原创《用电器工作状态分析器设计》：本论文为免费优秀的关于用电器论文范文资料，可用于相关论文写作参考。
[摘 要]本检测装置是一个记录并指示用电器类别和工作状态的装置,由单片机控制模块、电参数检测模块、串口通信模块、显示模块、电源模块、按键模块组成.主要将电流电压互感器输出的信号经过以SD3004芯片为核心的计量模块处理,单片机通过串口通讯从该模块读取电压,电流,功率等数据,单片机在学习模式下记录用电器类别和工作状态的参数信息,当在监测模式下,通过检测到和存储的信息对比,显示用电器类别和工作状态.
[关键词]STC12C5A60S2；SD3004；电器监测
一、方案论证
(一)用电器信号处理方案选择
由于不同用电器在不同工作状态下产生的信号不同,为了采集不同信号并处理我们考虑如下方案：用电器在不同工作状态下通过电压电流互感器输出的信号进行同相比例放大,再通过高输入阻抗的绝对值电路进行半波整流,然后经单片机adc采样输出的波形,通过采集不同电器和工作状态对比,进行区分.此外可以将电压电流互感器输出的信号经过SD3004芯片的计量模块,可以通过串口发送电流、电压等数据,经过处理单片机可以接收到数据.采样不同用电器和工作状态略显复杂,而且精度不够,然而通过采用SD3004芯片提供电压电流有效值,可以计算有功功率、功率因数,并且计算精度高,串口便于通信.
(二)单片机控制器选用
STCl2C5A60S2是一款增强型MCS-51单片机,运行速度更快（外部晶振频率相同情况下,运行速度比AT89C52快12倍）,这款单片机还有丰富的资源,例如10位ADC、硬件SPI总线、双串口等等功能.根据需求,我们选择STCl2C5A60S2作为系统控制用单片机.
二、系统理论分析和計算
(一)系统理论的分析
电压经过LM7805稳压,给SD3004芯片提供电源（DVdd）.输入模拟电压（ DD）和直流信号给SD3004.当 dd和DVdd使用同一个电源供电时,则可以通过在 dd和DVdd之间串接小阻抗电阻（如2欧左右）或磁珠来保证 dd不受DVdd的影响.单片机可以和SD3004串口通信,通过读取SD3004寄存器的值来获取电压,电流等数据,检测矩阵按键的状态,切换模式保存数据等操作.
(二)电流互感器电流和匝数的计算
如果电流互感器的铁心不消耗能量,那么根据能量不灭定律,这时原边的能量就会全部传到副边,即：
E1*I1等于E2*I2 （1）
式中E1和E2分别表示一次和二次绕组的感应电势.由电磁感应原理知道,绕组的感应电势和匝数成正比,即：
E1/E2等于W1/W2 （2）
式中W1和W2分别表示一次和二次绕组匝数.将式（2）代入式（1）,就可以求得没有误差时电流比和匝数的关系：
K等于I1/I2等于W2/W1 （3）
即电流互感器一次、二次电流大小和一次二次绕组匝数成反比.这是电流互感器计算的最基本公式.因为电流互感器误差比较小,所以在粗略计算时,可以略去互感器的误差不计,由式（3）即可求出电流比,或者算出一次或二次绕组的匝数.由式（3）还可以得到：
I1*W1等于I2*W2 （4）
电流和匝数的乘积,单位为安匝（A）.由式（4）可见,一台电流互感器的一次安匝数等于二次安匝数.
三、硬件电路设计
系统总体,电流电压互感器输出信号经计量模块（sD3004芯片）后,单片机可通过串口通信读取SD3004寄存器里存储的电压电流等数据,按键模块（0～9）控制单片机工作模式,电源模块5V稳压电路,再由IL19341彩屏显示工作模式和读取到的数据.
采用矩阵按键（1～9）,节省I/O口,各按键功能如下：S1：进入学习模式.S2：器件编号+.S3：器件编号-.S4：工作状态序号+.S5：工作状态序号-.S6：保存数据.S7：进入检测模式.S8：清除保存的数据.S9：记录器件状态总数.
四、程序设计
(一)程序功能描述
键盘实现功能：按键实现模式的切换,数据的存储和清除,编号的修改.显示部分：显示读取到的电压、电流,功率及器件的编号工作状态.
(二)程序设计思路
串口通信读取电压电流参数,显示在彩屏上面.通过检测按键,判断进入模式类别,数据的处理方式等,当在学习模式下,读取当前电压电流及功率参数,通过按键存储并开始检测下一个用电器和工作状态,记录完成所有要学习的电器,按键切换进入监测模式,判断当前读取到的数据和存储的相比较,比较成后显示对应电器的序号.
五、测试方案和测试结果
使用充电宝、路由器、台灯、电热水壶、带挡位的风扇（1档、2档、3档）、迷你小风扇以及自制的电阻进行测试并记录各项指标.根据上述测试数据,当在学习模式下,可以实时正常显示用电器参数并记录序号,完成学习过程.通过按键进入监测模式,无规律接入用电器类别和工作状态,可以显示接入用电器的序号及工作状态.当随机增减通电器或者改变工作状态能显示通电器的类别和状态.能够区分相同电流下不同性质的电器.
用电器论文参考资料：
结论：用电器工作状态分析器设计为适合用电器论文写作的大学硕士及相关本科毕业论文，相关广东电器批发市场开题报告范文和学术职称论文参考文献下载。
