CN211785783U - 一种基于rn8302的三相电表电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于RN8302的三相电表电路，包括STM32F103单片机最小系统电路、RN8302电压电流采集电路、按键输入电路、报警电路和显示电路，所述STM32F103单片机最小系统电路、RN8302电压电流采集电路、按键输入电路、报警电路、显示电路均与STM32F103单片机最小系统电路连接；本实用新型的三相电表电路可以精确快速地测量电压、电流、有功功率、无功功率等参数，具有一表多用的功能，节约资源；测试表明，此电路测试值稳定，与实际值误差较小，可以得到比较满意的测量结果。此电路可推广至仪器仪表行业，精度高、速度快、可靠性高、抗干扰性好、工作稳定，具有较高的实际应用价值。

Description

一种基于RN8302的三相电表电路

技术领域

本实用新型可以应用在仪器仪表行业，特别是与测量电能相关的领域。

背景技术

近年来，随着我国改革开放的全面深化，工业，农业以及人民生活的进一步提高已经对我国电网的发展提出了很高的要求。在这种促进下，电能计量的发展也取得长足的进步，其中最为广泛使用的三相三线制和三相四线制电能表的发展从未停止。RN8302是国产新型电能计量芯片，可以直接读取各种电能参数，精度高，适用于各种三相三线制和三相四线制场合，因此采用RN8302作为核心电能计量芯片来设计一款新型的三相电能表电路，对仪器仪表行业具有重要意义。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种基于RN8302的三相电表电路，本基于RN8302的三相电表电路可以精确快速地测量电压、电流、有功功率、无功功率等参数，具有一表多用的功能，节约资源；整个电路精度高、速度快、可靠性高、抗干扰性好、工作稳定，在仪器仪表行业具有重要意义。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种基于RN8302的三相电表电路，包括STM32F103单片机最小系统电路、RN8302电压电流采集电路、按键输入电路、报警电路和显示电路，所述STM32F103单片机最小系统电路、RN8302电压电流采集电路、按键输入电路、报警电路、显示电路均与STM32F103单片机最小系统电路连接；

所述RN8302电压电流采集电路包括电压采集电路、电流采集电路和电能计量芯片电路，电压采集电路包括电压采集电路A、电压采集电路B和电压采集电路C，电流采集电路包括电流采集电路A、电流采集电路B和电流采集电路C，所述电能计量芯片电路包括RN8302电能计量芯片，所述电压采集电路A、电压采集电路B、电压采集电路C、电流采集电路A、电流采集电路B和电流采集电路C同时与RN8302电能计量芯片连接，所述RN8302电能计量芯片与STM32F103单片机最小系统电路连接；所述电压采集电路A用于采集A相的电压信号，所述电压采集电路B用于采集B相的电压信号，所述电压采集电路C于采集C相的电压信号，所述电流采集电路A用于采集A相的电流信号，所述电流采集电路B用于采集B相的电流信号，所述电流采集电路C用于采集C相的电流信号。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述电流采集电路A包括接口PAU1、电阻RaA1、电阻RaA2、电阻RaA3、电阻RaA4、电阻RaA5、电容CaA1和电容CaA2，所述接口PAU1的引脚1同时与电阻RaA3的一端、电阻RaA2的一端和电阻RaA1的一端连接，接口PAU1的引脚2同时与电阻RaA3的另一端、电阻RaA4的一端和电阻RaA5的一端连接，电阻RaA1的另一端同时与电容CaA1的一端和RN8302电能计量芯片的引脚1连接，电阻RaA5的另一端同时与电容CaA2的一端和RN8302电能计量芯片的引脚2连接，电阻RaA2、电阻RaA4、电容CaA1和电容CaA2的另一端均与地线连接；所述接口PAU1的引脚1和引脚2连接有用于采集A相电流信号的电流互感器；

所述电流采集电路B包括接口PAU1、电阻RbA1、电阻RbA2、电阻RbA3、电阻RbA4、电阻RbA5、电容CbA1和电容CbA2，所述接口PAU1的引脚3同时与电阻RbA3的一端、电阻RbA2的一端和电阻RbA1的一端连接，接口PAU1的引脚4同时与电阻RbA3的另一端、电阻RbA4的一端和电阻RbA5的一端连接，电阻RbA1的另一端同时与电容CbA1的一端和RN8302电能计量芯片的引脚4连接，电阻RbA5的另一端同时与电容CbA2的一端和RN8302电能计量芯片的引脚5连接，电阻RbA2、电阻RbA4、电容CbA1和电容CbA2的另一端均与地线连接；所述接口PAU1的引脚3和引脚4连接有用于采集B相电流信号的电流互感器；

所述电流采集电路C包括接口PAU1、电阻RcA1、电阻RcA2、电阻RcA3、电阻RcA4、电阻RcA5、电容CcA1和电容CcA2，所述接口PAU1的引脚5同时与电阻RcA3的一端、电阻RcA2的一端和电阻RcA1的一端连接，接口PAU1的引脚6同时与电阻RcA3的另一端、电阻RcA4的一端和电阻RcA5的一端连接，电阻RcA1的另一端同时与电容CcA1的一端和RN8302电能计量芯片的引脚7连接，电阻RcA5的另一端同时与电容CcA2的一端和RN8302电能计量芯片的引脚8连接，电阻RcA2、电阻RcA4、电容CcA1和电容CcA2的另一端均与地线连接；所述接口PAU1的引脚5和引脚6连接有用于采集C相电流信号的电流互感器；

