电子设计竞赛论文

1系统方案设计与论证

1.1设计要求

（1）设计一个可根据电源线的电参数信息分析用电器类别和工作状态的装置，电器电流范围 0.005A – 10.0A，用电器包括LED 灯、节能灯、USB 充电器（带负载）、无线路由器、机顶盒、电风扇、热水壶。

（2）可识别的电器工作状态总数不低于 7，电流不大于 50mA 的工作状态数不低于 5，同时显示所有可识别电器的工作状态。自定可识别的电器种类,包括一件最小电流电器和一件电流大于 8A 的电器，并完成其学习过程。

（3）实时指示用电器的工作状态并显示电源线上的电特征参数，响应时间不大于2s。特征参量包括电流和其他参量，自定义其他特征参量的种类、性质，数量自定。电器

的种类及其工作状态、参量种类可用序号表示。

（4）随机增减用电器或改变使用状态，能实时指示用电器的类别和状态。

（5）具有学习功能。清除作品存储的所有特征参数，重新测试并存储指定电器的特征参数。一种电器一种工作状态的学习时间不大于 1 分钟。

1.2设计基本思路

题目要求设计可根据电参数分析用电器类别的装置，区分用电器的方法可以是电流的

大小，电压电流的相位差。因此，装置采用ZMPT101B电压互感器、ZMCT103C电流

互感器采集电压电流信息，判断用电器类型，并经28027单片机程序控制在显示屏显示。该装置可以检测键盘的输入，处于学习、识别两种不同模式，存储信息的模块采

用AT24C64，存储用电器的信息。为完成便携终端信息的接收和提示，系统还加入蜂

鸣器和WIFI无线传输模块。

1.3系统框图

1.4方案比较与选择

（1）控制器

方案一：TMS320F28027是一种高效 32 位中央处理单元，具有分析和断点功能。可以借助硬件进行实时调试。60MHz器件，3.3V 单电源集成型加电和欠压复位，两个内部零引脚振荡器多达 22 个，复用通用输入输出 (GPIO) 引脚三个，32 位 CPU 定时器片载闪存、SRAM、一次性可编程 (OTP) 内存。

方案二：TMS320F28035是高效32位中央处理单元，多达45个具有输入滤波功能可单独编程的多路复用通用输入输出引脚，三个32位CPU定时器，60MHZ器件，相比于28027，价格昂贵，该装置要求频率不高，TMS320F28027完全满足要求。

（2）数字显示模块论证与选择

方案一：选择LCD12864。LCD12864带中文字库，具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64, 内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字也可完成图形显示低电压低功耗是其又一显著特点。

方案二：选择LCD19264。LCD19264是一种图形点阵液晶显示器，它主要采用动态驱动原理由行驱动—控制器和列驱动器两部分组成了192(列)×64(行)的全点阵液晶显示。此显示器采用了COB的软封装方式，通过导电橡胶和压框连接LCD,使其寿命长，连接可靠。

（3）电压电流互感器的选择

测试方案与测试结果分析

3.1装置的学习功能

键盘分为四个按键，1为功能键，4为确认键，在学习模式下，插排接通电灯，显示屏显示

当前用电器的有用功率、无用功率、功率因子、电压等信息，待稳定后，按下按键4，即把当

前用电器的类别编号存储在CPU中，完成学习功能。关掉电灯，依次接通电风扇、手机充电器、路由器、电水壶等用电器，把信息存储在装置中。

电器的学习，则有功功率、无功功率、功率因子等电性参数累加，通过计算参数的累积量确定

用电器的类型。

3.2用电器的识别

各单元电路

1.28027

TMS320F28027是一种高效 32 位中央处理单元，具有分析和断点功能。该芯片是由

60MHz，50MHz，和 40MHz 器件、3.3V 单电源、集成型加电和欠压复位、两个内部

零引脚振荡器、复用通用输入输出(GPIO) 引脚、三个32 位CPU 定时器、片载闪存、SRAM、一次性可编程 (OTP) 内存、代码安全模块、串行端口外设 (SCI/SPI/I2C)、增

强型控制外设、增强型脉宽调制器 (ePWM)、高分辨率 PWM (HRPWM)、模数转换器(ADC)、比较器…

1.3系统框图