压器进行就地无功补偿很有必要。本文利用专用三相电能专用芯片ATT7022B为核心构成的采样控制器，实时检测电网的电压、电流，有功、无功、功率因数，根据用电负荷情况，通过51单片机控制电容器组的自动投、切，实现无功功率的无功补偿，并利用12232液晶显示器显示当前的有功、无功、功率因数等

2、参数。关键字：功率因因数，无功补补偿，ATTT7022BB，单片机AbstracctAlong wwith eeconommy of the ddeveloopmentt and peoplle livve a hhorizoontal exalttationn, eveery trrade pput foorwardd a hiigher requeest too the powerr suppply crredibiility and tthe poower ssupplyy quallity.IIn ordder too goinng toggetherr withh the bitte

3、er endd thatt the chargged baarbed wire net iis plaaced iin chaarged barbeed wirre nett, cusstomerr muchh is llow-prressurre cusstomerr, manny powwers ffactorrs whiich usse an electtric aappliaances are vvery llow, aand doont ttake rrepairr deviice, tthis bbringss charrged bbarbedd wiree net very bi

4、g ppower burdeen witth addditionnal liine , for tthe saake off mainntenannce ellectriic powwer syystem stabiility, assuurancee elecctric powerr quallity aand saafety circuulate, to tthe chhargedd barbbed wiire neet bittter eend trransfoormer carryy on rright on thhe spoot witthout achieevemennt thee

5、 repaair haas a nnecesssity vvery mmuch.TThis ttext mmakes use oof apppropriiationn threee muttuallyy the chip ATT70022 off the electtric ppower approopriattion BB is ccore cconstiitute of saample contrrollerr, sollid hoour exxaminee the electtric vvoltagge, ellectriic currrent of chhargedd barbbed

6、wiire neet, haave a greatt achiievemeent, hhave nno achhievemment, powerr facttor, aaccordding tto usee elecctriciity too carrry a ccircummstancce, paass 511 singgle sllice mmachinne conntrol capaccitor set oof auttomatiic hurrl, sllice, carryy out to haave noo achiievemeent poower oof witthout achi

7、eevemennt commpensaate, aand maake usse of 122322 liquuid crrystall dispplays maniffestattion tto havve a ggreat achieevemennt at preseent, hhave nno achhievemment, powerr facttor ettc. Keywordds: Poower FFactorr,Var Compeensatee,ATT77022B,Singlle Chiip MiccrocommputerrPAGE 96目录TOC o 1-2 h z u HYPER

8、LINK l _Toc170281775 1 绪论 PAGEREF _Toc170281775 h 11 HYPERLINK l _Toc170281776 1.1 无功功补偿的意义义 PAGEREF _Toc170281776 h 1 HYPERLINK l _Toc170281777 1.2 静止止无功补偿技技术的发展 PAGEREF _Toc170281777 h 2 HYPERLINK l _Toc170281778 1.3 课题题来源及主要要研究内容 PAGEREF _Toc170281778 h 4 HYPERLINK l _Toc170281779 2 功率因数 PAGEREF

9、_Toc170281779 h 6 HYPERLINK l _Toc170281780 2.1 功率因因数的定义 PAGEREF _Toc170281780 h 6 HYPERLINK l _Toc170281781 2.2 功率因因数的意义 PAGEREF _Toc170281781 h 7 HYPERLINK l _Toc170281782 3 系统的芯片片介绍 PAGEREF _Toc170281782 h 11 HYPERLINK l _Toc170281783 3.1 DSPP(ATT77022B)芯片介绍 PAGEREF _Toc170281783 h 11 HYPERLINK l

10、 _Toc170281784 3.2 单片机机介绍 PAGEREF _Toc170281784 h 16 HYPERLINK l _Toc170281785 3.3 LCDD 液晶显示示器 PAGEREF _Toc170281785 h 20 HYPERLINK l _Toc170281786 4 硬件的系统统设计 PAGEREF _Toc170281786 h 27 HYPERLINK l _Toc170281787 4.1数据采集集系统的设计计 PAGEREF _Toc170281787 h 27 HYPERLINK l _Toc170281788 4.2控制器的的硬件设计 PAGEREF

11、 _Toc170281788 h 30 HYPERLINK l _Toc170281789 4.3系统的特特点 PAGEREF _Toc170281789 h 37 HYPERLINK l _Toc170281791 5 总结与展望望 PAGEREF _Toc170281791 h 39 HYPERLINK l _Toc170281792 5.1总结 PAGEREF _Toc170281792 h 339 HYPERLINK l _Toc170281793 5.2展望 PAGEREF _Toc170281793 h 339 HYPERLINK l _Toc170281794 参考文献 PAGE

12、REF _Toc170281794 h 400 HYPERLINK l _Toc170281795 致谢 PAGEREF _Toc170281795 h 41 HYPERLINK l _Toc170281796 附录 1英文文文献 PAGEREF _Toc170281796 h 42 HYPERLINK l _Toc170281797 附录2中文翻译译 PAGEREF _Toc170281797 h 54 HYPERLINK l _Toc170281798 附录3设计原理理图 PAGEREF _Toc170281798 h 64山东科技大学本科设计(论文)1 绪论1.1 无功功补偿的意义义国民