所述电压采集电路A包括接口PAU1、电阻RaU1、电阻RaU2、电阻RaU3、电阻RaU4、电阻RaU5、电容CaU1和电容CaU2，所述接口PAU1的引脚7同时与电阻RaU3的一端、电阻RaU2的一端和电阻RaU1的一端连接，接口PAU1的引脚8同时与电阻RaU3的另一端、电阻RaU4的一端和电阻RaU5的一端连接，电阻RaU1的另一端同时与电容CaU1的一端和RN8302电能计量芯片的引脚9连接，电阻RaU5的另一端同时与电容CaU2的一端和RN8302电能计量芯片的引脚10连接，电阻RaU2、电阻RaU4、电容CaU1和电容CaU2的另一端均与地线连接；所述接口PAU1的引脚7和引脚8连接有用于采集A相电压信号的电压互感器；

所述电压采集电路B包括接口PAU1、电阻RbU1、电阻RbU2、电阻RbU3、电阻RbU4、电阻RbU5、电容CbU1和电容CbU2，所述接口PAU1的引脚9同时与电阻RbU3的一端、电阻RbU2的一端和电阻RbU1的一端连接，接口PAU1的引脚10同时与电阻RbU3的另一端、电阻RbU4的一端和电阻RbU5的一端连接，电阻RbU1的另一端同时与电容CbU1的一端和RN8302电能计量芯片的引脚11连接，电阻RbU5的另一端同时与电容CbU2的一端和RN8302电能计量芯片的引脚12连接，电阻RbU2、电阻RbU4、电容CbU1和电容CbU2的另一端均与地线连接；所述接口PAU1的引脚9和引脚10连接有用于采集B相电压信号的电压互感器；

所述电压采集电路C包括接口PAU1、电阻RcU1、电阻RcU2、电阻RcU3、电阻RcU4、电阻RcU5、电容CcU1和电容CcU2，所述接口PAU1的引脚11同时与电阻RcU3的一端、电阻RcU2的一端和电阻RcU1的一端连接，接口PAU1的引脚12同时与电阻RcU3的另一端、电阻RcU4的一端和电阻RcU5的一端连接，电阻RcU1的另一端同时与电容CcU1的一端和RN8302电能计量芯片的引脚13连接，电阻RcU5的另一端同时与电容CcU2的一端和RN8302电能计量芯片的引脚14连接，电阻RcU2、电阻RcU4、电容CcU1和电容CcU2的另一端均与地线连接；所述接口PAU1的引脚11和引脚12连接有用于采集C相电压信号的电压互感器。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述电能计量芯片电路还包括RN8302外围电路，RN8302外围电路包括电容C2至电容C11、电阻R1、电阻R2、电阻R3和晶振Y1，所述RN8302电能计量芯片的引脚3和引脚32之间连接有电容C2和电容C3，且引脚3与地线连接，RN8302电能计量芯片的引脚29通过C4与地线连接，RN8302电能计量芯片的引脚29通过C5与地线连接，RN8302电能计量芯片的引脚6同时与电容C8、电容C9和电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端同时与RN8302电能计量芯片的引脚31、脚20、引脚21、电容C10、电容C11和3.3V电源连接，电容C8、电容C9、电容C10和电容C11均与地线连接，RN8302电能计量芯片的引脚25通过电阻R1与5V电源连接，且引脚25与STM32F103单片机最小系统电路内的STM32F103单片机的引脚10连接，RN8302电能计量芯片的引脚24与STM32F103单片机的引脚11连接，RN8302电能计量芯片的引脚23与STM32F103单片机的引脚12连接，RN8302电能计量芯片的引脚26与STM32F103单片机的引脚13连接，RN8302电能计量芯片的引脚30与地线连接，RN8302电能计量芯片的引脚28和引脚27之间连接有电阻R2，电阻R2的一端同时与晶振Y1和电容C7的一端连接，电阻R2的另一端同时与晶振Y1的另一端和电容C6的一端连接，电容C6和电容C7的另一端均与地线连接，RN8302电能计量芯片的引脚19与STM32F103单片机的引脚28连接，RN8302电能计量芯片的引脚18与STM32F103单片机的引脚27连接，RN8302电能计量芯片的引脚17与STM32F103单片机的引脚26连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述STM32F103单片机最小系统电路包括STM32F103单片机、电阻R5、电容C12至电容C16、晶振Y2、晶振Y3和电阻R6，所述STM32F103单片机的引脚7通过电阻R5与5V电源连接，且引脚7通过电容C12与地线连接，STM32F103单片机的引脚3和引脚4之间连接有晶振Y2，晶振Y2的一端与电容C15的一端连接，晶振Y2的另一端与电容C14的一端连接，STM32F103单片机的引脚5和引脚6之间连接有电阻R6和晶振Y3，晶振Y3的一端与电容C13的一端连接，晶振Y3的另一端与电容C16的一端连接，电容C13、电容C14、电容C15和电容C16的另一端均与地线连接，STM32F103单片机的引脚8、引脚47、引脚35和引脚23与地线连接，STM32F103单片机的引脚9、引脚1、引脚48、引脚36和引脚24均与5V电源连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述按键输入电路采用4×4的16键矩阵键盘，包括按键key1至按键key16，所述按键key1至key4的一端均与STM32F103单片机的引脚29连接，所述按键key5至key8的一端均与STM32F103单片机的引脚30连接，所述按键key9至key12的一端均与STM32F103单片机的引脚31连接，所述按键key13至key16的一端均与STM32F103单片机的引脚32连接，所述按键key1、按键key5、按键key9和按键key13的另一端均与STM32F103单片机的引脚14连接，所述按键key2、按键key6、按键key10和按键key14的另一端均与STM32F103单片机的引脚15连接，所述按键key3、按键key7、按键key11和按键key15的另一端均与STM32F103单片机的引脚16连接，所述按键key4、按键key8、按键key12和按键key16的另一端均与STM32F103单片机的引脚17连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述报警电路包括电阻R4、三极管Q1和蜂鸣器LS1，所述电阻R4的一端与STM32F103单片机的引脚25连接，电阻R4的另一端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极与5V电源连接，三极管Q1的集电极与蜂鸣器LS1的一端连接，蜂鸣器LS1的另一端与地线连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述显示电路包括LCD12864液晶屏和排阻RP1，所述LCD12864液晶屏的引脚4与STM32F103单片机的引脚18连接，所述LCD12864液晶屏的引脚5与STM32F103单片机的引脚19连接，所述LCD12864液晶屏的引脚6与STM32F103单片机的引脚20连接，所述LCD12864液晶屏的引脚7与STM32F103单片机的引脚39连接，所述LCD12864液晶屏的引脚8与STM32F103单片机的引脚40连接，所述LCD12864液晶屏的引脚9与STM32F103单片机的引脚41连接，所述LCD12864液晶屏的引脚10与STM32F103单片机的引脚42连接，所述LCD12864液晶屏的引脚11与STM32F103单片机的引脚43连接，所述LCD12864液晶屏的引脚12与STM32F103单片机的引脚45连接，所述LCD12864液晶屏的引脚13与STM32F103单片机的引脚46连接，所述LCD12864液晶屏的引脚14与STM32F103单片机的引脚21连接，所述LCD12864液晶屏的引脚15与STM32F103单片机的引脚22连接，所述LCD12864液晶屏的引脚7至引脚14通过排阻RP1与5V电源连接，所述LCD12864液晶屏的引脚19、引脚2和引脚17均与5V电源连接，所述LCD12864液晶屏的引脚1和引脚20均与地线连接。

