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论文编号： 参赛题目：D电能消耗计量装置 参赛学校 学院参赛队员姓名及联系方式一、系统设计方案介绍 4 1.1系统总体框架设计 4 1.2 主控芯片的论证与选择 4 1.3 显示模块的论证与选择 4 1.4 系统论证模块的总结 4 二、硬件设计与实现 5 2.1 stm32f103c8t6模块的最小系统 5 2.2 电压电流采集模块 6 三、程序节选 7 四、结论 10 五、参考书目 10 问题重述 D题 电能消耗计量装置 一、任务 设计并制作一款用于市电的电能消耗计量装置。 二、要求 1.基本要求 （1）计量功能部分不能使用专用芯片或具备此功能的其它高集成度芯片。 （2）能监测该装置所在电网的市电电压有效值和市电频率。 （3）能监测连接于该计量装置的负载工作电流有效值和有功功率值。 （4）计算并显示连接于该装置的负载之功率因数和用电时间，并显示电能消耗值（单位：千瓦时）。 2.发挥部分 （1）计量并显示负载用电量对应的二氧化碳排放量。 （2）计量装置可设置被测负载最大门限值，且整机具备过流保护功能。 （3）计量装置整机不设降压变压器或开关电源类分体式独立供电部分。 （4）低功耗设计。 设 计 报 告 项 目 主要内容 满分 系统方案 比较与选择、方案描述 6 理论分析与计算 计量监测原理，低功耗方案 15 电路与程序设计 电路设计及程序设计 15 测试方案与测试结果 测试方案及测试条件；测试结果完整性； 测试结果分析 8 设计报告结构及规范性 摘要；设计报告正文的结构； 图表的规范性 6 总分 50 基本要求 实际制作完成情况 50 发 挥 部 分 完成第（1）（2）项 10 完成第（3）项 20 完成第（4）项 20 总分 50 一、系统设计方案介绍 1.1系统总体框架设计 本作品采用了两个个模块分别为：式电电压电流采集模块、信息处理显示模块 。 1.2 主控芯片的论证与选择 方案一：stc89c52rc单片机。是一款操作简单的基础化单片机，运行稳定，各项性能较优，但芯片运行速度较慢，片上功能较少，不适合制作此方案。 方案二：stm32f103c8t6单片机。配置丰富灵活、低功耗--ARM 32位的Cortex -M3 CPU--最高72MHZ工作频率，在存储器的0的等待周期访问时可达1.25DMisp、MHZ（DhrystONe2.1） --单周期乘法和硬件除法 --从64K字节的闪存程序存储器--高达20K字节的SRAM --2.0-3.6V供电和I/O引脚--上电/断电复位（POR/PDR）、可编程电压监测器（PVD） --4-16MHZ晶振振荡器 --内嵌经出厂调教的8MHZ的RC振荡器 --内嵌带校准的40KMZ的RC振荡器 --产生CPU时钟的PLL --带校准的32KMZ的RC振荡器 --2个12位模数转换器，1us转换时间（多达16个输入通道）--转换范围：0至3.6V --双采样和保持功能 --温度传感器 三、程序节选 void Time_Display(void) { if(s_num==59) { s_num=-1; if(m_num==59) { m_num = -1; if(h_num==24) h_num=-1; h_num++; } m_num++; } s_num++; } void Display(void) { //采集电压 采集电流 if(cj_flag == 1) { cj_flag = 0; U_Control_Count++; if(U_Control_Count == U_Control_Count_Limit) { U_Control_Count = 0; U_Output_Old = U_Output_New; U_Output_New = Get_Adc_Average(ADC_CH2,20); U_Output_Temp = U_Output_New - U_Output_Old; I_Output_Old = I_Output_New; I_Output_New = Get_Adc_Average(ADC_CH1,20); I_Output_Temp = I_Output_New - I_Output_Old; } U_Output = ((U_Output_Temp * (U_Co