基于ARM的智能电表系统设计与实现
发布时间：2019-08-02 12:35
【摘要】：电能表是我国应用最广泛的仪表之一，然而随着智能电网的改造政策和能源计量管理水平的不断提高，对电能表的功能要求越来越高。不仅需要对电网参数进行精确的测量，而且能够对电能质量进行系统的分析和对用电状态进行实时监控。以简单的8位单片机为控制核心的电子式电能表，，由于数据宽带及数据处理速度的瓶颈，已难以满足智能电网不断发展的要求，开发基于高性能处理器和嵌入式系统相结合的智能电表已成为国内外的研究热点。本文针对智能电网监控，设计了一种新型的基于ARM的智能电表系统并完成相关实验，具体内容如下： 本文设计的智能电表系统主要划分为三个部分：智能电表系统的硬件设计；嵌入式Linux操作系统的开发与移植；智能电表系统的软件设计。系统选用主流的ARM微处理器S3C2440作为系统主控制器，ADE7758芯片作为系统核心计量芯片，并根据需要给出了具体的硬件电路设计，包括：ARM系统硬件、互感器电路、信号调理电路、继电器驱动电路、以及电参数计量电路设计。 设计了嵌入式系统。采用基于2.6内核版本的嵌入式ARM-Linux，完成基于ARM9的嵌入式Linux系统移植开发。具体包括：搭建开发平台，建立嵌入式交叉编译环境；在分析嵌入式系统引导加载程序Bootloader的基础上，修改U-Boot源码并进行U-Boot的编译和移植；理解嵌入式Linux系统的内核架构和启动流程，完成了针对本系统的内核源码修改、编译及其移植；同时根据应用需求，选择YAAFFS2文件系统作为根文件系统，给出根文件系统实现过程。 针对智能电表系统特点，进行了系统软件设计，完成了设备驱动开发、嵌入式网络控制系统Boa服务器的构建及系统应用开发。经实验，该智能电表系统在保证现场数据准确测量和实时显示的基础上，实现了远程测控和通讯。系统稳定性较高、性价比较好，具有广泛的应用价值。
【图文】：
1.2.1 电能表的发展历程1.感应式电能表1880 年，美国发明家爱迪生通过电解的原理发明了直流电能表，这便是最早的电能表。由于交流电的发现并得到广泛的应用，于是对电能表功能就会有许多新的要求。1888 年，意大利物理学家费拉里斯最先想到把旋转磁场应用在交流电能测量上。1889年，德国人布勒泰研制了一种感应式电能表，其没有单独的电流铁心。1890 年，研制出了带电流铁心的机械式电能表，其靠交流电磁铁产生制动力矩，把铜环作为转动元件。这种情况一直延续到 19 世纪末，为了降低转动元件的旋转速度并提高转矩，改用永久性磁铁来获得制动力矩；对于表的技术机构方面也经过了许多的改进，铝圆盘取代了铜制圆转盘。到这个时候，基本形成了感应电能表的在制造方面的理论，在一百多年里，通过不断的更新和完善，感应电能表在制造方面的技术也日趋于成熟。感应电能表有着许多的优点，如其制造比较简单、可靠性能好、价格比较低廉等，所以，一直到现在许多发展中国家包括我国，甚至是在一些发达国家，感应电能表仍然被广泛的使用。国内使用比较广泛的感应电能表如图 1.1 所示，国外使用较常见的感应式电能表如图 1.2 所示。
1.2.1 电能表的发展历程1.感应式电能表1880 年，美国发明家爱迪生通过电解的原理发明了直流电能表，这便是最早的电能表。由于交流电的发现并得到广泛的应用，于是对电能表功能就会有许多新的要求。1888 年，意大利物理学家费拉里斯最先想到把旋转磁场应用在交流电能测量上。1889年，德国人布勒泰研制了一种感应式电能表，其没有单独的电流铁心。1890 年，研制出了带电流铁心的机械式电能表，其靠交流电磁铁产生制动力矩，把铜环作为转动元件。这种情况一直延续到 19 世纪末，为了降低转动元件的旋转速度并提高转矩，改用永久性磁铁来获得制动力矩；对于表的技术机构方面也经过了许多的改进，铝圆盘取代了铜制圆转盘。到这个时候，基本形成了感应电能表的在制造方面的理论，在一百多年里，通过不断的更新和完善，感应电能表在制造方面的技术也日趋于成熟。感应电能表有着许多的优点，如其制造比较简单、可靠性能好、价格比较低廉等，所以，一直到现在许多发展中国家包括我国，甚至是在一些发达国家，感应电能表仍然被广泛的使用。国内使用比较广泛的感应电能表如图 1.1 所示，国外使用较常见的感应式电能表如图 1.2 所示。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM933.4
本文编号：2522121
【图文】：
1.2.1 电能表的发展历程1.感应式电能表1880 年，美国发明家爱迪生通过电解的原理发明了直流电能表，这便是最早的电能表。由于交流电的发现并得到广泛的应用，于是对电能表功能就会有许多新的要求。1888 年，意大利物理学家费拉里斯最先想到把旋转磁场应用在交流电能测量上。1889年，德国人布勒泰研制了一种感应式电能表，其没有单独的电流铁心。1890 年，研制出了带电流铁心的机械式电能表，其靠交流电磁铁产生制动力矩，把铜环作为转动元件。这种情况一直延续到 19 世纪末，为了降低转动元件的旋转速度并提高转矩，改用永久性磁铁来获得制动力矩；对于表的技术机构方面也经过了许多的改进，铝圆盘取代了铜制圆转盘。到这个时候，基本形成了感应电能表的在制造方面的理论，在一百多年里，通过不断的更新和完善，感应电能表在制造方面的技术也日趋于成熟。感应电能表有着许多的优点，如其制造比较简单、可靠性能好、价格比较低廉等，所以，一直到现在许多发展中国家包括我国，甚至是在一些发达国家，感应电能表仍然被广泛的使用。国内使用比较广泛的感应电能表如图 1.1 所示，国外使用较常见的感应式电能表如图 1.2 所示。
1.2.1 电能表的发展历程1.感应式电能表1880 年，美国发明家爱迪生通过电解的原理发明了直流电能表，这便是最早的电能表。由于交流电的发现并得到广泛的应用，于是对电能表功能就会有许多新的要求。1888 年，意大利物理学家费拉里斯最先想到把旋转磁场应用在交流电能测量上。1889年，德国人布勒泰研制了一种感应式电能表，其没有单独的电流铁心。1890 年，研制出了带电流铁心的机械式电能表，其靠交流电磁铁产生制动力矩，把铜环作为转动元件。这种情况一直延续到 19 世纪末，为了降低转动元件的旋转速度并提高转矩，改用永久性磁铁来获得制动力矩；对于表的技术机构方面也经过了许多的改进，铝圆盘取代了铜制圆转盘。到这个时候，基本形成了感应电能表的在制造方面的理论，在一百多年里，通过不断的更新和完善，感应电能表在制造方面的技术也日趋于成熟。感应电能表有着许多的优点，如其制造比较简单、可靠性能好、价格比较低廉等，所以，一直到现在许多发展中国家包括我国，甚至是在一些发达国家，感应电能表仍然被广泛的使用。国内使用比较广泛的感应电能表如图 1.1 所示，国外使用较常见的感应式电能表如图 1.2 所示。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM933.4
【参考文献】
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本文编号：2522121
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