本实用新型的优点在于：

本实用新型通过使用RN8302，可以精确快速地测量电压、电流、有功功率、无功功率等参数，其精度高、速度快、可靠性高，具有一表多用的功能，节约资源，使用专用电能计量芯片为核心设计三相电能表，不仅是满足和响应国家对绿色电力、安全电力的要求和号召，对于我国电网发展和电能管理具有重要意义，同时对我国独立研究和发展高性能芯片也有着不小的推动和促进作用。

本实用新型选用RN8302作为核心电能计量芯片设计一款新型的三相电能表，能够满足高精度、读取速度快等要求，具有明显优势。实验表明，此电路测量速度快，测量精度高，抗干扰能力好，对仪器仪表行业具有重要意义。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型的电路原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。本实用新型仅仅是对本实用新型实施方式的描述，并不对本实用新型的范围有任何限制。

如图1所示，一种基于RN8302的三相电表电路，包括STM32F103单片机最小系统电路、RN8302电压电流采集电路、按键输入电路、报警电路和显示电路，所述STM32F103单片机最小系统电路、RN8302电压电流采集电路、按键输入电路、报警电路、显示电路均与STM32F103单片机最小系统电路连接。

各个电路的具体连接方式如下：

如图2所示，所述RN8302电压电流采集电路包括电压采集电路、电流采集电路和电能计量芯片电路，电压采集电路包括电压采集电路A、电压采集电路B和电压采集电路C，电流采集电路包括电流采集电路A、电流采集电路B和电流采集电路C，所述电能计量芯片电路包括RN8302电能计量芯片，所述电压采集电路A、电压采集电路B、电压采集电路C、电流采集电路A、电流采集电路B和电流采集电路C同时与RN8302电能计量芯片连接，所述RN8302电能计量芯片与STM32F103单片机最小系统电路连接；所述电压采集电路A用于采集A相的电压信号，所述电压采集电路B用于采集B相的电压信号，所述电压采集电路C于采集C相的电压信号，所述电流采集电路A用于采集A相的电流信号，所述电流采集电路B用于采集B相的电流信号，所述电流采集电路C用于采集C相的电流信号。

所述电流采集电路A包括接口PAU1、电阻RaA1、电阻RaA2、电阻RaA3、电阻RaA4、电阻RaA5、电容CaA1和电容CaA2，所述接口PAU1的引脚1同时与电阻RaA3的一端、电阻RaA2的一端和电阻RaA1的一端连接，接口PAU1的引脚2同时与电阻RaA3的另一端、电阻RaA4的一端和电阻RaA5的一端连接，电阻RaA1的另一端同时与电容CaA1的一端和RN8302电能计量芯片的引脚1连接，电阻RaA5的另一端同时与电容CaA2的一端和RN8302电能计量芯片的引脚2连接，电阻RaA2、电阻RaA4、电容CaA1和电容CaA2的另一端均与地线连接；所述接口PAU1的引脚1和引脚2连接有用于采集A相电流信号的电流互感器。

