本文介绍了基于STM32F103单片机的电流电压采集系统的设计与实现，这一系统主要应用在配电网中，用于采集电流、电压、有功功率及无功功率等模拟量，是配电网自动化和各种仪器设备的必要功能之一。文章详细描述了系统的硬件设计与软件实现，其核心是使用STM32F103单片机结合相关电路模块进行信号采集与处理。
一、系统设计概述
系统设计中采用嵌入式STM32F103单片机作为主控制器，通过电压互感器TV1005M和电流互感器TA1005M分别检测交流电压和交流电流值。该系统能够通过WiFi模块连接屏幕或手机APP，实时显示电压、电流、功率和电量值，且能够通过设定阈值来监控电流和保护电路。
二、硬件设计
硬件设计包括以下几个部分：
1. MCU单片机最小系统电路：这是整个系统的基础，确保单片机能够稳定工作，包括晶振电路、复位电路等。通过这些基础电路的设计，系统能够获得稳定的时钟信号和可靠的系统重启。
2. WiFi模块电路：在硬件上集成WiFi模块，使得系统可以与屏幕或手机APP直接进行无线连接。这不仅简化了数据的显示方式，还增加了系统的可操作性和可访问性。
3. 继电器控制电路：为了实现系统的监控与保护功能，设计了继电器控制电路。当电流或电压超过预设的阈值时，CPU会向继电器发送断开信号，切断电路以保护系统安全。故障排除后，可通过界面重新连接继电器恢复供电。
三、软件设计
电流电压采集系统的软件设计采用了模块化编程方法，这是软件开发中的一种有效技术，能够提高代码的复用性、可维护性及扩展性。软件部分主要负责信号的采集、处理和显示控制。
四、采集过程
系统通过电压互感器和电流互感器对交流电压和电流进行检测。检测后的信号经过整流与滤波处理，转换成适合STM32F103单片机ADC模块的输入信号。单片机对这些信号进行A/D转换，并将处理后的数据实时展示在屏幕上或通过WiFi传输至手机APP，同时根据功率的设定值进行电流监控和电路保护。
五、应用场景
此电流电压采集系统在配电网自动化领域以及家用电器领域具有广泛的应用前景。它不仅可以用于监测电网运行状态，还能够在工业控制系统、家用电器以及任何需要电流和电压测量的应用场合发挥作用。
六、技术特点与创新点
该系统的主要技术特点和创新点在于：
1. 采用STM32F103单片机作为处理核心，具有高性能、低功耗的特点。
2. 结合现代通信技术，通过WiFi模块实现了数据的远程实时显示，提高了系统的便捷性。
3. 硬件和软件设计均采用模块化，便于后期的维护与升级。
4. 引入了阈值保护机制，既保护了系统安全，又不影响系统的正常使用。
七、结论
本文所设计的基于STM32F103单片机的电流电压采集系统，不仅满足了当前配电网自动化的基本需求，也具有很好的可扩展性和灵活性，能够在多个领域得到应用。通过本项目的设计与实践，为类似系统的设计提供了理论依据和参考方案。
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