HLW8032-ESP32(计量模块)

• 1 HLW8032能耗采集数据

有效电压、有效电流、有效功率、1°电所需脉冲、上电记录的脉冲、已用电量

 

• 2 HLW8032的UART通讯接口

　　HLW8032 具有一个简单的 UART 接口，采用异步串行通讯方式，允许用两个单向引脚进行
数据通讯。UART 接口只需要一个低成本光电藕合器，就可以实现隔离通信。UART 接口以 4800
bps 的固定频率工作，发送数据的间隔时间是 50mS，适合低速设计。
　　HLW8032 的 UART 使用两个引脚，TX 引脚用于从 HLW8032 发送数据，数据以低位(LSB)优
先发送，RX 引脚用于来接收来自微控制器的数据。

 

• 3 数据的计算

 

• 4 串口数据处理代码

 

.cpp部分

#include "HLW8032.h"

HLW8032::HLW8032()
{
}

void HLW8032::begin(HardwareSerial &SerialData, byte IO) //此处IO是供电使能
{
    _IO = IO;
    pinMode(_IO, OUTPUT);
    digitalWrite(_IO, LOW);
    delay(10);
    SerialID = &SerialData;
    SerialID->begin(4800, SERIAL_8E1); //指定4800波特率，偶校验  符号为->指针调用
    //while(SerialID->read()>= 0){}
    digitalWrite(_IO, HIGH);

    setVF(1.88);
    setCF(1);
    // VF = VolR1 / VolR2;              //求电压系数
    // CF = 1.0 / (CurrentRF * 1000.0); //计算电流系数
}

//写入电压系数,输入值为电压值，计算后得到修正值
void HLW8032::setVF(float Data)
{
    VF = Data;
}

//写入电流系数
void HLW8032::setCF(float Data)
{
    CF = Data;
}

void HLW8032::SerialReadLoop()
{
    if (SerialID->available() > 0) //检查串口是否有数据，并且缓冲区是否可用
    {
        delay(55);
        SeriaDataLen = SerialID->available();

        if (SeriaDataLen != 24)
        {
            while (SerialID->read() >= 0)
            {
            }
            return;
        }

        for (byte a = 0; a < SeriaDataLen; a++) //获取所有字节数
        {
            SerialTemps[a] = SerialID->read();
        }
        //Serial.println(SerialID->available());

        /*处理字节*/

        if (SerialTemps[1] != 0x5A) //标记识别,如果不是就抛弃
        {
            while (SerialID->read() >= 0)
            {
            }
            return;
        }
        if (Checksum() == false) // 校验测试，如果错误就抛弃
        {
            //Serial.println("crc error");
            return;
        }

        //如果通过了以上测试，则说明数据包应该没问题，获取其中的数据
        SerialRead = 1;                                                                               // 数据包完备标记
        VolPar = ((uint32_t)SerialTemps[2] << 16) + ((uint32_t)SerialTemps[3] << 8) + SerialTemps[4]; //获取电压参数寄存器
        if (bitRead(SerialTemps[20], 6) == 1)                                                         //如果电压寄存器刷新，则取数据
        {
            VolData = ((uint32_t)SerialTemps[5] << 16) + ((uint32_t)SerialTemps[6] << 8) + SerialTemps[7]; //获取电压寄存器
        }
        CurrentPar = ((uint32_t)SerialTemps[8] << 16) + ((uint32_t)SerialTemps[9] << 8) + SerialTemps[10]; //电流参数
        if (bitRead(SerialTemps[20], 5) == 1)                                                              //如果电流寄存器更新，则取数据
        {
            CurrentData = ((uint32_t)SerialTemps[11] << 16) + ((uint32_t)SerialTemps[12] << 8) + SerialTemps[13]; //电流
        }
        PowerPar = ((uint32_t)SerialTemps[14] << 16) + ((uint32_t)SerialTemps[15] << 8) + SerialTemps[16]; // 功率参数
        if (bitRead(SerialTemps[20], 4) == 1)                                                              // 如果功率寄存器数据更新，则取数据
        {
            PowerData = ((uint32_t)SerialTemps[17] << 16) + ((uint32_t)SerialTemps[18] << 8) + SerialTemps[19]; //功率数据
        }
        PF = ((uint32_t)SerialTemps[21] << 8) + SerialTemps[22]; //脉冲数量寄存器

        // 确认 PF进位寄存器是否进位，进位则添加1
        if (bitRead(SerialTemps[20], 7) == 1)
        {
            PFData++;
        }
        Active_Volt = GetVol();
        Serial.print("Get_Vol: ");
        Serial.printf("%.2f", Active_Volt); //电压
        Serial.println(" V");

        Active_Current = GetCurrent();
        Serial.print("Get_I: ");
        Serial.printf("%.3f", Active_Current); //电流
        Serial.println(" A");

        Active_Power = GetActivePower();
        Serial.print("GetActivePower: ");
        Serial.printf("%.3f", Active_Power); //有效功率
        Serial.println(" W");

        PF_One = GetPFOne();
        Serial.print("GetPFOne: ");
        Serial.printf("%d", PF_One); //1°电脉冲数
        Serial.println("");

        PF_All = GetPFAll();
        Serial.print("GetPFAll:");
        Serial.printf("%d", PF_All); //已记录脉冲
        Serial.println("");

        Used_KWh = GetKWh();
        Serial.print("GetKWh: ");
        Serial.printf("%.5f", Used_KWh);
        Serial.println(" KW/h");
    }
}

// 获取电压
float HLW8032::GetVol()
{
    float Vol = GetVolAnalog() * VF; //求电压有效值
    return Vol;
}

