摘 要
本系统以STM32F103为核心控制芯片,电压电流互感器连接的自制电路和AD7606采样后,使家用电交流信号的数据能在STM32上读出，利用STM32的定时器中断来调控AD采样信号的频率，经复用的I/O引脚输出来调控寄存器的中断,进而控制AD采样信号的收集，再由程序算法的写入，最后在液晶屏TFTLCD显示不同用电器的不同工作状态。
关键词:电流电压互感器 STM32 AD7606
Abstract
This system is given priority to with STM32 MCU controller. After homemade circuit which is connected by voltage and current transformer and AD7606 sampling, the data of household electrical AC signals can be read in STM32. With the timer interrupt in STM32 controlling the frequency of AC sampling signals, I/O pins which are reused control the interruption of registers, and then the sampling signal collection can be controlled. Finally, with the program algorithm written in the chip, TFTLCD display different working states of different electrical appliances
Keywords: Voltage and Current transformer STM32 AD7606
题目名称
本科K组
本系统主要由接口电路和辅助电源部分、光耦隔离电路和AD采样、单片机控制及显示组成，下面分别论证这几个子系统的选择。
方案一：选择用DSP2812作为主控制核心板。DSP2812具有32位高性能处理器,是一种具有特殊结构的微处理器，DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速的实现各种数字信号的处理算法，但内部没有单独的存储器，需要扩展一个EEPROM才能满足题意要求，且操作要求高，难度较大，故不用此方案。
方案二：选择用MSP430F247作为主控制核心板。MSP430具有处理能力强、运算速度快、超低功耗等特点，配置有两个内置16位定时器，一个快速12位模数（A/D）转换器，将MSP430内部的16位精简指令集通过冯.诺依曼结构的地址总线和数据总线连接到外围设备和可编程时钟系统，但运行速度较慢，不易达到题目所需的时间要求，故不用此方案。
方案三：选择用STM32F103作为主控制核心板。STM32具有ARM32位的Cortex-M3，最高的72MHz的始终频率，且具有从16K到512K的闪存程序存储器，且运行速度快，队员对芯片熟悉度更高，容易操作。
综合以上三种方案，选择方案三。
方案一：利用辅助电源供电给光耦隔离电路，接口电路将接收到的220V家用电进行降压，再由AD模块进行交流信号采样和处理传送数据给单片机，同时反馈数据由单片机定时器中断调控AD采样频率，确定其精度能符合题目要求，但因为家用交流电220V直接的接入，危险系数高，不易操作。故不采用此方案。
方案二：采用电流电压互感器对220V交流电压和电流进行降压和降流处理，利用protel99自制一个符合题目要求的电路板，再安装上准备好的电流和电压互感器，使其电路能对220V的家用交流电进行降压处理，同时辅助电源供电给过零电路使AD模块采样降压后的交流电压信号数据能保持在一个周期内,通过STM32存储采样到的不同用电器的交流信号数值，而且电流互感器能使电路维持额定电流而不烧坏板子，安全系数更高。
综合以上两种方案，选择方案二。
检测电路中采用三个电流互感器串联的形式，使测量的电流能分档位，利于提高整个电路中对负载接入时电流测量的精度，能更准确的录入测量不同用电器后的数据。
课题要求之一是用电器的电流范围为5到50mA的可识别的电器工作状态数不低于5，该装置用STM32F103为主控芯片，其内置12位A/D转换器的测量精度为10（A）/^12≈2.5(mA)若要满足题目要求，难度很大。故采用扩展采样芯片AD7606,16高精度数模转换器，且采样频率为200KHz，远远超出我国家用电频率50Hz。故将AD7606作为扩展采样芯片接在单片机上。
根据题目要求程序部分主要实现键盘的设置和显示，用电器状态和类别学习以及用电器检测时的类别和状态的对比。
（1）键盘实现功能，设置初始化界面，设置用电器的学习和检测模式下的按键。
（2）显示部分：显示按键的功能和对应要求。
（3）用电器的学习：对每个用电器的类别和状态进行数据的录入。
（4）用电器的检测：将检测的用电器接入插线板中，选择与之对应的状态和类别。
在学习模式下，将每个所需要的用电器逐个进行插入读取不同用电器的状态和类别数据；然后按照题目的要求，在检测模式下，逐个完成题目所示的要求。
测试条件：注意总电流和负载电流的连接，总电流过大，不测量时要将其用黑胶带裹上，注意安全，检查多次电路与与原理图是否一直，硬件电路保证无虚焊短接。
测试仪器：高精度的毫安电流表，模拟示波器，数字示波器，指针式万用表，多种不同状态的用电器
4.3.1测试结果（数据）
按照设计好的电路，能完成题目中的部分要求，在大功率和小功率的用电器上能较好的区本类别和状态，但因为不同用电器的不同状态测量的特征参数可能比较接近，所以使得测量的结果存在一定的误差，并且再测量更高精度要求的用电器类别和状态时，程序算法和电路的设计还有待提高。
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实物图:
辅助电源原理图：
过零电路原题图：
AD模块原理图:
程序主函数片段
程序主函数片段
测试的全部数据：
