一種基于arm實驗箱的嵌入式電能表實驗裝置的制造方法
【專利說明】
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電能表行業技術領域，具體的說是一種基于ARM實驗箱的嵌入式電能表實驗裝置。
【【背景技術】】
[0002]物聯網技術正在成為我國科技發展的重點之一，作為物聯網的一個重要組成部分和硬件基石，嵌入式技術的教學也迎來了一個新的發展機遇，任何一個物聯網的具體應用都離不開數據采集，數據處理，數據通信3個過程，因此，設計嵌入式教學綜合實驗也主要包含這3個方面，目前高校工科教育大多沿用傳統的教學體系，存在著偏重于理論知識的傳授而較輕動手能力與素質培養，教學與實際工程需求有所脫節的問題，造成目前一方面大學生就業較難，而另一方面許多單位又招不到合適的開發人員。當前各個高校在學生能力與素質培養方面組織各種電子競賽，電子實習等各項創新活動，這些創新活動都開展的非常好，但是還是遠遠不夠，目前仍需要有更多實踐教學不斷的推出，面向本科生開設嵌入式實驗正是其中重要的一環。據調查，目前中國嵌入式技術人才的需求已經成爆炸式發展，讓本科生在校內就接觸這些較為先進的技術無疑對他們的就業和成才有極大的推動力。
[0003]因此，為克服上述技術的不足可以設計一套，學生能從實驗入手，逐步了解嵌入式系統的構成和制作的方法，能較大的提高學生的動手能力和完成實際工程項目的能力，開闊視野，為今后學生進行畢業設計、參加各種電子競賽，工作或進一步深造等提供必備的基礎知識和實際工程經驗的一種基于ARM實驗箱的嵌入式電能表實驗裝置，正是發明人所要解決的問題。
【【實用新型內容】】
[0004]針對現有技術的不足，本實用新型的目的是提供一種基于ARM實驗箱的嵌入式電能表實驗裝置，其結構簡單，操作方便，學生能從實驗入手，逐步了解嵌入式系統的構成和制作的方法，能較大的提高學生的動手能力和完成實際工程項目的能力，開闊視野，為今后學生進行畢業設計、參加各種電子競賽，工作或進一步深造等提供必備的基礎知識和實際工程經驗，有非常好的實用價值。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:一種基于ARM實驗箱的嵌入式電能表實驗裝置，其包括電能計量模塊、電壓電流采樣電路、光耦隔離電路、擴展接口、處理器、無線通訊模塊、上位機，存儲模塊，所述電力線與電壓電流采樣電路連接，所述電壓電流采樣電路與電能計量模塊連接，所述電能計量模塊與光耦隔離電路連接，所述光耦隔離電路通過擴展接口與處理器連接，所述處理器與無線通訊模塊連接，所述無線通訊模塊通過無線與上位機連接，所述存儲模塊與處理器連接。
[0006]進一步，所述處理器分別與電源模塊、LED顯示模塊、鍵盤連接。
[0007]進一步，所述處理器為ARM處理器。
[0008]進一步，所述無線通訊模塊為外插USB無線wifi網卡。
[0009]進一步，所述存儲模塊包括SD存儲卡、閃速存儲器，所述SD存儲卡、閃速存儲器分別與處理器連接。
[0010]本實用新型的有益效果是:
[0011]1、通過使用本實用新型的實驗裝置進行教學，學生能從實驗入手，逐步了解嵌入式系統的構成和制作的方法，能較大的提高學生的動手能力和完成實際工程項目的能力，開闊視野，為今后學生進行畢業設計、參加各種電子競賽，工作或進一步深造等提供必備的基礎知識和實際工程經驗。
[0012]2、本實用新型可以完成電力線電壓有效值電流有效值功率和電能等電力數據的計量并具備一定的精確度，完成各種電力數據的存儲，要保證電能表系統斷電的情況下所測量的各項歷史數據，主要是電能累計值數據不丟失，通過鍵盤控制可實現各個電力參數值的顯示和對電能表系統進行操作功能選擇，可實現對用戶的通斷電管理具有過電壓斷電保護過電流斷電保護功能同時具有欠壓斷電保護，可實現與上位機的無線通信，通過上位機可以對嵌入式電能表裝置進行管理，以無線的方式對電能表數據進行通信抄表，并在上位機的管理界面顯示抄得的電能值等各個參數。
【【附圖說明】】
[0013]圖1是本實用新型結構示意圖。
[0014]附圖標記說明:1_電能計量模塊；2_電壓電流采樣電路；3_光耦隔離電路；4-擴展接口 ；5_處理器；6-SD存儲卡；7_鍵盤；8_閃速存儲器；9_電源模塊；10-LED顯示模塊；11-無線通訊模塊；12-上位機；13_電力線。
【【具體實施方式】】
[0015]下面結合具體實施例，進一步闡述本實用新型，應理解，這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。此外應理解，在閱讀了本實用新型講授的內容之后，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落在申請所附權利要求書所限定的范圍。
