基于STM32F103微控制器的电流电压采集系统设计.pdf

简介：
本论文介绍了基于STM32F103微控制器设计的一种电流电压采集系统。该系统能够高效准确地收集电气参数，并进行数据处理和分析，适用于多种电力监测场合。 本段落介绍了基于STM32F103单片机的电流电压采集系统的设计与实现方法，该系统主要用于配电网中的电流、电压、有功功率及无功功率等模拟量数据收集，是配电网自动化以及各种仪器设备的重要组成部分之一。文章详细描述了系统的硬件设计和软件开发过程，其核心在于利用STM32F103单片机结合相关电路模块进行信号采集与处理。 一、系统概述 在本项目中采用嵌入式STM32F103单片机作为主控制器，并通过电压互感器TV1005M和电流互感器TA1005M分别测量交流电压和电流值。该系统可以通过WiFi模块连接屏幕或手机APP，实时显示电压、电流、功率及电量等数据，同时支持设定阈值来监控电路中的电流并提供保护功能。 二、硬件设计 硬件部分主要包括以下几方面： 1. MCU单片机最小系统：这是整个系统的基石，在此基础上实现了稳定工作的条件。包括晶振和复位电路的设计确保了稳定的时钟信号供应以及可靠的重启机制。 2. WiFi模块集成：通过内置WiFi模块，使得该设备能够与屏幕或手机APP进行无线连接。这种方式简化了数据展示流程，并提高了系统操作性和访问便捷性。 3. 继电器控制设计：为了实现监控和保护功能而加入的继电器控制系统，在检测到电流或者电压超过预设限值的情况下会向继电器发送断开指令，从而切断电路防止损坏；在故障解决后可以通过用户界面重新开启供电回路以恢复正常运行状态。 三、软件开发 采用模块化编程技术进行软件设计，这种方法提高了代码的复用性、可维护性和扩展能力。主要功能包括信号采集处理及显示控制等环节的工作流程管理。 四、数据获取过程 通过电压互感器和电流互感器对交流电力参数实施监测，并将所获得的数据经过整流与滤波后转换成适合STM32F103单片机ADC模块的输入格式。然后，单片机会执行模数转换并将处理过的数据显示在屏幕上或发送至手机APP中；同时根据功率设定值进行电流监控和电路保护操作。 五、应用领域 此采集系统适用于配电网自动化及家用电器等领域，在监测电网运行状况以及工业控制系统等方面具有广泛应用前景。 六、技术亮点与创新点 该系统的显著特点包括： 1. 使用高性能且低能耗的STM32F103单片机作为处理核心。 2. 采用现代通信手段，通过WiFi模块实现了数据远程实时显示功能，进一步提升了用户体验度。 3. 硬件和软件设计均采用了模块化结构，便于后续维护与升级工作开展。 4. 引入了阈值保护机制，在确保系统安全的同时不影响正常操作流程。 七、总结 基于STM32F103单片机的电流电压采集方案不仅满足当前配电网自动化需求，还具备良好的扩展性和灵活性，并能在多个领域得到广泛应用。通过本项目的实施和研究为同类系统的开发提供了理论依据和技术参考。