基于STM32的三相电子式多功能电能表设计

目录

1. 引言
2. 系统设计
   1. 硬件设计
   2. 软件设计
3. 系统功能模块
   1. 电流/电压采样模块
   2. 有功/无功功率计算模块
   3. 电能计量模块
   4. 显示与通信模块
4. 控制算法
   1. 电流与电压采样算法
   2. 功率计算与电能计量算法
   3. 显示与数据传输算法
5. 代码实现
   1. 电流与电压采样代码
   2. 功率与电能计算代码
   3. 显示与数据传输代码
6. 系统调试与优化
7. 结论与展望

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1. 引言

随着智能电网的发展，三相电子式电能表在工业、电力、家庭等领域的应用越来越广泛。传统的机械式电能表存在误差较大、维护成本高等问题，而电子式电能表具有更高的精度和可扩展性。本文设计了一款基于STM32的三相电子式多功能电能表，能够实时测量三相电流、电压、功率、频率等参数，支持LCD显示和Modbus通信，广泛适用于智能电表和电力监控系统。

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2. 系统设计

2.1 硬件设计

1. 主控芯片：STM32F103系列单片机，用于电流、电压采样和数据处理。
2. 电流/电压传感器：使用霍尔传感器（如ACS712）采集电流信号，使用电压分压电路采集电压信号。
3. 功率计算模块：利用STM32的定时器和DMA模块进行快速数据采集与处理。
4. 显示模块：采用LCD或OLED显示屏显示电压、电流、功率、频率等实时数据。
5. 通信模块：使用RS-485串口（Modbus协议）进行远程数据传输。
6. 电源模块：提供系统稳定的电源，支持AC/DC转化。

2.2 软件设计

1. 电流/电压采样模块：通过ADC模块采样电流、电压信号，并通过DMA直接传输数据。
2. 功率计算模块：计算各相的有功功率、无功功率和视在功率。
3. 电能计量模块：基于功率积分计算电能，支持瞬时功率和累计电能显示。
4. 显示与通信模块：实时显示采集数据，通过Modbus协议进行数据传输。