13、经济的高速速发展和人民民生活水平的的不断提高带带来了电力负负荷的高速增增长。尤其是是近两、三年年来，由于电电力负荷增长长迅猛，而发发电装机容量量和输配电能能力不足，造造成全国近220个省市电电力供应紧张张，部分省市市出现限电拉拉闸 1。与此同时时，随着电力力市场的开放放，电力用户户对电能质量量的要求也在在提高；电力力生产与供应应企业也比以以往任何时候候都重视电力力系统运行的的经济性。电力系统运行的的经济性和电电能质量与无无功功率有重重大的关系。无无功功率是电电力系统一种种不可缺少的的功率。大量量的感性负荷荷和电网中的的无功功率损损耗，要求系系统提供足够够的无功功率率，否则电网网电压将下降降，电

14、能质量量得不到保证证。同时，无无功功率的不不合理分配，也也将造成线损损增加，降低低电力系统运运行的经济性性。无功功率从何而而来？显然，发发电机提供的的无功功率相相对负荷和网网络对无功功功率的需求来来说只是“杯水车薪”，仅仅依靠靠发电机提供供无功功率也也是极不经济济的。无功功功率最主要的的来源是利用用各种无功功功率补偿（以以下简称无功功补偿）设备备在电力系统统的各个环节节进行无功补补偿。因此，无无功补偿是电电力系统的重重要组成部分分，它是保证证电能质量和和实现电力系系统经济运行行的基本手段段。低压电力用户量量大面广，其其负荷的功率率因数又大都都比较低，因因此在低压电电网中进行无无功功率的就就地补

15、偿是整整个电力系统统无功补偿的的重要环节。低压电网的无功功补偿主要采采用并联电容容器进行，它它包括固定电电容器（FCC）补偿和自自动投切电容容器的动态补补偿以及两者者混合补偿等等方式。 电力负负荷是随时变变化的，所需需要的无功功功率也是随时时变化的，为为了维持无功功平衡，要求求无功补偿设设备实行补偿偿，即要根据据无功负荷的的变化及时投投切电容器。以以往的低压动动态无功补偿偿设备以机械械开关（接触触器）作为电电容器的投切切开关，机械械开关不仅动动作速度慢，而而且会产生诸诸如涌流冲击击、过电压、电电弧重燃等现现象，开关本本身和电容器器都容易损坏坏。据调查，我我国过去使用用的自动投切切电容器无功功补

16、偿装置在在使用3年后后损坏率达775。随着电力电子技技术和微机控控制技术的迅迅速发展和广广泛应用，出出现了智能型型的动态无功功补偿装置。这这种以电力电电子器件作为为无功器件（电电容器、电抗抗器）的控制制或开关器件件的动态无功功补偿装置被被称为静止无无功补偿装置置（SVC：Statiic Varr Comppensattor）。SVC是动态无无功补偿技术术的发展方向向，它正成为为传统无功补补偿装置的更更新换代产品品。正因为如如此，本课题题选择这一技技术领域进行行研究。1.2 静止止无功补偿技技术的发展1.2.1 静静止无功补偿偿的作用与类类型 对电力力系统中无功功功率进行快快速的动态补补偿，可以

17、实实现如下的功功能： （1）对对动态无功负负荷的功率因因数校正。 （2）改改善电压调整整。 （3）提提高电力系统统的静态和动动态稳定性，阻阻尼功率振荡荡。 （4）降降低过电压。 （5）减减少电压闪变变。 （6）阻阻尼次同步振振荡。 （7）减减少电压和电电流的不平衡衡。 应当指指出，以上这这些功能虽然然是相互关联联的，但实际际的静止无功功补偿装置往往往只能以其其中某一条或或某几条为直直接控制目标标，其控制策策略也因此而而不同。此外外，这些功能能有的属于对对一个或几个个在一起的负负载的补偿效效果（负载补补偿），有的的则是以整个个输电系统性性能的改善和和传输能力的的提高为目标标（输电补偿偿），而改善

18、善电压调整，提提高电压的稳稳定度，则可可以看作是两两者的共同目目标。在不同同的应用场合合，对补偿装装置容量的要要求也不一样样。以电弧炉炉、电解、轧轧机等大容量量工业冲击负负荷为直接补补偿对象的无无功补偿装置置，要求的容容量较小，而而以电力系统统性能为直接接控制目标的的系统用无功功补偿装置，则则要求具有较较大的容量，往往往达到几十十或几百兆乏乏。 早期的的无功补偿装装置的典型代代表是同步调调相机。同步步调相机能进进行动态的无无功补偿，至至今在无功补补偿领域中还还在使用，而而且随着控制制技术的进步步，其控制性性能还有所改改善。但同步步调相机是一一种旋转的机机械，其损耗耗、噪声都很很大，它正被被静止

19、无功补补偿装置（SSVC）所取取代。 SVCC近年来获得得了很大发展展，已广泛用用于输电系统统和供电系统统的无功补偿偿。早期的SSVC是饱和和电抗器（SSR）型的，尽尽管它具有静静止型的优点点，但它需要要工作在饱和和状态，损耗耗和噪声都很很大，而且存存在非线性的的问题，因而而未能占据SSVC的主流流。采用并联联电容器进行行无功补偿有有一系列的优优点，因而在在电力系统的的无功补偿中中获得广泛应应用。 并联电电容器补偿可可采用固定电电容器（FCC）补偿和开开关投切电容容器的自动补补偿。前者是是不能调节的的，不能进行行动态补偿；后者用开关关投切电容器器，能进行动动态无功补偿偿。传统的电电容器动态无无

