2.1  实物图展示                  

3.1  程序设计                                     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

在交流电采样部分，我准备使用HLW8032或者BL6523，它不仅仅可以采样电压电流，更重要的是可以监测电流与电压的相位角。为什么这个重要呢，因为不同的负载有不同功率因数，这样我们就很容易判断用电器类别。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

主要的元件我就介绍到这里，后面我将介绍原理图和PCB。

 

 

1、主电源电路

2、MCU电路

3、采样电路

1、主电源电路

上图为主电源电路，U3为AC-DC降压的HLK-PM01，U2为采样芯片HLW8032芯片，J1和J2为串入电流互感器的接口，P1和P2为220V电源输出与输入。

我在PM01输出处并联了一个大容量的电容，并且是固态电容，后一级采用100nF电容滤高频。同时用了一个LED作为供电指示。

有些同学可能会问为什么不采用ADC采样，我这里解答一下：我们这个电路要采样交流电路，而且涉及到220V高压，对于我们后一级单片机的安全要有考虑，所以用集成的交流电采样芯片是最方便和安全的。

 

2、MCU电路

 

 上图为MCU电路，电路设计了四个按键和一个OLED屏幕接口，同时保留了串口下载电路，但是没有在板上集成USB-TTL电路，因为可以节省空间，同时降低成本。

此电路不需要我过多介绍，为最基础单片机最小系统。OLED的供电电流也非常的小，基本满足要求。

 

3、采样电路

 上图为采样电路，采用了一个ZMPT107的电压互感器，以及一个ZMCT103的电流互感器，这两个互感器的精度都比较高。

 

 

 

上图为官方给的设计图纸

1、HLW8032采样方式：隔离采样；
2、此图中电流互感器输出信号为电流信号，R2 是将电流信号转换成电压信号；
3、电流信号采端最大输入范围是30.9mV，电流互感器输出电流经R2\R3后的压差就小30.9mV;
4、电流型电压互感器，输出最大2mA,变比1000:1000,R8取到限流作用,R8的功率值P=u*u/R;
5、电流互感器，变比1000:1;

 

我们外围电路按照官方设计即可

 

 

对于布线我们可以参考HLW0832的设计指导

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1  程序设计     

 

在程序设计上，我们要理清程序思路和程序框架

首先我们先分析一下HLW0832的寄存器

 

 

 

#define u8     unsigned char
#define u16    unsigned int
#define u32    unsigned long

u8 Receive_Data[24];   //接收数据缓存，HLW8032每隔100ms发送24字节数据
u16 Data=0;               //当前接收到的数据
u8 Receive_Flag=0;       //接收数据的状态
u8 SumCheck=0;           //校验和
u32 VParam=0;           //电压寄存器
u32 VReg=0;               //电压参数寄存器
float Cur_Voltage=0;       //当前电压值
u32 IParam=0;           //电流寄存器
u32 IReg=0;               //电流参数寄存器
float Cur_Current=0;    //当前电流值
u32 PParam=0;           //功率寄存器
u32 PReg=0;               //功率参数寄存器
float Cur_WATT=0;       //当前功率值
float Cur_VA=0;           //当前视在功率
float  Cur_PF=0;           //当前PF
u8  DUR7=0;            //数据更新寄存器第七位， PF 寄存器溢出时，bit7 取反一次
float  Acc_electricity=0;     //累计电量
u8 Vol_Flag=0;
u8 CUR_Flag=0;
u8 POW_Flag=0;
u8 Err_Flag=0;
u32 PF_Num=0;
u8 StateREGData=0;

static unsigned char Test1[10],Test2[10];

 

采样到电压电流之后进行显示，输出到OLED屏幕，使用模拟IIC。

按下学习按键之后，自动保存当前的信息到单片机

再按开始监测按钮的时候，程序会自动寻找参数匹配的用电器

由于程序篇幅过长，我将把源程序放在下方附件处