基于ARM处理器智能电表系统的功能设计与论证

采样滤波：

　　整个硬件设计的关键部分就是信号采集，信号采集是将220V工频交流电转换成相对应的0到3V的交流信号。这是关系到整个系统精度的问题，如果采集失真，不仅导致精度下降，还有可能产生严重的错误。

　　此技术选用的是利用专用变压器件互感器直接进行变压，得到所需的交流信号后，经过滤波电路，直接输出给MCU的A/D接口进行采样。

　　电流通过专用变压器，将电压转换成0.5V的电压Ui；在通过一阶低通滤波R1、C1，低通滤波主要是为了滤掉高频的信号，电容是可以通过高频信号，而阻碍低频信号通过，将电容C1接地，便可滤掉高频信号；由于滤波后得到的信号比较弱，所以还要再加入一个通过电阻R2的Ur，Ur是0-3V的直流信号，最后将得到一个0-3V的交流信号U0。

　　3.3、智能电表硬件设计方法：

　　智能电表主要是由电子元器件构成，其工作原理是：首先通过对用户供电电压和电流的实时采样，利用集成电路，对采样电压和电流信号进行变压，通过滤波得到0-3V的模拟信号，再通过A/D转换器采样、保持、量化及编码四个过程后转换得到数字信号，在数字信号处理单元中通过公式进行计算，得出每秒的电量，进行累加，最后将所得到的电量值通过控制单元进行处理、控制，把电量值进行储存或输出。

　　采用一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的16/32位ARM7TDMI的CPU，并带有嵌入的高速Flash存储器，存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟频率下运行。

　　为对代码规模有严格控制的应用可使用16位Thumb模式将代码规模降低超过30％，而性能的损失却很小。A/D转换器需要满足对三相工频交流电进行不失真的采样。多个串行接口可方便地进行接口扩展。

　　外设接口可以外接一个掌抄器，用于工作人员调试和维修等等。数据存储、输出和显示都需要数据的不同结构，所以还需要对电量数据的结构转换，转换为相应的存储结构、输出结构和显示结构，这些都是在MCU的数据转换模块中进行。

　　3.4、智能电表的软件设计方法：

　　智能电表的软件主要是电量值的计算部分。我们采用软件编程来实现公式计算的方式计算电量值，其主要是在数字信号处理单元模块中执行。通过A/D转换器中得到的U0、I0 来计算ARM技术在智能电表上应用的论证与设计，但是积分在计算机的二进制计算中过于复杂。考虑到成本的问题，采用累加的方式代替积分运算，累加公式为 。ARM技术在智能电表上应用的论证与设计，如果N取值为100000，循环累加100000次就是一秒中智能电表计算出来的电量值。

　　总结：

　　本次设计主要是论述了ARM在智能电表中的应用，ARM在智能电表应用的最主要难题还是成本问题，所以在设计中也多次想到了节约成本的问题，包括在无线传输中尽量少使用无线模块和可以考虑实现多用户智能电表。ARM应用在智能电表中主要是考虑到智能电表的未来发展趋势，实现智能电表更多的可扩展性和兼容性，未来可以在基于ARM的智能电表里增加更多的实用功能。