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基于MC9S12XS128的多路交流电压电流采集系统
作者：王春来源：《电子技术与软件工程》2017年第05期
摘要电能作为一种广泛的能源，使用于民用和工业领域，电网的供电质量好坏，直接影响民众的生活质量和企业的生产效率。为监控使用的交流电的实时情况，需对交流电的电压和电流进行测量、显示，为了实现多路的测量，我们设计了该款多路交流采集系统。【关键词】MC9S12XS128多路交流电压电流采集均方根算法霍尔互感器1电力交流采样系统设计方案11总体方案电力信号数据算法主要有两种，直流采样算法，交流采样算法，而交流采样算法又分为半周期积分算法、均方根算法、傅里叶算法等，交流采样算法运算量大，占用单片机资源较多，而本设计主要针对16路交流电的电压和电流采样数据处理，为了降低对单片机资源的占用，采用直流采样算法，而为了达到电压采集数量和电流采集数量任意组合性，优化了电压和电流的前端采集模块，实现了电压采集模块和电流采集模块互换后，对信号处理影响很小。系统硬件电路由电源电路、信号采集电路、信号变换电路、信号处理电路、数据传输电路等组成，如图1所示。电源电路将12V电源降压到5V，信号采集电路采集交流信号，信号变换电路将采集的信号进行调整，信号处理电路将调整好的信号进行AD采样并进行运算处理，数据传输电路将处理好的数据向外传输。数据的采样和处理有MC9S12XS128来完成。12硬件电路设计方案121单片机模块单片机是该系统的核心单元，本设计采用飞思卡尔MC9S12XS128，该款单片机带有16路12位10位8位的AD采样模块，该模块中含有采样缓冲器、放大器，具有可编程采样时间，转换结束标志和转换完成中断，外部触发控制，可选择单次转换模式或者连续转换模式等特性。其采样精度可根据需要进行设置，数字量转化时间可以根据需要进行编程设置。122信号采集电路与信号变换电路
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由于220V交流电属于强电，因此设计中采用霍尔互感器采集电力线路中的信号。根据采集的信号不同，分别采用电流型电压互感器和电流互感器，将220V交流电转变成毫安级的交流信号，提高的了设计的安全性。互感器绝缘电阻常态时大于1000MΩ，工作频率范围20Hz～20KHz，抗电强度可承受工频1000V分钟，相移小于5°，额定电流不大于20mA。由于本系统设计为多路电压电流采集系统，需对信号采集电路以及信号转换电路进行优化，以便根据不同需求，可以任意选择前端采集电路为电压r