所述电流采集电路B包括接口PAU1、电阻RbA1、电阻RbA2、电阻RbA3、电阻RbA4、电阻RbA5、电容CbA1和电容CbA2，所述接口PAU1的引脚3同时与电阻RbA3的一端、电阻RbA2的一端和电阻RbA1的一端连接，接口PAU1的引脚4同时与电阻RbA3的另一端、电阻RbA4的一端和电阻RbA5的一端连接，电阻RbA1的另一端同时与电容CbA1的一端和RN8302电能计量芯片的引脚4连接，电阻RbA5的另一端同时与电容CbA2的一端和RN8302电能计量芯片的引脚5连接，电阻RbA2、电阻RbA4、电容CbA1和电容CbA2的另一端均与地线连接；所述接口PAU1的引脚3和引脚4连接有用于采集B相电流信号的电流互感器。

所述电流采集电路C包括接口PAU1、电阻RcA1、电阻RcA2、电阻RcA3、电阻RcA4、电阻RcA5、电容CcA1和电容CcA2，所述接口PAU1的引脚5同时与电阻RcA3的一端、电阻RcA2的一端和电阻RcA1的一端连接，接口PAU1的引脚6同时与电阻RcA3的另一端、电阻RcA4的一端和电阻RcA5的一端连接，电阻RcA1的另一端同时与电容CcA1的一端和RN8302电能计量芯片的引脚7连接，电阻RcA5的另一端同时与电容CcA2的一端和RN8302电能计量芯片的引脚8连接，电阻RcA2、电阻RcA4、电容CcA1和电容CcA2的另一端均与地线连接；所述接口PAU1的引脚5和引脚6连接有用于采集C相电流信号的电流互感器。

所述电压采集电路A包括接口PAU1、电阻RaU1、电阻RaU2、电阻RaU3、电阻RaU4、电阻RaU5、电容CaU1和电容CaU2，所述接口PAU1的引脚7同时与电阻RaU3的一端、电阻RaU2的一端和电阻RaU1的一端连接，接口PAU1的引脚8同时与电阻RaU3的另一端、电阻RaU4的一端和电阻RaU5的一端连接，电阻RaU1的另一端同时与电容CaU1的一端和RN8302电能计量芯片的引脚9连接，电阻RaU5的另一端同时与电容CaU2的一端和RN8302电能计量芯片的引脚10连接，电阻RaU2、电阻RaU4、电容CaU1和电容CaU2的另一端均与地线连接；所述接口PAU1的引脚7和引脚8连接有用于采集A相电压信号的电压互感器。

所述电压采集电路B包括接口PAU1、电阻RbU1、电阻RbU2、电阻RbU3、电阻RbU4、电阻RbU5、电容CbU1和电容CbU2，所述接口PAU1的引脚9同时与电阻RbU3的一端、电阻RbU2的一端和电阻RbU1的一端连接，接口PAU1的引脚10同时与电阻RbU3的另一端、电阻RbU4的一端和电阻RbU5的一端连接，电阻RbU1的另一端同时与电容CbU1的一端和RN8302电能计量芯片的引脚11连接，电阻RbU5的另一端同时与电容CbU2的一端和RN8302电能计量芯片的引脚12连接，电阻RbU2、电阻RbU4、电容CbU1和电容CbU2的另一端均与地线连接；所述接口PAU1的引脚9和引脚10连接有用于采集B相电压信号的电压互感器。

所述电压采集电路C包括接口PAU1、电阻RcU1、电阻RcU2、电阻RcU3、电阻RcU4、电阻RcU5、电容CcU1和电容CcU2，所述接口PAU1的引脚11同时与电阻RcU3的一端、电阻RcU2的一端和电阻RcU1的一端连接，接口PAU1的引脚12同时与电阻RcU3的另一端、电阻RcU4的一端和电阻RcU5的一端连接，电阻RcU1的另一端同时与电容CcU1的一端和RN8302电能计量芯片的引脚13连接，电阻RcU5的另一端同时与电容CcU2的一端和RN8302电能计量芯片的引脚14连接，电阻RcU2、电阻RcU4、电容CcU1和电容CcU2的另一端均与地线连接；所述接口PAU1的引脚11和引脚12连接有用于采集C相电压信号的电压互感器。

所述电能计量芯片电路还包括RN8302外围电路，RN8302外围电路包括电容C2至电容C11、电阻R1、电阻R2、电阻R3和晶振Y1，所述RN8302电能计量芯片的引脚3和引脚32之间连接有电容C2和电容C3，且引脚3与地线连接，RN8302电能计量芯片的引脚29通过C4与地线连接，RN8302电能计量芯片的引脚29通过C5与地线连接，RN8302电能计量芯片的引脚6同时与电容C8、电容C9和电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端同时与RN8302电能计量芯片的引脚31、脚20、引脚21、电容C10、电容C11和3.3V电源连接，电容C8、电容C9、电容C10和电容C11均与地线连接，RN8302电能计量芯片的引脚25通过电阻R1与5V电源连接，且引脚25与STM32F103单片机最小系统电路内的STM32F103单片机的引脚10连接，RN8302电能计量芯片的引脚24与STM32F103单片机的引脚11连接，RN8302电能计量芯片的引脚23与STM32F103单片机的引脚12连接，RN8302电能计量芯片的引脚26与STM32F103单片机的引脚13连接，RN8302电能计量芯片的引脚30与地线连接，RN8302电能计量芯片的引脚28和引脚27之间连接有电阻R2，电阻R2的一端同时与晶振Y1和电容C7的一端连接，电阻R2的另一端同时与晶振Y1的另一端和电容C6的一端连接，电容C6和电容C7的另一端均与地线连接，RN8302电能计量芯片的引脚19与STM32F103单片机的引脚28连接，RN8302电能计量芯片的引脚18与STM32F103单片机的引脚27连接，RN8302电能计量芯片的引脚17与STM32F103单片机的引脚26连接。

