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9回路電參數(shù)采集模塊任務(wù)要求

一、     任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)基于STM32F103MCU的9回路電參數(shù)采集模塊。

二、     內(nèi)容：硬件原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)并制板、軟件編程、樣機(jī)測試。原理圖、PCB等設(shè)計(jì)資料和軟件完整代碼交付。

三、     硬件要求：

1.             MCU采用STM32F103RCT6，電能采集芯片采用3片ATT7022E。MCU和ATT7022E采用SPI接口連接；

2.             9路交流電壓有效值測量（220V）,2mA/2mA電壓互感器PT107接入；

3.             9路交流電流有效值測量，5A/5mA電流互感器CT107M接入,電流變比1000:1；

4.             供電電源DC12V 1A；

5.             通信方式：帶隔離RS485接口。通信格式為8位數(shù)據(jù)位、一位停止位、一位偶校驗(yàn)。波特率不小于4800，標(biāo)準(zhǔn)modbus rtu slave協(xié)議。波特率和從站站號(hào)可以通過修改寄存器進(jìn)行設(shè)置；

6.             分兩塊電路板KA和KB設(shè)計(jì)，每塊電路板均設(shè)計(jì)為兩層板。上層板KA大小156(長)*58(寬) ，下層板KB大小156(長)*87(寬)；

下層板主要實(shí)現(xiàn)：

1)        DC12V供電電源接入、濾波和防護(hù)，

2)        電壓和電流信號(hào)接入；接入的待采集電流最大5A，其接入端子到互感器的布線應(yīng)滿足電流要求；

3)        9路電壓和9路電流均通過互感器轉(zhuǎn)換后送上層板測量；

4)        RS485接口接入；

5)        36PIN2.54mm牛角插座。與上層板通過36pin扁平電纜線連接，連接信號(hào)有：12V電源、RS485、9路電流互感器2次側(cè)電流和9路電壓互感器2次側(cè)電壓等。

6)        外部接入端子為螺釘式PCB接線端子DG/KF128/5.08mm，電路板沿長度方向兩邊布置。9路電流接入安排2個(gè)DG/KF128-9P/5.08mm，9路電壓接入安排4個(gè)DG/KF128-3P/5.08mm，DC和RS85 安排2個(gè)DG/KF128-3P/5.08mm。

上層板主要實(shí)現(xiàn)：

1)        36PIN2.54mm牛角插座。與下層板通過36pin扁平電纜線連接；

2)        電源管理，從12VDC通過MP1584獲取5V，再通過LM1117MP獲取3.3V。再從12VDC通過IB1205LS-1W得到一個(gè)隔離的5V，用于RS485接口；

3)        用3塊電能采集芯片ATT7022E采集互感器轉(zhuǎn)換后的電壓和電流信號(hào)；

4)        MCU和3片ATT7022E通過SPI串行接口連接。SPI接口信號(hào)SCK、MISO、和MOSI通過光耦6N137進(jìn)行隔離。片選信號(hào)CS和RESET采用PC817C光耦隔離。

5)        MCU的USART1連接一個(gè)光電隔離RS485接口，RS485接口芯片采用MAX3485ESA，MCU的RX1和TX1通過光耦PC817和MAX3485ESA隔離；

6)        TTL的ISP下載串行接口，USART1的RX1、TX1、GND和5V通過4P-2.54直式單排插針接出。

7)        啟動(dòng)模式選擇（BOOT0插針）端子，BOOT0和3.3V通過2P-2.54直式單排插針接出，用于燒寫程序;

8)        SWD調(diào)試接口一個(gè)， SWDIO、SWCLK、GND和3.3V通過4P-2.54直式單排插針接出；

9)        電源指示燈，運(yùn)行燈，RS485通信收發(fā)指示燈。

四、     軟件要求

1)        用Keil μVision5開發(fā)環(huán)境進(jìn)行開發(fā)，編程軟件C語言；

2)        實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)MODBUS-SLAVE協(xié)議；

3)        采集計(jì)算的9回路電壓、電流、電量、頻率、有功功率、無功功率等電參數(shù)信息存放在規(guī)定寄存器地址中，通過RS485口以從站MODBUS協(xié)議與其他設(shè)備通信，可以被其他設(shè)備讀取；

4)        SLAVE站號(hào)、通信波特率、奇偶校驗(yàn)等可以通過MODBUS協(xié)議來設(shè)置；

5)        計(jì)算得到的電量信息保存在flash中，需要時(shí)從FLASH中讀取；

6)        運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行燈閃爍。

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