//获取电压ADC值
float HLW8032::GetVolAnalog()
{
    float FVolPar = VolPar; // float 计算
    float Vol = FVolPar / VolData;
    return Vol; //返回厂商修正过的ADC电压值
}

//获取有效电流
float HLW8032::GetCurrent()
{
    float Current = GetCurrentAnalog() * CF; //计算有效电流
    return Current;
}

//获取电流厂商修正adc原始值
float HLW8032::GetCurrentAnalog()
{
    float FCurrentPar = CurrentPar;
    float Current = FCurrentPar / (float)CurrentData;
    return Current;
    //return CurrentData;
}

//计算有功功率
float HLW8032::GetActivePower()
{
    float FPowerPar = PowerPar;
    float FPowerData = PowerData;
    //float Power = ((float)PowerPar/(float)PowerData) * VF * CF;  // 求有功功率
    float Power = FPowerPar / FPowerData * VF * CF; // 求有功功率
    return Power;
}

//计算视在功率
float HLW8032::GetInspectingPower()
{
    float vol = GetVol();
    float current = GetCurrent();
    return vol * current;
}

//计算功率因数
float HLW8032::GetPowerFactor()
{
    float ActivePower = GetActivePower();         //获取有功功率
    float InspectingPower = GetInspectingPower(); //视在功率
    return ActivePower / InspectingPower;
}

//获取脉冲计数器值
uint16_t HLW8032::GetPF()
{
    return PF;
}

//获取总脉冲数
uint32_t HLW8032::GetPFAll()
{
    return PFData * PF;
}

//1°电所需的脉冲数
uint32_t HLW8032::GetPFOne()
{
    PFone = 3600000000000 / PowerPar / 1.88;
    return PFone;
}

//获取累积电量
float HLW8032::GetKWh()
{
    // float InspectingPower = GetInspectingPower();                                //视在功率
    // uint32_t PFcnt = (1 / PowerPar) * (1 / InspectingPower) * 1000000000 * 3600; //一度电的脉冲数量
    // float KWh = (PFData * PF) / PFcnt;                                           //总脉冲除以1度电的脉冲量
    // return KWh;
    KWh = GetPFAll() / (float)PFone; //整型除法转换成浮点型，否则为0.0000000000
    return KWh;
}

//校验测试
bool HLW8032::Checksum()
{
    byte check = 0;
    for (byte a = 2; a <= 22; a++)
    {
        check = check + SerialTemps[a];
    }
    if (check == SerialTemps[23])
    {
        //校验通过
        return true;
    }
    else
    {
        return false; //校验不通过
    }
}

 

.h部分

#ifndef HLW8032_h
#define HLW8032_h

#if ARDUINO >= 100
#include "Arduino.h"
#else
#include "WProgram.h"
#endif

class HLW8032
{
public:
    HLW8032();
    void begin(HardwareSerial &SerialData, byte IO);
    void setVF(float Data);     //写入电压系数
    void setCF(float Data);     //写入电流系数
    void SerialReadLoop();      //串口循环业务 获取数据，并且解码数据
    float GetVol();             // 获取电压
    float GetVolAnalog();       // 获取电压原始ADC值
    float GetCurrent();         //获取电流
    float GetCurrentAnalog();   //获取电流原始ADC值
    float GetActivePower();     //获取有功功率
    float GetInspectingPower(); //获取视在功率
    float GetPowerFactor();     //获取功率因数
    uint16_t GetPF();           //获取电脉冲计数器
    uint32_t GetPFAll();        //获取总脉冲数
    uint32_t GetPFOne();        //获取总脉冲数
    float GetKWh();             // 获取累积电量

    byte SerialTemps[25];  //串口缓冲区
    byte SeriaDataLen = 0; //数据长度计数器
    bool SerialRead = 0;   //串口数据OK标记

    uint32_t VolPar;      //电压参数
    uint32_t CurrentPar;  //电流参数
    uint32_t PowerPar;    //功率参数
    uint32_t CurrentData; //电流数据
    float VF;             //电压系数
    float CF;             //电流系数
    int PFone;            //1°电用的脉冲数（一定要另外算的，不可调用函数）
    float KWh;            //已用电量（一定要另外算的，不可调用函数）

    float Active_Volt;    //存有效电压
    float Active_Current; //存有效电流
    float Active_Power;   //存有效功率
    uint32_t PF_One;      //存1°电需要的脉冲数
    uint32_t PF_All;      //上电开始记录的脉冲数
    float Used_KWh;       //存已使用的电量

private:
    bool Checksum(); //校验函数

    byte _IO;
    HardwareSerial *SerialID;
    uint8_t SysStatus; //系统状态寄存器

    uint32_t VolData; //电压数据

    uint32_t PowerData;       //功率数据
    uint16_t PF;              //脉冲计数器
    uint32_t PFData = 1;      //脉冲溢出计数器
    uint32_t VolR1 = 1880000; //电压电阻1 470K*4  1880K
    uint32_t VolR2 = 1000;    //电压电阻2  1K
    float CurrentRF = 0.1;    // 电流采样电阻 0.1 欧姆
};

#endif

 

• 5 串口打印(此部分已在HLW8032.cpp里面)

　        　

       

 　　PS：各种数据我都已经存储，需要哪个就直接调用

    float Active_Volt;    //存有效电压
    float Active_Current; //存有效电流
    float Active_Power;   //存有效功率
    uint32_t PF_One;      //存1°电需要的脉冲数
    uint32_t PF_All;      //上电开始记录的脉冲数
    float Used_KWh;       //存已使用的电量