所述STM32F103单片机最小系统电路包括STM32F103单片机、电阻R5、电容C12至电容C16、晶振Y2、晶振Y3和电阻R6，所述STM32F103单片机的引脚7通过电阻R5与5V电源连接，且引脚7通过电容C12与地线连接，STM32F103单片机的引脚3和引脚4之间连接有晶振Y2，晶振Y2的一端与电容C15的一端连接，晶振Y2的另一端与电容C14的一端连接，STM32F103单片机的引脚5和引脚6之间连接有电阻R6和晶振Y3，晶振Y3的一端与电容C13的一端连接，晶振Y3的另一端与电容C16的一端连接，电容C13、电容C14、电容C15和电容C16的另一端均与地线连接，STM32F103单片机的引脚8、引脚47、引脚35和引脚23与地线连接，STM32F103单片机的引脚9、引脚1、引脚48、引脚36和引脚24均与5V电源连接。

所述按键输入电路采用4×4的16键矩阵键盘，包括按键key1至按键key16，所述按键key1至key4的一端均与STM32F103单片机的引脚29连接，所述按键key5至key8的一端均与STM32F103单片机的引脚30连接，所述按键key9至key12的一端均与STM32F103单片机的引脚31连接，所述按键key13至key16的一端均与STM32F103单片机的引脚32连接，所述按键key1、按键key5、按键key9和按键key13的另一端均与STM32F103单片机的引脚14连接，所述按键key2、按键key6、按键key10和按键key14的另一端均与STM32F103单片机的引脚15连接，所述按键key3、按键key7、按键key11和按键key15的另一端均与STM32F103单片机的引脚16连接，所述按键key4、按键key8、按键key12和按键key16的另一端均与STM32F103单片机的引脚17连接。

所述报警电路包括电阻R4、三极管Q1和蜂鸣器LS1，所述电阻R4的一端与STM32F103单片机的引脚25连接，电阻R4的另一端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极与5V电源连接，三极管Q1的集电极与蜂鸣器LS1的一端连接，蜂鸣器LS1的另一端与地线连接。

所述显示电路包括LCD12864液晶屏和排阻RP1，所述LCD12864液晶屏的引脚4与STM32F103单片机的引脚18连接，所述LCD12864液晶屏的引脚5与STM32F103单片机的引脚19连接，所述LCD12864液晶屏的引脚6与STM32F103单片机的引脚20连接，所述LCD12864液晶屏的引脚7与STM32F103单片机的引脚39连接，所述LCD12864液晶屏的引脚8与STM32F103单片机的引脚40连接，所述LCD12864液晶屏的引脚9与STM32F103单片机的引脚41连接，所述LCD12864液晶屏的引脚10与STM32F103单片机的引脚42连接，所述LCD12864液晶屏的引脚11与STM32F103单片机的引脚43连接，所述LCD12864液晶屏的引脚12与STM32F103单片机的引脚45连接，所述LCD12864液晶屏的引脚13与STM32F103单片机的引脚46连接，所述LCD12864液晶屏的引脚14与STM32F103单片机的引脚21连接，所述LCD12864液晶屏的引脚15与STM32F103单片机的引脚22连接，所述LCD12864液晶屏的引脚7至引脚14通过排阻RP1与5V电源连接，所述LCD12864液晶屏的引脚19、引脚2和引脚17均与5V电源连接，所述LCD12864液晶屏的引脚1和引脚20均与地线连接。

本三相电表电路主要是通过RN8302进行设计，如图2所示，本设计的硬件电路主要分为两个部分。第一部分为电能测量部分，以电能计量芯片RN8302为核心，RN8302作为主要的电能计量芯片，主要负责对前端电能采集电路的电能量读取、AD转换、校正以及与控制器的通信。前端的电压采集电路使用电压互感器，电流采集电路使用电流互感器，对有功功率、无功功率、视载功率的读取使用RN8302的电能量脉冲计数读取。第二部分为电能表的控制电路，主要以STM32F103嵌入式微控制器作为主控芯片，整个控制电路主要包括：键盘输入电路、显示电路、报警电路。

总体工作思路主要为：上电对各硬件进行初始化后，通过电能采集电路（即包括电压采集电路和电流采集电路）采集到各种电能量参数，RN8302读取后进行AD转换、功率校正，之后STM32F103通过与RN8032进行通信接收其数据，STM32F103设置报警阈值，实时显示电能量参数，利用中断查询的方式对报警标志进行检测，可以通过键盘输入程序进行对电能表的设置和功能选择。

如图2所示的RN8302电压电流采集电路，主要包括电压采集电路、电流采集电路、电能计量芯片电路设计。

电压采集电路可以使用串电阻分压的方式采集电压或者使用电压互感器进行电压采集，本设计选用电压互感器作为对电压采集的传感器。电压互感器可以将大电压转换为可以供仪器使用的小电压，同时可以使仪表与高压电路隔离绝缘，提高了安全性和可靠性。其中以A相为例，VA1和VA2为系统电压输入，用于连接电压互感器，VAP和VAN连接到RN8302电能计量芯片的相应输入端，电压采集的信号经过RN8302的A/D转换，相位校正等处理后存入电能计量芯片的寄存器中，供以后使用。总共分为ABC三相共三组电压互感器作为系统电压采集的传感器，RN8302自己配有INN和INP输入口，作为零线的输入端，提供给三相四线制系统使用。电阻RaU2、RaU4等的值根据实际采样时精度的具体效果可以进行改动，以达到满意的采样精度。

