2024 年全国大学生电子设计竞赛单相用电器分析监测装置（K 题）2024 年 8 月 12 日摘 要 近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的进展，单片机的应用正在不断地走向深化，由于它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此越来越广泛地应用于自动控制，智能化仪器，仪表，数据采集，军工产品以与家用电器等各个领域，单片机往往是作为一个核心部件来使用，在根据具体硬件结构，以与针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。本系统先将 220V 沟通电通过电流电压互感器处理成几百毫伏的沟通信号，然后由芯片 CS5463 转换成数字信号并通过 SPI 串口通信发送给 51 单片机，最后由单片机处理并显示在 LCD12864 上。关键词：CS5463；电参数测量；51 单片机；SPI 通讯目录一、系统方案 11、液晶显示器件的论证与选择 12、数据采集模块的论证与选择 13、方案描述 1二、系统理论分析与计算 21、电流互感器 22、电压互感器：23、信号处理电路：24、电压和电流测量计算 35、功率测量计算 3三、电路设计 31、信号采集和处理电路 32、单片机系统 4四、程序设计 4五、测试方案与测试结果 51、测试方案 52、测试结果与分析 6五、心得体会 6参考文献 6附录 1：完整的测试结果图 7附录 2：电路原理图 7附录 3：源程序 8单相用电器分析监测装置（K 题）[本科组]一、系统方案本系统主要由数据采集模块、单片机系统、液晶显示模块组成。下面分别论证这几个模块的选择。1、液晶显示器件的论证与选择方案一：采纳 LCD12864 液晶显示屏该屏幕驱动简单，显示信息明确，价格低廉。与 51 单片机兼容性良好。方案二：采纳 LCD1206 液晶显示屏该屏幕价格低廉，与 51 单片机兼容性良好，但是显示容有限，不能显示详细的信息。通过比较，我们选择方案一。2、数据采集模块的论证与选择方案一：采纳电流互感器与电流变送器。可以直接测得较为精确的电流，经过加法器抬升后在送到单片机 AD 采样，可以得到与输入信号一致的电流波形。方案二：采纳电流互感器与电压互感器。采纳 CS5463 电能计量芯片，CT118F 电流互感器，ZMPT101B 电压互感器，可以测出具体的电流值和电压值。CS5463 是一个包含模-数转换器（ADC）、功率计算功能、电能到频率转换器和一个串行接口的完整的功率测量芯片。它可以精确测量瞬时电压,电流和计算 IRMS、VRMS、瞬时功率、有功功率、无功功率。功能...
