一种基于arm实验箱的嵌入式电能表实验装置的制造方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电能表行业技术领域，具体的说是一种基于ARM实验箱的嵌入式电能表实验装置。
【【背景技术】】
[0002]物联网技术正在成为我国科技发展的重点之一，作为物联网的一个重要组成部分和硬件基石，嵌入式技术的教学也迎来了一个新的发展机遇，任何一个物联网的具体应用都离不开数据采集，数据处理，数据通信3个过程，因此，设计嵌入式教学综合实验也主要包含这3个方面，目前高校工科教育大多沿用传统的教学体系，存在着偏重于理论知识的传授而较轻动手能力与素质培养，教学与实际工程需求有所脱节的问题，造成目前一方面大学生就业较难，而另一方面许多单位又招不到合适的开发人员。当前各个高校在学生能力与素质培养方面组织各种电子竞赛，电子实习等各项创新活动，这些创新活动都开展的非常好，但是还是远远不够，目前仍需要有更多实践教学不断的推出，面向本科生开设嵌入式实验正是其中重要的一环。据调查，目前中国嵌入式技术人才的需求已经成爆炸式发展，让本科生在校内就接触这些较为先进的技术无疑对他们的就业和成才有极大的推动力。
[0003]因此，为克服上述技术的不足可以设计一套，学生能从实验入手，逐步了解嵌入式系统的构成和制作的方法，能较大的提高学生的动手能力和完成实际工程项目的能力，开阔视野，为今后学生进行毕业设计、参加各种电子竞赛，工作或进一步深造等提供必备的基础知识和实际工程经验的一种基于ARM实验箱的嵌入式电能表实验装置，正是发明人所要解决的问题。
【【实用新型内容】】
[0004]针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种基于ARM实验箱的嵌入式电能表实验装置，其结构简单，操作方便，学生能从实验入手，逐步了解嵌入式系统的构成和制作的方法，能较大的提高学生的动手能力和完成实际工程项目的能力，开阔视野，为今后学生进行毕业设计、参加各种电子竞赛，工作或进一步深造等提供必备的基础知识和实际工程经验，有非常好的实用价值。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于ARM实验箱的嵌入式电能表实验装置，其包括电能计量模块、电压电流采样电路、光耦隔离电路、扩展接口、处理器、无线通讯模块、上位机，存储模块，所述电力线与电压电流采样电路连接，所述电压电流采样电路与电能计量模块连接，所述电能计量模块与光耦隔离电路连接，所述光耦隔离电路通过扩展接口与处理器连接，所述处理器与无线通讯模块连接，所述无线通讯模块通过无线与上位机连接，所述存储模块与处理器连接。
[0006]进一步，所述处理器分别与电源模块、LED显示模块、键盘连接。
[0007]进一步，所述处理器为ARM处理器。
[0008]进一步，所述无线通讯模块为外插USB无线wifi网卡。
[0009]进一步，所述存储模块包括SD存储卡、闪速存储器，所述SD存储卡、闪速存储器分别与处理器连接。
[0010]本实用新型的有益效果是:
[0011]1、通过使用本实用新型的实验装置进行教学，学生能从实验入手，逐步了解嵌入式系统的构成和制作的方法，能较大的提高学生的动手能力和完成实际工程项目的能力，开阔视野，为今后学生进行毕业设计、参加各种电子竞赛，工作或进一步深造等提供必备的基础知识和实际工程经验。
[0012]2、本实用新型可以完成电力线电压有效值电流有效值功率和电能等电力数据的计量并具备一定的精确度，完成各种电力数据的存储，要保证电能表系统断电的情况下所测量的各项历史数据，主要是电能累计值数据不丢失，通过键盘控制可实现各个电力参数值的显示和对电能表系统进行操作功能选择，可实现对用户的通断电管理具有过电压断电保护过电流断电保护功能同时具有欠压断电保护，可实现与上位机的无线通信，通过上位机可以对嵌入式电能表装置进行管理，以无线的方式对电能表数据进行通信抄表，并在上位机的管理界面显示抄得的电能值等各个参数。
【【附图说明】】
[0013]图1是本实用新型结构示意图。
[0014]附图标记说明:1_电能计量模块；2_电压电流采样电路；3_光耦隔离电路；4-扩展接口 ；5_处理器；6-SD存储卡；7_键盘；8_闪速存储器；9_电源模块；10-LED显示模块；11-无线通讯模块；12-上位机；13_电力线。
【【具体实施方式】】
[0015]下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型，应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落在申请所附权利要求书所限定的范围。