电流采集电路与电压电路相似，使用三只高精度的电流互感器作为电流的采样传感器。连接在线路中的电流互感器通过电磁感应原理将系统中的大电流转化为可以供仪器使用的小电流，同样可以起到隔离和保护的作用，电流互感器采集到的电流信号作为采样电流通过电路发送RN8302电能计量芯片进行A/D转换，相位校准等处理后，结合电压采集的结果，计算电能的有功功率、无功功率等电能量参数，一起存入电能计量芯片的内部寄存器之中，以供嵌入式微控制器调用。以A相为例， IA1与IA2为电流输入端，用于连接电流互感器，IAP和IAN为RN8302电能计量芯片的相应输入端。

电能计量芯片电路设计主要使用RN8302， RN8302正常工作电压为3.3V，芯片正常启动后晶振开始工作，参考电压为1.5V~2.0V。本设计采用LQFP32封装的RN8302芯片，REFV输出参考电压。为了使芯片能够正常工作AGND、AVCC、VO、DVCC、DGND连接3.3V稳压模块之后为芯片供电。CF1、CF2、CF3为电能脉冲输出接口连接单片机的IO接口，可以通过计数器读取有功、无功、视在功率。INTN和RSIN为系统控制和寄存器单元，一般实现中断功能。RN8302电能计量芯片通过SPI串行外设接口与嵌入式微控制器连接。SPI是一种高速，全双工，同步通信总线，只需要占用4根管脚，可以大大节约芯片管脚，节省空间，并且简单易用。SPI传输信号线在使用时，有可能会受到干扰，这会在输出波形上形成抖动，对SPI时序造成很大的影响，一些对时序要求较高的元器件甚至会直接无法使用。可以根据需求在SPI通信线上接电阻电容进行滤波处理，具体参数可以根据实际需要确定。

如图2所示的STM32F103单片机最小系统电路，最小核心电路包括微控制器的供电输入，时钟电路，复位电路。其中供电电路采用直流5V供电，复位电路由NRST复位引脚接入，

复位引脚上连接一个电阻R5到VCC，在连接一个电容C12到GND，由此形成一个RC充放电回来保证单片机在上电时有足够时间的高电平进行复位，随后回归到低电平进入正常工作状态。时钟电路由高速外部时钟8MHZ晶振Y3和32.768KHZ晶振Y2的外部低速时钟构成，晶振处的负载电容电阻组成的网络提供另外180度的相移；整个环路的相移360度，满足振荡的相位条件。

如图2所示的按键输入电路, 用4×4的16键矩阵键盘，可以输入16个不同的值，可以极大的节约单片机I/O口线，软件内部对键盘的识别进行处理。可以自行设定键盘值。选取PA8、PA9、PA10、PA11作为矩阵键盘的行选择；选取PA4、PA5、PA6、PA7作为矩阵键盘的列选择。开始是，全部口线选取为高电平。通过先逐行扫描低电平再逐列扫描低电平的方法确定是哪个键按下，并作相应的处理。按键key1到按键key10用于数值输入，可以提供阈值的输入和调整；按键key11为数值确认键；按键key12为清零键；按键key13为设置键，用于设置参数和初始化设置等；按键key14为设置确认键；按键key15为设置取消键；按键key16为手动消除报警按键。按键输入电路，通过按键输入不同的键值，实现不同功能的切换。

如图2所示的报警电路，主要使用PNP小功率三极管Q1驱动，在I/O端口输出一定频率的方波信号，经过三极管Q1放大信号后将其输入蜂鸣器LS1的谐振装置中转换为声音信号输出，以此驱动蜂鸣器LS1实现鸣叫。所述的报警电路，通过软件方式设定某电能参数的阈值，当采样数值大于或者低于设定值的时候，自动提示，自动报警。

如图2所示的显示电路，采用LCD12864液晶屏作为主要模块，LCD12864液晶屏可以显示4行8列共32个16×16点阵的汉字。本设计的LCD12864模块使用并行传输模式，数据总线的引脚DB0~DB7与单片机PB3~PB10连接，每个信号线都接10K的上拉电阻以确保电路能够正常工作。显示电路用于显示测量值及提示用户继续操作。

测试表明，此电路测试值稳定，与实际值误差较小，可以得到比较满意的测量结果。此电路可推广至仪器仪表行业，精度高、速度快、可靠性高、抗干扰性好、工作稳定，具有较高的实际应用价值。在仪器仪表行业具有重要意义。

以上所述，仅以本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可想轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之类。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种基于RN8302的三相电表电路，其特征在于：包括STM32F103单片机最小系统电路、RN8302电压电流采集电路、按键输入电路、报警电路和显示电路，所述STM32F103单片机最小系统电路、RN8302电压电流采集电路、按键输入电路、报警电路、显示电路均与STM32F103单片机最小系统电路连接；

所述RN8302电压电流采集电路包括电压采集电路、电流采集电路和电能计量芯片电路，电压采集电路包括电压采集电路A、电压采集电路B和电压采集电路C，电流采集电路包括电流采集电路A、电流采集电路B和电流采集电路C，所述电能计量芯片电路包括RN8302电能计量芯片，所述电压采集电路A、电压采集电路B、电压采集电路C、电流采集电路A、电流采集电路B和电流采集电路C同时与RN8302电能计量芯片连接，所述RN8302电能计量芯片与STM32F103单片机最小系统电路连接；所述电压采集电路A用于采集A相的电压信号，所述电压采集电路B用于采集B相的电压信号，所述电压采集电路C于采集C相的电压信号，所述电流采集电路A用于采集A相的电流信号，所述电流采集电路B用于采集B相的电流信号，所述电流采集电路C用于采集C相的电流信号。