20、功补偿装置置采用机械开开关（接触器器或断路器）投投切电容器。机机械开关的开开关速度较慢慢，不可能快快速跟踪负荷荷无功功率的的变化；而且且投切电容器器时常会引起起较为严重的的冲击涌流和和操作过电压压，这样开关关触头易受电电弧作用而损损坏，而且可可能使电容器器承受过电压压而击穿。 随着电电力电子技术术的迅速发展展，晶闸管开开始用于SVVC装置中，出出现了晶闸管管控制电抗器器（TCR）和和晶闸管投切切电容器（TTSC）这两两种基本结构构型式的SVVC，以及它它们的混合装装置，如TCCRTSCC、TCRFC等。使用晶闸管对无无功器件（电电容器和电抗抗器）进行投投切或控制的的优点是响应应速度快，可可以频

21、繁投切切。因此，使使用晶闸管的的静止无功补补偿装置近年年来发展很快快，静止无功功补偿装置（SSVC）这个个词往往专指指使用晶闸管管等电力电子子开关器件的的静止无功补补偿装置。1977年，美美国GE公司司首次在实际际电力系统中中演示运行了了其使用晶闸闸管的静止无无功补偿装置置。19788年，在美国国电力研究院院（EPRII）的支持下下，西屋电气气公司（Weestingghousse Eleectric CCorp）制造造的使用晶闸闸管的静止无无功补偿装置置投入实际运运行。随后，世世界各大电气气公司都竞相相推出了各具具特点的系列列产品。我国国也先后引进进了数套这类类装置。由于于使用晶闸管管的静止无

22、功功补偿装置具具有优良的性性能，所以，自自20世纪880年代以来来，在世界范范围内其市场场一直在迅速速而稳定地增增长，已占据据静止无功补补偿装置的主主导地位。1.3课题来源源及主要研究究内容1.3.1 课课题来源本课题是针对国国内现有的电电容器自动投投切装置存在在下列问题而而提出的：（1）采用接触触器或断路器器作投切开关关，无法实现现零电压（电电网电压与电电容器电压之之差）投切，这这样会产生很很大的涌流冲冲击，容易损损坏电力电容容器和投切开开关等设备。（2）采用机械械开关投切无无法实现分相相投切，这样样在三相负荷荷不平衡时达达不到补偿效效果，并可能能出现某些相相过补偿。（3）投切判据据单一，通

23、常常根据以下五五种方法之一一来对电容器器进行投切：电网电压高高低、无功功功率方向、功功率因数大小小、负荷电流流大小、昼夜夜时间划分。很很明显，这种种投切方式无无法做到最优优化补偿，有有时还会出现现过补偿。以以功率因数作作为投切判据据的无功补偿偿装置，在小小负荷情况下下会出现投切切振荡。1.3.2 主主要研究内容容1.功率因数的的检测技术2.无功补偿的的控制方案3.专用芯片DDSP(ATTT70222B)的技术术性能、与单单片机的接口口及读写技术术。4.单片机自动动补偿控制方方案。2 功率因数2.1 功率因因数的定义在交流电路中，电电压与电流之之间的相位差差()的余弦叫叫做功率因数数，用符号cc

24、os表示，在数数值上，功率率因数是有功功功率和视在在功率的比值值，即 功率因数数的大小与电电路的负荷性性质有关， 如白炽灯泡泡、电阻炉等等电阻负荷的的功率因数为为1，一般具具有电感或电电容性负载的的电路功率因因数都小于11。功率因数数是电力系统统的一个重要要的技术数据据。功率因数数是衡量电气气设备效率高高低的一个系系数。功率因因数低，说明明电路用于交交变磁场转换换的无功功率率大， 从而降低了了设备的利用用率，增加了了线路供电损损失。所以，供供电部门对用用电单位的功功率因数有一一定的标准要要求。 (1) 最基本分析析：拿设备作作举例。例如如：设备功率率为100个个单位，也就就是说，有1100个单

25、位位的功率输送送到设备中。然然而，因大部部分电器系统统存在固有的的无功损耗，只只能使用700个单位的功功率。很不幸幸，虽然仅仅仅使用70个个单位，却要要付100个个单位的费用用。在这个例例子中，功率率因数是0.7 (如果大部部分设备的功功率因数小于于0.9时，将将被罚款)，这这种无功损耗耗主要存在于于电机设备中中(如鼓风机机、抽水机、压压缩机等)，又又叫感性负载载。功率因数数是电能的计计量标准。 (22) 基本分分析：每种电电机系统均消消耗两大功率率，分别是真真正的有功功功率(叫千瓦瓦)及电抗性性的无功功率率。功率因数数是有功功率率与视在功率率间的比率。功功率因数越高高，有功功率率与视在功率率