[0016]參見圖1為本實用新型結構示意圖，本實用新型包括電能計量模塊1、電壓電流采樣電路2、光耦隔離電路3、擴展接口 4、處理器5、無線通訊模塊11、上位機12，電力線13與電壓電流采樣電路2連接，電壓電流采樣電路2與電能計量模塊I連接，電能計量模塊I與光耦隔離電路2連接，光耦隔離電路2通過擴展接口 4與處理器5連接，處理器5與無線通訊模塊11連接，無線通訊模塊11通過無線與上位機12連接，處理器5分別與電源模塊9、LED顯示模塊10、鍵盤7連接，處理器5為ARM處理器，存儲模塊與處理器5連接，存儲模塊包括SD存儲卡6、閃速存儲器8，SD存儲卡6、閃速存儲器8分別與處理器連接。
[0017]本實用新型具體的工作過程為，首先系統從電力線13上采樣到交流電壓和電流的大信號，由于電能計量模塊I不能直接對大信號進行測量，需經過電壓電流采樣電路2的轉換將大電壓和大電流信號轉換為成比例的交流小信號，再送入電能計量模塊I的芯片內，采集轉換來的小信號經電能計量模塊I處理后可得到電流有效值、電壓有效值、功率值及累計電能值等參數，并存儲在電能計量模塊I內部的寄存器當中，電能計量模塊I具有簡單的SPI通信接口，處理器5可以通過SPI接口讀取電能計量模塊I計算得到的所有電能參數，并進行處理后存儲到閃速存儲器8中，閃速存儲器8存儲具有掉電數據不丟失的性能，同時處理器5將數據輸出到LED顯示模塊10的顯示器上進行顯示，并可根據按鍵7鍵值顯示不同的數據，裝置運行過程中實時進行過電壓過電流和欠電壓監測，若出現上述情況則進行斷電操作，裝置與上位機12進行無線通信進行管理抄表顯示電能值等功能。
[0018]電能計量模塊I硬件電路主要設計成一塊能插在處理器5實驗箱擴展板插槽的硬件接口電路板，該電路板能完成電能計量的采集功能并通過SPI接口將采集來的數據送給處理器實驗箱的處理器進行處理，電能計量接口電路板包括電能計量模塊1、電壓電流采樣電路2、光耦轉換與隔離電路以及通過SPI接口與ARM處理器連接。
[0019]處理器5采用實驗箱的ARM處理器來實現，存儲模塊用于數據的存儲保證掉電不丟失數據，由于核心板上的閃速存儲器8的存儲空間已所剩無幾無法存儲更多的數據，因此存儲模塊采用外插的SD存儲卡6來實現，LED顯示模塊10采用實驗箱上的LED數碼管，采用四位數碼管來顯示電壓值、電流值、功率值和電能值，具體顯示什么量值由鍵盤7來控制，鍵盤模塊采用實驗箱上的小鍵盤應用時將各個鍵值為預先設計的功能，無線通訊模塊11采用外插USB無線wifi網卡來實現與上位機12的數據通信。
【主權項】
1.一種基于ARM實驗箱的嵌入式電能表實驗裝置，其特征在于:其包括電能計量模塊、電壓電流采樣電路、光耦隔離電路、擴展接口、處理器、無線通訊模塊、上位機，存儲模塊，所述電力線與電壓電流采樣電路連接，所述電壓電流采樣電路與電能計量模塊連接，所述電能計量模塊與光耦隔離電路連接，所述光耦隔離電路通過擴展接口與處理器連接，所述處理器與無線通訊模塊連接，所述無線通訊模塊通過無線與上位機連接，所述存儲模塊與處理器連接。2.根據權利要求1所述的一種基于ARM實驗箱的嵌入式電能表實驗裝置，其特征在于:所述處理器分別與電源模塊、LED顯示模塊、鍵盤連接。3.根據權利要求1或2所述的一種基于ARM實驗箱的嵌入式電能表實驗裝置，其特征在于:所述處理器為ARM處理器。4.根據權利要求1所述的一種基于ARM實驗箱的嵌入式電能表實驗裝置，其特征在于:所述無線通訊模塊為外插USB無線wifi網卡。5.根據權利要求1所述的一種基于ARM實驗箱的嵌入式電能表實驗裝置，其特征在于:所述存儲模塊包括SD存儲卡、閃速存儲器，所述SD存儲卡、閃速存儲器分別與處理器連接。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于ARM實驗箱的嵌入式電能表實驗裝置，電力線與電壓電流采樣電路連接，電壓電流采樣電路與電能計量模塊連接，電能計量模塊與光耦隔離電路連接，光耦隔離電路通過擴展接口與處理器連接，處理器與無線通訊模塊連接，無線通訊模塊通過無線與上位機連接，存儲模塊與處理器連接，通過使用本實用新型的實驗裝置進行教學，學生能從實驗入手，逐步了解嵌入式系統的構成和制作的方法，能較大的提高學生的動手能力和完成實際工程項目的能力，開闊視野，為今后學生進行畢業設計、參加各種電子競賽，工作或進一步深造等提供必備的基礎知識和實際工程經驗。
【IPC分類】G09B23/18
【公開號】CN204667749
【申請號】CN201520406716
【發明人】賈建科
【申請人】陜西理工學院
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月8日