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9回路電參數(shù)采集模塊任務(wù)要求
一、 任務(wù):設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM32F103MCU的9回路電參數(shù)采集模塊。
二、 內(nèi)容:硬件原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)并制板、軟件編程、樣機(jī)測(cè)試。原理圖、PCB等設(shè)計(jì)資料和軟件完整代碼交付。
三、 硬件要求:
1. MCU采用STM32F103RCT6,電能采集芯片采用3片ATT7022E。MCU和ATT7022E采用SPI接口連接;
2. 9路交流電壓有效值測(cè)量(220V),2mA/2mA電壓互感器PT107接入;
3. 9路交流電流有效值測(cè)量,5A/5mA電流互感器CT107M接入,電流變比1000:1;
4. 供電電源DC12V 1A;
5. 通信方式:帶隔離RS485接口。通信格式為8位數(shù)據(jù)位、一位停止位、一位偶校驗(yàn)。波特率不小于4800,標(biāo)準(zhǔn)modbus rtu slave協(xié)議。波特率和從站站號(hào)可以通過(guò)修改寄存器進(jìn)行設(shè)置;
6. 分兩塊電路板KA和KB設(shè)計(jì),每塊電路板均設(shè)計(jì)為兩層板。上層板KA大小156(長(zhǎng))*58(寬) ,下層板KB大小156(長(zhǎng))*87(寬);
下層板主要實(shí)現(xiàn):
1) DC12V供電電源接入、濾波和防護(hù),
2) 電壓和電流信號(hào)接入;接入的待采集電流最大5A,其接入端子到互感器的布線應(yīng)滿足電流要求;
3) 9路電壓和9路電流均通過(guò)互感器轉(zhuǎn)換后送上層板測(cè)量;
4) RS485接口接入;
5) 36PIN2.54mm牛角插座。與上層板通過(guò)36pin扁平電纜線連接,連接信號(hào)有:12V電源、RS485、9路電流互感器2次側(cè)電流和9路電壓互感器2次側(cè)電壓等。
6) 外部接入端子為螺釘式PCB接線端子DG/KF128/5.08mm,電路板沿長(zhǎng)度方向兩邊布置。9路電流接入安排2個(gè)DG/KF128-9P/5.08mm,9路電壓接入安排4個(gè)DG/KF128-3P/5.08mm,DC和RS85 安排2個(gè)DG/KF128-3P/5.08mm。
上層板主要實(shí)現(xiàn):
1) 36PIN2.54mm牛角插座。與下層板通過(guò)36pin扁平電纜線連接;
2) 電源管理,從12VDC通過(guò)MP1584獲取5V,再通過(guò)LM1117MP獲取3.3V。再?gòu)?2VDC通過(guò)IB1205LS-1W得到一個(gè)隔離的5V,用于RS485接口;
3) 用3塊電能采集芯片ATT7022E采集互感器轉(zhuǎn)換后的電壓和電流信號(hào);
4) MCU和3片ATT7022E通過(guò)SPI串行接口連接。SPI接口信號(hào)SCK、MISO、和MOSI通過(guò)光耦6N137進(jìn)行隔離。片選信號(hào)CS和RESET采用PC817C光耦隔離。
5) MCU的USART1連接一個(gè)光電隔離RS485接口,RS485接口芯片采用MAX3485ESA,MCU的RX1和TX1通過(guò)光耦PC817和MAX3485ESA隔離;
6) TTL的ISP下載串行接口,USART1的RX1、TX1、GND和5V通過(guò)4P-2.54直式單排插針接出。
7) 啟動(dòng)模式選擇(BOOT0插針)端子,BOOT0和3.3V通過(guò)2P-2.54直式單排插針接出,用于燒寫(xiě)程序;
8) SWD調(diào)試接口一個(gè), SWDIO、SWCLK、GND和3.3V通過(guò)4P-2.54直式單排插針接出;
9) 電源指示燈,運(yùn)行燈,RS485通信收發(fā)指示燈。
四、 軟件要求
1) 用Keil μVision5開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行開(kāi)發(fā),編程軟件C語(yǔ)言;
2) 實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)MODBUS-SLAVE協(xié)議;
3) 采集計(jì)算的9回路電壓、電流、電量、頻率、有功功率、無(wú)功功率等電參數(shù)信息存放在規(guī)定寄存器地址中,通過(guò)RS485口以從站MODBUS協(xié)議與其他設(shè)備通信,可以被其他設(shè)備讀??;
4) SLAVE站號(hào)、通信波特率、奇偶校驗(yàn)等可以通過(guò)MODBUS協(xié)議來(lái)設(shè)置;
5) 計(jì)算得到的電量信息保存在flash中,需要時(shí)從FLASH中讀?。?
6) 運(yùn)行時(shí),運(yùn)行燈閃爍。
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