26、间的比率便便越高，系统统运行则更有有效率。 (3) 高级分析析：在感性负负载电路中，电电流波形峰值值在电压波形形峰值之后发发生。两种波波形峰值的分分隔可用功率率因数表示。功功率因数越低低，两个波形形峰值则分隔隔越大。无功功功率补偿能能使两个峰值值逐渐接近在在一起，从而而提高系统运运行效率。2.2 功率因因数的意义2.2.1功率率因数对电气气设备的影响响 功率因数是交流流电路的重要要技术数据之之一。功率因因数的高低，对对于电气设备备的利用率和和分析、研究究电能消耗等等问题都有十十分重要的意意义。在二端网络中消消耗的功率是是指平均功率率，也称为有有功功率，它它等于 由此可以看出，电电路中消耗的的功

27、率P，不仅取决决于电压V与电流I的大小，还还与功率因数数有关。而功功率因数的大大小，取决于于电路中负载载的性质。对对于电阻性负负载，其电压压与电流的位位相差为0，因此，电电路的功率因因数最大（）；而纯电感电电路，电压与与电流的位相相差为2，并且是电电压超前电流流；在纯电容容电路中，电电压与电流的的位相差则为为（2），即电流流超前电压。在在后两种电路路中，功率因因数都为0。对于一般般性负载的电电路，功率因因数就介于00与1之间。一般来说，在在二端网络中中，提高用电电器的功率因因数有两方面面的意义，一一是可以减小小输电线路上上的功率损失失；二是可以以充分发挥电电力设备（如如发电机、变变压器等）的的

28、潜力。因为为用电器总是是在一定电压压U和一定有功功功率P的条件下工工作，由公式式 可知，功率因数数过低，就要要用较大的电电流来保障用用电器正常工工作，与此同同时输电线路路上输电电流流增大，从而而导致线路上上焦耳热损耗耗增大。另外外，在输电线线路的电阻上上及电源的内内组上的电压压降，都与用用电器中的电电流成正比，增增大电流必然然增大在输电电线路和电源源内部的电压压损失。因此此，提高用电电器的功率因因数，可以减减小输电电流流，进而减小小了输电线路路上的功率损损失。2.2.2功率率因数对电力力系统的影响响功率因数过低，对对电力系统的的影响很大，而而尤其对电网网企业影响最最大： (1)当用户户功率因数

29、偏偏低时，需要要从网上吸收收无功功率，这这样发电机组组就要多发无无功，而发无无功也是需要要能量的，它它少发了有功功，相当于降降低了发电机机的出力； (2)无功负负荷在网上传传送，白白占占用了输、变变、配电设备备的资源，使使上述设备利利用率降低，而而设备运行效效率是以有功功计算的，因因而它使设备备达不到额定定功率，功率率降低；为达达到规定的功功率，就要增增大设备容量量，提高了设设备投资额； (3)无功影影响电压，无无功的传输和和大量消耗，使使系统电压不不能满足要求求，线路未端端会电压很低低，造成设备备不能起车或或达不到额定定功率； (4)无功的的缺乏，会使使线路及电气气设备中的电电流增大，使使损

30、耗增大，即即线损增加，增增大电费支出出。 用电者是11千瓦的负载载，那么不管管功率因数是是0.5，还还是0.9，他他工作1小时时实际上电表表显示都是11度电，而国国家规定是按按有功电量收收费电费。 正正是因为上面面4点原因，用用户功率因数数是0.5，或或是0.9，在在线路上的损损耗却是不一一样的，如果果各个用户功功率因数都低低，合在一起起就不的了了了，因而要求求用户无功功功率“就地补偿”，自己补偿偿自己的。2.2.3 补补偿的结果根据检测自然平平均功率因数数在0.7000.855之间。企业业消耗电网的的无功功率约约占消耗有功功功率的600%90%,如果把功功率因数提高高到0.955左右，则无无

31、功消耗只占占有功消耗的的30%左右右。由于减少少了电网无功功功率的输入入，会给用电电企业带来效效益。11、节省企业业电费开支。提提高功率因数数对企业的直直接经济效益益是明显的，因因为国家电价价制度中，从从合理利用有有限电能出发发，对不同企企业的功率因因数规定了要要求达到的不不同数值，低低于规定的数数值，需要多多收电费，高高于规定数值值，可相应地地减少电费。可可见，提高功功率因数对企企业有着重要要的经济意义义。2、提提高设备的利利用率。对于于原有供电设设备来讲，在在同样有功功功率下，因功功率因数的提提高，负荷电电流减少，因因此向负荷传传送功率所经经过的变压器器、开关和导导线等供配电电设备都增加加

32、了功率储备备，从而满足足了负荷增长长的需要；如如果原网络已已趋于过载，由由于功率因数数的提高，输输送无功电流流的减少，使使系统不致于于过载运行，从从而发挥原有有设备的潜力力；对尚处于于设计阶段的的新建企业来来说则能降低低设备容量，减减少投资费用用，在一定条条件下，改善善后的功率因因数可以使所所选变压器容容量降低。因因此，使用无无功补偿不但但减少初次投投资费用，而而且减少了运运行后的基本本电费。 3、降低系系统的能耗补偿前后后线路传送的的有功功率不不变，P= IUCOSS，由于COOS提高，补偿偿后的电压UU2稍大于补补偿前电压UU1,为分析析问题方便，可可认为U2U1从而导导出I1COOS1=

