基于STM32的新型电力数据采集系统的设计与实现.doc

基于STM32的新型电力数据采集系统的设计与实现引言传统的电力数据采集系统受限于有限的存储空间和通信接口，存在精度不高、实时性差、采集信息量小等缺点，已无法满足实际的电力系统调度与管理需要，本文提出的基于STM32的新型电力数据采集器充分利用了STM32丰富的片上资源，大大节约了硬件投资，利用STM32具有快速采样的高性能ADC、先进的电源及时钟管理、双看门狗等功能，从而大大增强了系统的实时性与可靠性，精度显著提高，同时功耗大为降低。1、总体设计方案本系统由模拟量与开关量采集模块、通讯模块以及上位机人机交互模块组成，系统框图如图1所示。首先电压、电流等模拟信号经信号调理电路调理后，经模数转换器ADC转换为数字信号，再由STM32进行数据处理;开关量信号则通过I/O口输入，STM32通过中断或查询方式进行读取。电力数据经采集处理后，由液晶屏进行显示，同时进行储存以便对历史数据进行查询。为了使数据显示更加直观以及远程监控，通过RS485与上位机通信。2.1、STM32片上资源STM32F103ZE12位ADC为逐次逼近型模数转换器，各通道的转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行，转换结果以左对齐或右对齐方式存储在16位数据寄存器中。通道采样时间可编程，总转化时间可缩减到1s，此外，多种转换模式供选择，支持DMA数据传输。本系统采用定时器触发的同步注入模式，能够对多路信号进行同步采样。STM32F103ZE具有5个USART串行通信接口，内置分数波特率发生器，发送与接收共用可编程波特率，最高达4.5Mbit/s，数据字的长度、停止位均可设置。此外，灵活的静态存储器控制器FSMC能够通过同步或异步存储器与16位PC卡接口相连，便于外扩存储器和液晶显示屏。2.2、数据采集模块设计数据采集包括对于模拟量与开关量的采集两部分。1）模拟量数据采集由于电力数据采集信号为高电压信号和大电流信号，因此，首先要将其调理为满足STM32F103ZEADC输入范围的电压信号，以便进入ADC转换为数字量。各相电流信号经电流互感器和电流变送器，各相电压信号则通过电压互感器和电压变送器变换为低电压信号，输入到STM32的ADC模拟输入通道，其幅值范围为03.3V