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摘要：利用电能计量芯片AD7755，将电功率转换为脉冲信号，通过AT89C51单片机测量该脉冲信号的频率，计算出用电器的功率，通过LCD1602显示器进行显示。
关键词：功率测量；AD7755；AT89C51；LCD1602
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 19-0000-02
随着国家对节能减排的重视及家电进入千家万户，人们对家电节能越来越关注。某台家电功耗如何？是否节电？在什么状态更节电？这些可以通过便携式电功率计进行测量。
1 系统的结构及工作原理
系统主要由MCU计数控制模块、AD7755功率测量模块、前端电路调理模块、电源模块等部分组成。如图1所示。输入电压和输入电流首先经前端电压采集电路和电流取样电路，此模拟信号进入功率转换脉冲模块AD7755，将功率信号转换为脉冲信号，由单片机进行计数测量脉冲频率，计算得到功率。
2 系统的硬件设计
2.1 AD7755器件介绍：AD7755是脉冲输出的一种高准确度电能测量芯片，该器件将功率测量值转换为脉冲信号输出。输出脉冲方式有两种，一种是通过Fl、F2输出的较低频率的脉冲；另一种是通过CF端输出地高频脉冲。图2为AD7755的功能框图。
按照公式F=8.06*V1*V2*G*F1-4/VREF2计算出F。其中V1为通道一的输入电压V1*G，即经过程放大器后的输入电压有效值；V2为通道二的输入电压有效值；可以通过对SO、S1的配置进行选择。其关系如下表1：
首先根据最大输入电流和输入电压以及F1-4的取值范围计算出可选脉冲数范围，再根据自己的要求确定实际脉冲数，最后由公式F=8.06*V1*V2*G*F1-4/VREF2推算出VI、V2，检验二者是否在各自的理想电压范围内。在计算出F频率后，要计算出一个小时会输出多少个脉冲，即F*3600个。另外要根据设计要求算出一个小时耗电量，P=（I*V）/1000（kW.h），用（F*3600）/P即为脉冲数/kW.h。
本设计采用CF输出脉冲，根据计算可选脉冲数范围为：126-1005个脉冲数/kW.h，实际选择500个脉冲/kW.h，且GO、G1状态为00，因此增益为1，S1、S0状态为01，因此F1-4=3.4，选取内部给定参考电压2.5V。
2.2 模拟前端输入：模拟前端输入包括输入电流的采集通道（电流通道）和输入电压的采集通道（电压通道）。
（1）通道V1（电流通道）。线路电流传感器的输出电压接到AD7755的通道V1，该通道采用完全差动输入，VIP为正输入端，VIN为负输入端。通道1的最大差动峰值电压应小于470mV。应当注意，通道1有一个PGA，其增益可由用户选择1，2，8或16。可编程增益放大器的放大倍数G可视情况随意选择，由Gl、G0的逻辑电平确定，如表2所示。但是通道一输入电压乘以增益G的最大差动信号峰值始终为470mV。
VIP和VIN引脚的最大信号电平，最大差动电压峰值为470mV，折合有效值330mV，由增益选择而定。在这两引脚上的差动信号必须以一个共模端作为参考点，最大共模信号为100mV。其典型接线电路如图3所示。
（2）通道V2（电压通道）。加在通道2上的差动电压信号必须以一个共模端作为参考点（通常是AGND），最大共模电压为（100mV）。要将220V电压转换为AD7755可以承受的最大差动峰值电压±660mV。若电位器阻值为最大值时，经过分压，在输入电阻上的电压约为0.323V，也就是输入点也可以在0.323V-0.467V之间进行调节。电路如图4所示。
2.3 AD7755与微控制器的接口：AD7755与微控制器的连接方式可利用CP的高频输出完成。连接时，可将CF设置为最大输出频率，并将CF脚连接至AT89C51的计数器T0管脚P3.4，然后在MCU内部定时器规定的时间内计数脉冲，并取平均功率等于平均频率，同时，该值也等于计数所得值与计数时间的比值。这样，此计数时间内所消耗的能量为平均功率与时间的乘积，也就是说计数值/时间与时间乘积的计数值。
3 系统软件设计
本系统主要软件流程如图5所示。
4 结语
本设计使单片机、电能计量能芯片、LCD显示器，可以方便测量电器的功率，达到了设计要求。
参考文献：
[1]戴佳等.51单片机C语言应用程序设计实例精讲[M].北京：电子工业出版社.2006.7.
[2]湖北家电维修联盟.电子电度表的原理图[EB/OL].http：//bbs.dch.tf168.cn.
[3]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛电路设计[M].北京：北京航空航天大学出版社.2006.12.