33、I2CCOS2。即I11/I2= COS2/ COOS1,这样线线损 P减少少的百分数为为：P%= (1-I222/I12)100%=（1- CCOS21/ COOS22） 100%当功率因数数从0.7000.855提高到0.95时，由由(2)式可可求得有功损损耗将降低220%455%。 4、改善电电压质量。以以线路末端只只有一个集中中负荷为例，假假设线路电阻阻和电抗为RR、X,有功功和无功为PP、Q,则电电压损失U为：U=（PRR QX）/UUe10-3(KV) 两两部分损失：PR/ Ue输送有功负负荷P产生的的；QX/UUe输送无功负负荷Q产生的的；配电线路路：X=（224）R，U大部分为

34、输送无功负荷Q产生的变压器：X=（510）R QX/Ue=(510) PR/ Ue 变压器U几乎全为输送无功负荷Q产生的。可以看出，若减少无功功率Q,则有利于线路末端电压的稳定，有利于大电动机的起动。因此，无功补偿能改善电压质量（一般电压稳定不宜超过3%）。但是如果只追求改善电压质量来装设电容器是很不经济的，对于无功补偿应用的主要目的是改善功率因数，减少线损，调压只是一个辅助作用。3 系统的芯片片介绍3.1 DSPP(ATT77022B)芯片介绍 目前的的常用的功率率因数的检测测方法：任意意两相的电压压与另一相的的电流之间的的相位差。存在的问题题：因为存在在高次谐波的的作用，过零零检测时存在在

35、多个零点，使使检测的结果果不准确，甚至导致错错误的判断。有有的资料指出出进行滤波处处理，但这样样会使电压产产生相移，导导致结果不准准确。三相电电能专用芯片片ATT70022B采用用的是DSPP基波分离技技术，能够精精确测量三相相的有功、无无功、视在功功率、功率因因数等参数，无无须计算，能能够满足系统统的需要，利利用已有的成成果可以避免免重复劳动。3.1.1 芯芯片特性高精度,在输入入动态工作范范围(10000:1)内内,非线型测测量误差小于于0.1%；有功测量满满足0.2SS、0.5SS，支持IEEC 620053-222，GB/TT178833-19988；无功测量量满足2级、33级，支持I

36、IEC 6220533-23，GBB/T178882-19999；提供供基波、谐波波电能以及总总电能测量功功能；提供视视在电能测量量功能；提供供正向和反向向有功/无功功电能数据；提供有功、无无功、视在功功率参数；提提供功率因数数、相角、线线频率参数；提供电压和和电流有效值值参数；有效效精度优于00.5%；提提供电压、电电流相序检测测功能；提供供三相电压、电电流矢量和之之有效值输出出；提供电压压相序检测功功能；提供电电流相序检测测功能； 提提供三相电流流矢量和之有有效值输出； 提供三相相电压矢量和和之有效值输输出；提供电电压夹角测量量功能；提供供失压判断功功能；具有反反向功率指示示；提供有功功、

37、无功、视视在校表脉冲冲输出；提供供基波有功、基基波无功校表表脉冲输出；合相能量绝绝对值相加与与代数相加可可选；内置温温度测量传感感器；可准确确测量到含 21 次谐谐波的有功 无功和视在在功率；支持持增益和相位位补偿；小电电流非线性补补偿；具有 SPI 接接口 方便与与外部 MCCU 通讯；适用于三相相三线和三相相四线模式；单+5V 供电。3.1.2 功功能简介(1) 是一颗颗高精度三相相电能专用计计量芯片 适适用于三相三三线和三相四四线应用；（22）ATT77022B 集成了六路路二阶 siigma-ddelta ADC 参参考电压电路路以及所有功功率、能量、有有效值、功率率因数以及频频率测量

38、的数数字信号处理理等电。（33）ATT77022B 能够测量各各相以及合相相的有功功率率、无功功率率、视在功率率、有功能量量以及无功能能量，同时还还能测量各相相电流、电压压有效值、功功率因数、相相角、频率等等参数，充分分满足三相复复费率多功能能电能表的需需求。（4）AATT70222B 支持持全数字域的的增益、相位位校正、即纯纯软件校表。有有功、无功电电能脉冲输出出CF1、CCF2 提供供瞬时有功、无无功功率信息息，可以直接接接到标准表表，进行误差差校正。（55）ATT77022B 可以对基波波有功、无功功功率进行测测量，提供脉脉冲输出 CCF3 和 CF4 提提供瞬时基波波有功功率以以及基波

39、无功功功率信息，可可直接用于基基波的校。（66）ATT77022B 提供两类视视在能量输出出，RMS 视在能量以以及 PQSS 视在能量量，CF3 和 CF44 也可被配配置为视在能能量脉冲输。AATT70222B 提供供一个 SPPI 接口，方方便与外部 MCU 之之间进行计量量参数以及校校表参数的传传递。所有计计量参数都可可以通过 SSPI 接口口读出。（77）ATT77022B 内部的电压压监测电路可可以保证加电电和断电时正正常工作。.3.1.3 电电源监控电路路 ATT70222B 片内包包含一个电源源监控电路，连连续对模拟电电源AVccc 进行监控控。电源电压压低于 4VV时，芯片将