2.根据权利要求1所述的基于RN8302的三相电表电路，其特征在于：

所述电流采集电路A包括接口PAU1、电阻RaA1、电阻RaA2、电阻RaA3、电阻RaA4、电阻RaA5、电容CaA1和电容CaA2，所述接口PAU1的引脚1同时与电阻RaA3的一端、电阻RaA2的一端和电阻RaA1的一端连接，接口PAU1的引脚2同时与电阻RaA3的另一端、电阻RaA4的一端和电阻RaA5的一端连接，电阻RaA1的另一端同时与电容CaA1的一端和RN8302电能计量芯片的引脚1连接，电阻RaA5的另一端同时与电容CaA2的一端和RN8302电能计量芯片的引脚2连接，电阻RaA2、电阻RaA4、电容CaA1和电容CaA2的另一端均与地线连接；所述接口PAU1的引脚1和引脚2连接有用于采集A相电流信号的电流互感器；

所述电流采集电路B包括接口PAU1、电阻RbA1、电阻RbA2、电阻RbA3、电阻RbA4、电阻RbA5、电容CbA1和电容CbA2，所述接口PAU1的引脚3同时与电阻RbA3的一端、电阻RbA2的一端和电阻RbA1的一端连接，接口PAU1的引脚4同时与电阻RbA3的另一端、电阻RbA4的一端和电阻RbA5的一端连接，电阻RbA1的另一端同时与电容CbA1的一端和RN8302电能计量芯片的引脚4连接，电阻RbA5的另一端同时与电容CbA2的一端和RN8302电能计量芯片的引脚5连接，电阻RbA2、电阻RbA4、电容CbA1和电容CbA2的另一端均与地线连接；所述接口PAU1的引脚3和引脚4连接有用于采集B相电流信号的电流互感器；

所述电流采集电路C包括接口PAU1、电阻RcA1、电阻RcA2、电阻RcA3、电阻RcA4、电阻RcA5、电容CcA1和电容CcA2，所述接口PAU1的引脚5同时与电阻RcA3的一端、电阻RcA2的一端和电阻RcA1的一端连接，接口PAU1的引脚6同时与电阻RcA3的另一端、电阻RcA4的一端和电阻RcA5的一端连接，电阻RcA1的另一端同时与电容CcA1的一端和RN8302电能计量芯片的引脚7连接，电阻RcA5的另一端同时与电容CcA2的一端和RN8302电能计量芯片的引脚8连接，电阻RcA2、电阻RcA4、电容CcA1和电容CcA2的另一端均与地线连接；所述接口PAU1的引脚5和引脚6连接有用于采集C相电流信号的电流互感器；

所述电压采集电路A包括接口PAU1、电阻RaU1、电阻RaU2、电阻RaU3、电阻RaU4、电阻RaU5、电容CaU1和电容CaU2，所述接口PAU1的引脚7同时与电阻RaU3的一端、电阻RaU2的一端和电阻RaU1的一端连接，接口PAU1的引脚8同时与电阻RaU3的另一端、电阻RaU4的一端和电阻RaU5的一端连接，电阻RaU1的另一端同时与电容CaU1的一端和RN8302电能计量芯片的引脚9连接，电阻RaU5的另一端同时与电容CaU2的一端和RN8302电能计量芯片的引脚10连接，电阻RaU2、电阻RaU4、电容CaU1和电容CaU2的另一端均与地线连接；所述接口PAU1的引脚7和引脚8连接有用于采集A相电压信号的电压互感器；

所述电压采集电路B包括接口PAU1、电阻RbU1、电阻RbU2、电阻RbU3、电阻RbU4、电阻RbU5、电容CbU1和电容CbU2，所述接口PAU1的引脚9同时与电阻RbU3的一端、电阻RbU2的一端和电阻RbU1的一端连接，接口PAU1的引脚10同时与电阻RbU3的另一端、电阻RbU4的一端和电阻RbU5的一端连接，电阻RbU1的另一端同时与电容CbU1的一端和RN8302电能计量芯片的引脚11连接，电阻RbU5的另一端同时与电容CbU2的一端和RN8302电能计量芯片的引脚12连接，电阻RbU2、电阻RbU4、电容CbU1和电容CbU2的另一端均与地线连接；所述接口PAU1的引脚9和引脚10连接有用于采集B相电压信号的电压互感器；

所述电压采集电路C包括接口PAU1、电阻RcU1、电阻RcU2、电阻RcU3、电阻RcU4、电阻RcU5、电容CcU1和电容CcU2，所述接口PAU1的引脚11同时与电阻RcU3的一端、电阻RcU2的一端和电阻RcU1的一端连接，接口PAU1的引脚12同时与电阻RcU3的另一端、电阻RcU4的一端和电阻RcU5的一端连接，电阻RcU1的另一端同时与电容CcU1的一端和RN8302电能计量芯片的引脚13连接，电阻RcU5的另一端同时与电容CcU2的一端和RN8302电能计量芯片的引脚14连接，电阻RcU2、电阻RcU4、电容CcU1和电容CcU2的另一端均与地线连接；所述接口PAU1的引脚11和引脚12连接有用于采集C相电压信号的电压互感器。