[作者简介]
权晓红（1966.7- ），女，甘肃陇西人，兰州工业学院网络中心教师，副教授，研究方向为单片机应用。
关键词：功率测量；AD7755；AT89C51；LCD1602
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 19-0000-02
随着国家对节能减排的重视及家电进入千家万户，人们对家电节能越来越关注。某台家电功耗如何？是否节电？在什么状态更节电？这些可以通过便携式电功率计进行测量。
1 系统的结构及工作原理
系统主要由MCU计数控制模块、AD7755功率测量模块、前端电路调理模块、电源模块等部分组成。如图1所示。输入电压和输入电流首先经前端电压采集电路和电流取样电路，此模拟信号进入功率转换脉冲模块AD7755，将功率信号转换为脉冲信号，由单片机进行计数测量脉冲频率，计算得到功率。
2 系统的硬件设计
2.1 AD7755器件介绍：AD7755是脉冲输出的一种高准确度电能测量芯片，该器件将功率测量值转换为脉冲信号输出。输出脉冲方式有两种，一种是通过Fl、F2输出的较低频率的脉冲；另一种是通过CF端输出地高频脉冲。图2为AD7755的功能框图。
按照公式F=8.06*V1*V2*G*F1-4/VREF2计算出F。其中V1为通道一的输入电压V1*G，即经过程放大器后的输入电压有效值；V2为通道二的输入电压有效值；可以通过对SO、S1的配置进行选择。其关系如下表1：
首先根据最大输入电流和输入电压以及F1-4的取值范围计算出可选脉冲数范围，再根据自己的要求确定实际脉冲数，最后由公式F=8.06*V1*V2*G*F1-4/VREF2推算出VI、V2，检验二者是否在各自的理想电压范围内。在计算出F频率后，要计算出一个小时会输出多少个脉冲，即F*3600个。另外要根据设计要求算出一个小时耗电量，P=（I*V）/1000（kW.h），用（F*3600）/P即为脉冲数/kW.h。
本设计采用CF输出脉冲，根据计算可选脉冲数范围为：126-1005个脉冲数/kW.h，实际选择500个脉冲/kW.h，且GO、G1状态为00，因此增益为1，S1、S0状态为01，因此F1-4=3.4，选取内部给定参考电压2.5V。
2.2 模拟前端输入：模拟前端输入包括输入电流的采集通道（电流通道）和输入电压的采集通道（电压通道）。
（1）通道V1（电流通道）。线路电流传感器的输出电压接到AD7755的通道V1，该通道采用完全差动输入，VIP为正输入端，VIN为负输入端。通道1的最大差动峰值电压应小于470mV。应当注意，通道1有一个PGA，其增益可由用户选择1，2，8或16。可编程增益放大器的放大倍数G可视情况随意选择，由Gl、G0的逻辑电平确定，如表2所示。但是通道一输入电压乘以增益G的最大差动信号峰值始终为470mV。
VIP和VIN引脚的最大信号电平，最大差动电压峰值为470mV，折合有效值330mV，由增益选择而定。在这两引脚上的差动信号必须以一个共模端作为参考点，最大共模信号为100mV。其典型接线电路如图3所示。
（2）通道V2（电压通道）。加在通道2上的差动电压信号必须以一个共模端作为参考点（通常是AGND），最大共模电压为（100mV）。要将220V电压转换为AD7755可以承受的最大差动峰值电压±660mV。若电位器阻值为最大值时，经过分压，在输入电阻上的电压约为0.323V，也就是输入点也可以在0.323V-0.467V之间进行调节。电路如图4所示。
2.3 AD7755与微控制器的接口：AD7755与微控制器的连接方式可利用CP的高频输出完成。连接时，可将CF设置为最大输出频率，并将CF脚连接至AT89C51的计数器T0管脚P3.4，然后在MCU内部定时器规定的时间内计数脉冲，并取平均功率等于平均频率，同时，该值也等于计数所得值与计数时间的比值。这样，此计数时间内所消耗的能量为平均功率与时间的乘积，也就是说计数值/时间与时间乘积的计数值。
3 系统软件设计
本系统主要软件流程如图5所示。
4 结语
本设计使单片机、电能计量能芯片、LCD显示器，可以方便测量电器的功率，达到了设计要求。
参考文献：
[1]戴佳等.51单片机C语言应用程序设计实例精讲[M].北京：电子工业出版社.2006.7.
[2]湖北家电维修联盟.电子电度表的原理图[EB/OL].http：//bbs.dch.tf168.cn.
[3]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛电路设计[M].北京：北京航空航天大学出版社.2006.12.
[作者简介]
权晓红（1966.7- ），女，甘肃陇西人，兰州工业学院网络中心教师，副教授，研究方向为单片机应用。