40、将被复位。这这有利于电路路上电和掉电电时芯片的正正确启动和正正常工作。电电源监控电路路被安排在延延时和滤波环环节中，这在在最大程度上上防止了由电电源噪声引发发的错误。如如图3.1所所示，为保证证芯片正常工工作应对电源源去耦，使 AVCC 的波动不超超过 5V。图3.1 电电源监控原理理图3.1.4 系系统复位ATT70222B 提供两两种复位方式式，硬件复位位和软件复位位。硬件复位通过外外部引脚 RRESET 完成，REESET 引引脚内部有 47K 电电阻上拉，所所以正常工作作时为高电平平，当 REESET 出出现大于 220us 的的低电平时，AATT70222B 进入入复位状态，当当 R

41、ESEET变为高电电平时，ATTT70222B 将从复复位状态，进进入正常工作作状态。软件复位通过 SPI 口口完成，当往往 SPI 口写入 00 xD3 命命令后，系统统进行一次复复位，复位之之后 ATTT7022BB 从初始状状态开始运。ATT70222B 在复位位状态下 SSIG 为高高电平，当 ATT70022B 从从复位到工作作状态之后，大大约经过 5500us 左右 SIIG 将从高高电平变为低低电平，此时时芯片开始进进入正常工作作状态，方可可写入校表数数据，一旦写写入校表数据据之后 SIIG 又会立立刻变为高电电平。如3.2图所示示，为ATTT7022BB的复位时序序图：图3.2

42、 AATT70222B的复位位时序图3.1.5 与与单片机的接接口技术ATT70222B 内部集集成了一个 SPI 串串行通讯接口口。ATT77022B 的 SPII 接口采用用从属方式工工作，使用 2 条控制制线和 2 条数据线：CS、SCCLK、DIIN 和 DDOUT，如如图3.3。图3.3 ATT70022B与单单片机的接线线图CS：片选（输输入脚），允允许访问串口口的控制线。CCS 由高电电平变为低电电平时表示 SPI 操操作开始，CCS 由低电电平变为高电电平时表示 SPI 操操作结束。所所以每次操作作 SPI 时 CS 必须出现下下降沿，CSS 出现上升升沿时表示 SPI 操操作

43、结。DIN：串行数数据输入(输输入脚)，用用于把用户的的数据(如数数据/命令/地址等)传传输到ATTT7022BB。DOUT：串行行数据输出(输出脚)，用用于从 ATTT70222B 寄存器器读出数据。SCLK：串行行时钟(输入入脚)，控制制数据移出或或移入串行口口的传输率。上上升沿放数据据，下降沿取取数据。SCCLK下降沿沿时将DINN上的数据采采样到ATTT7022BB中， SCCLK上升沿沿时将ATTT7022BB的数据放置置于 DOUUT 上输。考虑 SPI 传输信号线线有可能受到到干扰或者出出现抖动，所所以在 SPPI 信号线线上串联一个个小电阻。这这个电阻与 IC 输入入端的寄生电

44、电容 C 结结合起来可构构成一个低通通滤波器，可可以消除 SSPI接口信信号上的任何何振荡，一般般使用 100-100 的电阻。如如果数字输入入端的内部电电容不够大，还还可在这个输输入端加一个个外接电容，可可选 10ppF 左右的的电容。芯片与单片机一一般有6条线线一条RESSET复位控控制线，一条条握手信号SSIG。上图图中的四条使使SPI接口口线，SPII通讯格式使使相同的，当当通讯开始时时SCLK为为低电平，CCS由高到低低，经过322个时钟脉冲冲SCLK表表示送出8位位地址，244位数据，MMSB在前，LLSB在后，CCS由低变高，完完成一个寄存存器的读或写写操作。芯片片在时钟的下下降

45、沿从DIIN线上取单单片机送出的的数据，在上上升沿从DOOUT线上向向单片机送出出数据。SPI读操作的的时序图如33.4所示：图3.4 AATT70222B读操作作的时序图在 SCLK 低于 2000KHz 时，可以不不需要等待，即即等待时间为为 0 s；当 SCLLK 频率高高于 2000KHz 时时。则需要等等待大约 33us。SPI写操作的的时序图如33.5所示：图3.5 AATT70222B写操作作的时序图3.2单片机介介绍单片机在集成度度、功能、性性能、体系结结构方面都有有了飞速发展展，已能集成成一个完整的的功能强大、性性能优良的计计算机应用系系统。但目前前国内许多单单片机应用单单位

46、仍停留在在采用片内无无ROM等低低档单片机的的状态，无论论在系统设计计上、使用维维护上、经济济效益上这都都是不合算的的。这种状况况必须改变。本本文就单片机机的发展现状状进行综述，希希望能对提高高国内单片机机技术的应用用水平有所促促进。3.2.1单片片机的硬件单片微型计算机机，简称单片片机，是微型型计算机的一一个分支。它它是在一块芯芯片上集成（嵌嵌入）了CPPU、RAMM和ROM存存储器、IO接口等而而构成的微型型计算机。因因主要用于工工业测控领域域，故又称为为微控制器或或嵌入式控制制器。单片机机的核心是中中央处理器CCPU。用超超大规模集成成技术把CPPU集成在一一块芯片上，称称为微处理器器。