3.根据权利要求2所述的基于RN8302的三相电表电路，其特征在于：所述电能计量芯片电路还包括RN8302外围电路，RN8302外围电路包括电容C2至电容C11、电阻R1、电阻R2、电阻R3和晶振Y1，所述RN8302电能计量芯片的引脚3和引脚32之间连接有电容C2和电容C3，且引脚3与地线连接，RN8302电能计量芯片的引脚29通过C4与地线连接，RN8302电能计量芯片的引脚29通过C5与地线连接，RN8302电能计量芯片的引脚6同时与电容C8、电容C9和电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端同时与RN8302电能计量芯片的引脚31、脚20、引脚21、电容C10、电容C11和3.3V电源连接，电容C8、电容C9、电容C10和电容C11均与地线连接，RN8302电能计量芯片的引脚25通过电阻R1与5V电源连接，且引脚25与STM32F103单片机最小系统电路内的STM32F103单片机的引脚10连接，RN8302电能计量芯片的引脚24与STM32F103单片机的引脚11连接，RN8302电能计量芯片的引脚23与STM32F103单片机的引脚12连接，RN8302电能计量芯片的引脚26与STM32F103单片机的引脚13连接，RN8302电能计量芯片的引脚30与地线连接，RN8302电能计量芯片的引脚28和引脚27之间连接有电阻R2，电阻R2的一端同时与晶振Y1和电容C7的一端连接，电阻R2的另一端同时与晶振Y1的另一端和电容C6的一端连接，电容C6和电容C7的另一端均与地线连接，RN8302电能计量芯片的引脚19与STM32F103单片机的引脚28连接，RN8302电能计量芯片的引脚18与STM32F103单片机的引脚27连接，RN8302电能计量芯片的引脚17与STM32F103单片机的引脚26连接。

4.根据权利要求3所述的基于RN8302的三相电表电路，其特征在于：所述STM32F103单片机最小系统电路包括STM32F103单片机、电阻R5、电容C12至电容C16、晶振Y2、晶振Y3和电阻R6，所述STM32F103单片机的引脚7通过电阻R5与5V电源连接，且引脚7通过电容C12与地线连接，STM32F103单片机的引脚3和引脚4之间连接有晶振Y2，晶振Y2的一端与电容C15的一端连接，晶振Y2的另一端与电容C14的一端连接，STM32F103单片机的引脚5和引脚6之间连接有电阻R6和晶振Y3，晶振Y3的一端与电容C13的一端连接，晶振Y3的另一端与电容C16的一端连接，电容C13、电容C14、电容C15和电容C16的另一端均与地线连接，STM32F103单片机的引脚8、引脚47、引脚35和引脚23与地线连接，STM32F103单片机的引脚9、引脚1、引脚48、引脚36和引脚24均与5V电源连接。

5.根据权利要求4所述的基于RN8302的三相电表电路，其特征在于：所述按键输入电路采用4×4的16键矩阵键盘，包括按键key1至按键key16，所述按键key1至key4的一端均与STM32F103单片机的引脚29连接，所述按键key5至key8的一端均与STM32F103单片机的引脚30连接，所述按键key9至key12的一端均与STM32F103单片机的引脚31连接，所述按键key13至key16的一端均与STM32F103单片机的引脚32连接，所述按键key1、按键key5、按键key9和按键key13的另一端均与STM32F103单片机的引脚14连接，所述按键key2、按键key6、按键key10和按键key14的另一端均与STM32F103单片机的引脚15连接，所述按键key3、按键key7、按键key11和按键key15的另一端均与STM32F103单片机的引脚16连接，所述按键key4、按键key8、按键key12和按键key16的另一端均与STM32F103单片机的引脚17连接。

6.根据权利要求5所述的基于RN8302的三相电表电路，其特征在于：所述报警电路包括电阻R4、三极管Q1和蜂鸣器LS1，所述电阻R4的一端与STM32F103单片机的引脚25连接，电阻R4的另一端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极与5V电源连接，三极管Q1的集电极与蜂鸣器LS1的一端连接，蜂鸣器LS1的另一端与地线连接。

7.根据权利要求6所述的基于RN8302的三相电表电路，其特征在于：所述显示电路包括LCD12864液晶屏和排阻RP1，所述LCD12864液晶屏的引脚4与STM32F103单片机的引脚18连接，所述LCD12864液晶屏的引脚5与STM32F103单片机的引脚19连接，所述LCD12864液晶屏的引脚6与STM32F103单片机的引脚20连接，所述LCD12864液晶屏的引脚7与STM32F103单片机的引脚39连接，所述LCD12864液晶屏的引脚8与STM32F103单片机的引脚40连接，所述LCD12864液晶屏的引脚9与STM32F103单片机的引脚41连接，所述LCD12864液晶屏的引脚10与STM32F103单片机的引脚42连接，所述LCD12864液晶屏的引脚11与STM32F103单片机的引脚43连接，所述LCD12864液晶屏的引脚12与STM32F103单片机的引脚45连接，所述LCD12864液晶屏的引脚13与STM32F103单片机的引脚46连接，所述LCD12864液晶屏的引脚14与STM32F103单片机的引脚21连接，所述LCD12864液晶屏的引脚15与STM32F103单片机的引脚22连接，所述LCD12864液晶屏的引脚7至引脚14通过排阻RP1与5V电源连接，所述LCD12864液晶屏的引脚19、引脚2和引脚17均与5V电源连接，所述LCD12864液晶屏的引脚1和引脚20均与地线连接。

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