[0016]参见图1为本实用新型结构示意图，本实用新型包括电能计量模块1、电压电流采样电路2、光耦隔离电路3、扩展接口 4、处理器5、无线通讯模块11、上位机12，电力线13与电压电流采样电路2连接，电压电流采样电路2与电能计量模块I连接，电能计量模块I与光耦隔离电路2连接，光耦隔离电路2通过扩展接口 4与处理器5连接，处理器5与无线通讯模块11连接，无线通讯模块11通过无线与上位机12连接，处理器5分别与电源模块9、LED显示模块10、键盘7连接，处理器5为ARM处理器，存储模块与处理器5连接，存储模块包括SD存储卡6、闪速存储器8，SD存储卡6、闪速存储器8分别与处理器连接。
[0017]本实用新型具体的工作过程为，首先系统从电力线13上采样到交流电压和电流的大信号，由于电能计量模块I不能直接对大信号进行测量，需经过电压电流采样电路2的转换将大电压和大电流信号转换为成比例的交流小信号，再送入电能计量模块I的芯片内，采集转换来的小信号经电能计量模块I处理后可得到电流有效值、电压有效值、功率值及累计电能值等参数，并存储在电能计量模块I内部的寄存器当中，电能计量模块I具有简单的SPI通信接口，处理器5可以通过SPI接口读取电能计量模块I计算得到的所有电能参数，并进行处理后存储到闪速存储器8中，闪速存储器8存储具有掉电数据不丢失的性能，同时处理器5将数据输出到LED显示模块10的显示器上进行显示，并可根据按键7键值显示不同的数据，装置运行过程中实时进行过电压过电流和欠电压监测，若出现上述情况则进行断电操作，装置与上位机12进行无线通信进行管理抄表显示电能值等功能。
[0018]电能计量模块I硬件电路主要设计成一块能插在处理器5实验箱扩展板插槽的硬件接口电路板，该电路板能完成电能计量的采集功能并通过SPI接口将采集来的数据送给处理器实验箱的处理器进行处理，电能计量接口电路板包括电能计量模块1、电压电流采样电路2、光耦转换与隔离电路以及通过SPI接口与ARM处理器连接。
[0019]处理器5采用实验箱的ARM处理器来实现，存储模块用于数据的存储保证掉电不丢失数据，由于核心板上的闪速存储器8的存储空间已所剩无几无法存储更多的数据，因此存储模块采用外插的SD存储卡6来实现，LED显示模块10采用实验箱上的LED数码管，采用四位数码管来显示电压值、电流值、功率值和电能值，具体显示什么量值由键盘7来控制，键盘模块采用实验箱上的小键盘应用时将各个键值为预先设计的功能，无线通讯模块11采用外插USB无线wifi网卡来实现与上位机12的数据通信。
【主权项】
1.一种基于ARM实验箱的嵌入式电能表实验装置，其特征在于:其包括电能计量模块、电压电流采样电路、光耦隔离电路、扩展接口、处理器、无线通讯模块、上位机，存储模块，所述电力线与电压电流采样电路连接，所述电压电流采样电路与电能计量模块连接，所述电能计量模块与光耦隔离电路连接，所述光耦隔离电路通过扩展接口与处理器连接，所述处理器与无线通讯模块连接，所述无线通讯模块通过无线与上位机连接，所述存储模块与处理器连接。2.根据权利要求1所述的一种基于ARM实验箱的嵌入式电能表实验装置，其特征在于:所述处理器分别与电源模块、LED显示模块、键盘连接。3.根据权利要求1或2所述的一种基于ARM实验箱的嵌入式电能表实验装置，其特征在于:所述处理器为ARM处理器。4.根据权利要求1所述的一种基于ARM实验箱的嵌入式电能表实验装置，其特征在于:所述无线通讯模块为外插USB无线wifi网卡。5.根据权利要求1所述的一种基于ARM实验箱的嵌入式电能表实验装置，其特征在于:所述存储模块包括SD存储卡、闪速存储器，所述SD存储卡、闪速存储器分别与处理器连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于ARM实验箱的嵌入式电能表实验装置，电力线与电压电流采样电路连接，电压电流采样电路与电能计量模块连接，电能计量模块与光耦隔离电路连接，光耦隔离电路通过扩展接口与处理器连接，处理器与无线通讯模块连接，无线通讯模块通过无线与上位机连接，存储模块与处理器连接，通过使用本实用新型的实验装置进行教学，学生能从实验入手，逐步了解嵌入式系统的构成和制作的方法，能较大的提高学生的动手能力和完成实际工程项目的能力，开阔视野，为今后学生进行毕业设计、参加各种电子竞赛，工作或进一步深造等提供必备的基础知识和实际工程经验。
【IPC分类】G09B23/18
【公开号】CN204667749
【申请号】CN201520406716
【发明人】贾建科
【申请人】陕西理工学院
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月8日