47、微处理器器、微控制器器和微型计算算机三者的关关系十分密切切。目前，单单片机在工业业测控领域中中已占重要地地位。各电气气厂商、机电电行业和测控控企业都把单单片机作为本本部门产品更更新换代、产产品智能化的的重要工具。全全世界单片机机的生产厂家家有30多家家，能生产660多个系列列，10000多个型号的的产品。产量量大，仅19996年的产产量就达188亿片。1、单片机的特特点单片机问世以来来所走的路与与微处理器是是不同的。微微处理器向着着高速运算、数数据分析与处处理能力、大大规模容量存存储等方向发发展，以提高高通用计算机机的性能。其其接口界面也也是为了满足足外设和网络络接口而设计计的 。单片片机则是

48、从工工业测控对象象、环境、接接口特点出发发，向着增强强控制功能、提提高工业环境境下的可靠性性、灵活方便便的构成应用用计算机系统统的界面接口口的方向发展展。因此，单单片机有着自自已的特点，主主要是：品种多样，型型号繁多。品品种型号逐年年扩充以适应应各种需要。使使系统开发者者有很大的选选择自由。CCPU从4、88、16、332到64位位，有些还采采用RISCC技术；提高性能，扩扩大容量。集集成度已达2200万个晶晶体管以上。总总线工作速度度已达数十微微秒。工作频频率达到300MHz甚至至40MHzz。指令执行行周期减到数数十微秒。存存储器容量RRAM发展到到1K、2KK，RO MM发展到322K、

49、64KK；增加控制功能能，向外部接接口延伸。把把原属外围芯芯片的功能集集成到本芯片片内。现今的的单片机已发发展到在一块块含有CPUU的芯片上，除除嵌入RAMM、ROM存存储器和IO接口外，还还有AD、PPWM、U ART、TTimerCountter、DMMA、Wattchdogg、Seriial Poort、Seensor、ddriverr、还有显示示驱动、键盘盘控制、函数数发生器、比比较器等，构构成一个完整整的功能强的的计算机应用用系统；低功耗。供电电电压从5VV降到3V、22V甚至1VV左右。工作作电流从mAA级降到A级。在生生产工艺上以以CMOS代代替NMOSS，并向HCCMOS过渡渡

50、；应用软件配套套。提供了软软件库，包括括标准应用软软件，示范设设计方法。使使用户开发单单片机应用系系统时更快速速、方便。使使有可能做到到用一周时间间开发一个新新的应用产品品；系统扩展与配配置。有供扩扩展外部电路路用的三总线线结构DB、AAB、CB，以以方便构成各各种应用系统统。根据单片片机网络系统统、多机系统统的特点专门门开发出单片片机串行总线线。此外，还还特别配置有有传感器，人人机对话 、网网络多通道等等接口，以便便构成网络和和多机系统。 3.2.2单片片机的总线一直以来，单片片机没有自己己的专门的总总线标准，通通常是由著名名厂家推出自自己产品时配配套设计的。如如MC S51系列单单片机就设

51、计计有完善的三三总线结构（地地址总线ABB，数据总线线DB，控制制总线CB），要要构成不同的的单片机应用用系统是方便便的。虽然，单单片机可以归归结为工控机机的一种，而而工控机的成成熟主流总线线是STD总总线，但单片片机却没有完完全执行STTD总线标（IIEEE9661），而以以控制总线差差别较大。这里只论及完全全根据单片机机的特点，按按照控制系统统网络及多机机系统的需要要而设计的串串行接口总线线。有了此总总线，多个单单片机就能以以一定的拓朴朴结构组成多多种系统，弥弥补了在网络络控制方面的的不足。单片机应用系统统涉及多种多多样的外部设设备或系统的的互连和通信信，有必要在在单片机与外外部芯片间插插

52、入有通信功功能的接口。这这样做的好处处是：（1）串串行总线连线线少，结构简简单，安装调调整方便。在在传送速度不不太高的场合合，串行总线线是可取的；（2）总线线接口部分已已集成到芯片片中，系统可可以按功能模模块直接联接接；（3）故故障诊断排除除十分简单；（4）可利利用软件库进进行安装，减减少软件开发发时间；（55）取消外部部接口电路，外外部接线少，体体积小，可靠靠，价廉。目目前已生产出出多种产品，但但仍未有正式式批准的国际际标准。常见见的有以下几几种总线：IIC总线（IInterInteggratedd Circcuit）。这这是Phillips开发发的一种内部部双向二线串串行总线。一一为串行数

53、据据总线。另一一为串行时钟钟总线。线上上设备可用软软件寻址，且且可自动冲突突仲裁 。标标准传送速率率100kbbits，最最大400kkbitss适于非高高速系统。BIT总线。这这是Inteel开发的一一种分布式机机间通信的串串行总线。通通过RUPII44系列列的串行接口口单元，可实实现点对点、多多点主从、环环形网三种链链路结构的通通信。外同步步速率244MBs（点点对点，多点点），100MBs（环环形网）。MicroWWire总线线。这是国家家半导体开发发的一种三线线串行接口总总线。一为数数据输出线，二二为数据输入入线，三为时时钟线。线上上只有一台机机为主机，其其余为从机。MMicroWWi

