基于MCP3906电能芯片和AT-Mega16单片机的单相电表

2 MCP3906在单相电能表中的应用

2.1 单相电能表的系统组成

利用MCP3906和AVR Mega16设计的单相电能表系统框图如图3所示。图中,MCP3906芯片用于对输入的电压和电流进行计算。将经过高通滤波后的电压和电流信号相乘,得出瞬时功率信号,此瞬时功率经过低通滤波器即可产生瞬时有功功率信号。此信号不含直流偏移分量,但可利用求平均法计算出所需的有功功率输出：然后通过器件的DTF转换器对瞬时有功功率信息进行累加,以产生输出脉冲,此脉冲的频率与平均有功功率成比例,每个脉冲对应于一个固定的有功电量值;再通过AVR单片机对该脉冲信号进行计数,即可得出有功功率的数值;最后通过LCD显示模块显示出来。系统的电能累计分为第一次上电后的连续累计和时段累计两种。时段累计需要对时间进行判断,即如果当前的时间处在某个时段内,则对该时段进行电能累计;否则,不进行电能累计。

2.2 系统功能模块

(1) RTC实时时钟模块

时钟是电能分时计量的基础,实时时钟分硬时钟和软时钟两种,本设计选用硬时钟。当前应用较为广泛的时钟芯片有PCF8583、DS1302等。本设计选用DS1302实时时钟芯片来为系统提供时钟,可精确到年月日时分秒。该芯片内置可编程日历时钟和31字节的RAM,工作电压范围为2.5～5.5V,且功耗低。掉电后可由电池供电,其工作寿命达10年以上。

(2) LCD显示模块

电能表的显示一般可采用段式LCD显示器,这种显示器具有功耗低、寿命长、显示方式灵活等优点。