54、repplus是增增强型。各型型号功能各异异。SPISCCI总线（串串行输入接口口串行通信信口）。由MMotoroola开发。SSPI为并行行同步总线（两两条串行数据据线，一条串串行时钟线）通通过SPI的的互连可构成成各种应用系系统。SCII为异步通信信接口。VESA总线线（Videeo Eleectronnics SStandaardAsssociattion）。由由视频电子标标准协会等多多家公司联合合推出的全开开放模块式的的局部总线。又又称VESAALocall总线，简称称VL。此总总线支持高速速视频处理，总总线宽32位位，数据线可可扩至64位位。数据传输输率132MMBs。适适于多媒体场

55、场合。CAN总线（CControoller Area Netwoork）。这这是一种单片片机外部串行行总线。采用用多元竞争式式结构。按设设定仲裁字的的方式进行总总线仲裁。是是网络系统的的一种重要总总线型式。此外，还有Siignetiics公司的的芯片内部的的DDB总线线等。1995年末，世世界上最新开开发的Inttel公司的的总线产品ccompacct PCII被介绍给我我国的工控，而而该类产品在在我国目前仍仍处于初创研研发阶段。作作为归结为工工控机类的单单片机，如何何彻底解决设设备共享问题题 ，从而加加入现场控制制系统（FCCS）中，一一直是工控界界关注的问题题。 在当今今社会，单片片机还是

56、十分分流行的MCCU，经过不不断的完善功功能比以前更更加强大，并并且价格便宜宜，实用性强强。3.3 LCDD 液晶显示示器 在本系系统中采用的的是122332 液晶显显示器来显示示各个参数，其其比LED数数码管显示有有以下优点：1.数码管管显示在有的的情况下显示示不清楚，而而LCD在光光照较强的情情况下显示的的更清楚，在在光暗的情况况下有液晶功功能，也能够够看清显示的的数据。2.数码管容易易损坏，经常常更换，而液液晶显示可靠靠性高，稳定定性好，比较较耐用。3.3.1液晶晶驱动IC基基本特性1、具有低功耗耗、供应电压压范围宽等特特点。2、具有16ccommonn和61seggment输输出，并可

57、外外接驱动ICC扩展驱动。3、具有25660位显示RRAM（DDD RAM），即即8084位。 4、具有与688系列或800系列相适配配的MPU接接口功能，并并有专用的指指令集，可完完成文本显示示或图形显示示的功能设置置。3.3.2 模模块基本特性性视域尺寸：，660.518.0mm（112232-1/-2）,54.818.3mm（122232-3）；显示类型：黄底底黑字；LCD显示角度度：6点钟直观；驱动方式：1/32 duuty，1/6 biaas；连接方式：导电电胶条，铁框框； 补充说说明：模块外外观尺寸可根根据用户的要要求进行适度度调整。3.3.3 工工作参数1、逻辑工作电电压（VDD

58、D-VSS）：2.466.0V2、LCD驱动动电压(Vdd-VVlcd)：3.013.5V3、工作温度(Ta)：055（常温） / -20070（宽温）4、保存温度(Tstg)：-10703.3.4电气气特性1、输入高电平平(Vih)：3.5Vmmin2、输入低电平平(Vil)：0.55VVmax3、输出高电平平(Voh)：3.75VVmin4、输出低电平平(Vol)：1.0Vmmax5、工作电流：2.0mAAmax3.3.5 接接口说明管脚说明:VDD：逻辑电电源正GND(VSSS)： 逻辑辑电源地VLCD(VEEE,V0)：LCD驱驱动电源RET：复位端端,对于688系列MPUU:上升沿(

59、L-H)复复位，且复位位后电平须保保持为高电平平（H）；对对于80系列列MPU:下下降沿(H-L)复位，且且复位后电平平须保持为低低电平（L）。E1：读写使能能。对于688系列MPUU，连接使能能信号引脚，高高电平有效；对于80系系列MPU，连连接/RD引引脚，低电平平有效。E2：同E1引引脚。/RD：读允许许，低电平有有效。/WR：写允许许，低电平有有效。R/W：读写选选择，对于668系列MPPU，高电平平时读数据，低低电平时写数数据；对于880系列MPPU，低电平平时允许数据据传输，上升升沿时锁定数数据。A0：数据/指指令选择。高高电平：数据据D0-D77将送入显示示RAM； 低电平：数据

60、D0-D7将送入入指令执行器器执行。D0-D7：数数据输入输出出引脚。3.3.6 指指令描述1、显示模式设设置A0 /RDD /WRR D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0LHLHLHLHHHD功能：开/关屏屏幕显示,不改变显示示RAM(DDD RAMM)中的内容容,也不影响内内部状态。DD=0，开显显示；D=11，关显示。如如果在显示关关闭的状态下下选择静态驱驱动模式，那那么内部电路路将处于安全全模式。设置显示起始行行A0 /RRD /WWR D77 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0LHLHHLA4A3A2A1A0功能：执行该命命令后，所设设置的行将显显示在屏幕的的第一行。