基于单片机的智能电能表的设计
第一章智能电能表概述
1.1智能电能表的概念
智能电能表是以微处理器或微控制器芯片(如单片机)为核心的可以存储大量的测量信息并具有对测量结果进行实时分析、综合和做出各种判断能力的仪器。智能电能表一般具有自动测量功能，强大的数据处理能力，进行自动调零和单位换算功能，能进行简单的故障提示，具有操作面板和显示器，有简单的报警功能。
1.2智能电能表的典型结构
从结构上来说，智能电能表是一个专用的微型计算机系统，它主要由硬件和软件两部分组成。硬件部分主要包括信号的输入通道，微控制器或微控制器及其外围电路、标准通信接口、人机交换通道，输出通道。输入通道和输出通道用来输入输出模拟量信号和数字量信号，它们通常由传感器元件、信号调理电路、A/D转换器、D/A转换器等组成。微控制器及其外围电路用来存储程序、数据并进行一系列的运算和处理，通常包括程序存储器、数据存储器、输入输出接口电路等组成。人机交换通道是人与仪器相互沟通的主要渠道，它主要由键盘、数码拨盘、打印机、显示器等组成。标准通信接口电路用于实现仪器与计算机的联系，以使仪器可以接受计算机的程控指令，目前用于智能电能表的通信接口主要有GPIB、RS-232C等。智能电能表的软件部分主要包括监控程序和接口管理程序两部分。其中监控程序面向仪器面板键盘和显示器，通过键盘操作输入并存储所设置的功能、操作方式与工作参数;通过控制工/0接口电路进行数据采集，对数据进行预定的设置;对数据存储器所记录的数据和状态进行各种处理;以数字、字符、图形等形式显示各种状态信息以及测量数据的处理结果。接口管理程序主要面向通信接口，其内容是接受并分析来自通信接口总线的各种有关功能、操作方式与工作参数的程控操作码，并通过通信接口输出仪器的现行工作状态及测量数据的处理结果，以响应计算机的远控命令。
1.3智能电能表的主要特点
与传统电能表相比，智能电能表具有以下几个主要特点:
①测量精度高，可以利用微处理器执行指令的快速性和A/D转换的时间短等特点对被测量进行多次测量，然后求其平均值，就可以排除一些偶然的误差与干扰，还可以通过数字滤波，剔除粗大误差和随机误差的方法提高测量精度;
②能够进行间接测量，智能电能表可以利用内含的微处理器通过测量几种容易测量的参数，间接地求出某种难以测量的参数;
③能够自动校准，智能电能表在使用前进行自动校准，在测量过程中进行校准，从而减少误差;
④具有自动修正误差的能力;
⑤具有自诊断的能力，智能电能表若发生了故障，可以自检出来，仪器本身还能协助诊断发生故障的根源;
⑥能够实现复杂的控制功能;
⑦允许灵活地改变仪器的功能;
⑧智能电能表一般都配有GPIB或RS232等接口，使智能电能表具有可程控操作的能力。从而可以很方便地与计算机和其他仪器组成用户需要的多种功能的自动测量系统，来完成更复杂的测试任务。
第二章智能电能表的设计方法
2.1 智能电能表的硬件设计方法
智能电能表中均含有微处理器或微控制器，在微处理器或微控制器的外围进行设备的扩展如程序存储器ROM、数据存储器RAM、键盘、显示器、报警装置和通信口。作为一个完整的智能电能表还应包括输入通道和输出通道。图2.1表述了智能电能表的硬件结构组成原理图。
智能电能表实际上是一个微型计算机系统，它是具有微处理器或微控制器的，并有标准总线接口的新型仪器。不同功能的智能电能表由不同部件组合而成。智能电能表的监控程序固化在程序存贮器EPROM、ROM、EEPROM等中，被测参量通过传感器将非电量变换成电量，然后经过信号处理和模数转换后变为微处理器能直接识别的数字信号。所采集的数据或从键盘上输入的数据以及经过一定的算法运算后的数据均暂存于片内数据存储器RAM中。智能电能表的控制部分一般分两种情况，一是微处理器接受键盘输入的命令后，不需经过数模转换器，直接由接口输出控制信息和数据信息，去控制一些执行机构。
图2.1智能电能表硬件原理图
智能电能表硬件设计各功能环节如下:
2.1.1 微处理器或微控制器
微处理器和微控制器在智能电能表中都是智能电能表的心脏，它们的结构、特性对智能电能表的性能影响很大。微处理器也是一种通用器件，如果给予足够的外部支持电路和处理时间，它几乎可以完成任何任务，数据处理和控制是微处理器的两个主要用途。根据智能电能表控制功能和测量功能的不同选用合适的单片机作为智能电能表的核心，从而提高智能电能表的整体性能。
2.1.2 传感器
传感器是将外界输入的被测量信号变换成电信号的元器件或装置。它作为信息获取的工具和手段，在测量控制型智能电能表中占据了极其重要的地位。传感器能转换信息存在的能量形式，通常是将其他能量形式转换成电量形式，以便进一步加工处理，传感器的输出往往总是电信号。这主要是电信号较容易地进行放大、反馈、滤波、积分、微分、存储及远距离传送等操作。
2.1.3 信号调理
信号调理装置是通过电子线路来实现模拟信号处理，一般包括放大、滤波、整形、检波、
信号转换等功能环节。信号调理的目的是对传感器输出的电信号进行必要的处理以满足信号处理后继环节的需要，使其输出信号适应A/D转换等环节的工作。信号调理可以改善信号质量，还可以补偿传感器的非线性，提高信噪比，增强信号的环境抗干扰能力等。
2.1.4 A/D转换器
微处理器能处理的信号应是数字信号，因此，在智能电能表的输入通道中加入能把模拟信号转换成数字信号的芯片即A/D转换器。但并不是所有的输入通道都要加入A/D转换器，而是只有模拟量输入通道，而且输入微处理器的信号不是频率量而是数字码时，才用到A/D 转换器。使用A/D转换器时应先根据输入通道的总误差，选择A/D转换器的精度及分辨率。根据信号对象的变化率及转换精度要求，确定A/D转换速度，以保证智能电能表的实时性要求，对快速信号必须考虑采样/保持电路。在选用A/D时还应考虑智能电能表所处的环境选择A/D转换器的环境参数。不同A/D转换器有不同的输出状态，应根据计算机的接口特性选择输出状态。
2.1.5 D/A转换器
微处理器输出的数字控制信号通过D/A转换，将离散时刻输出的控制信号转换成为离散模拟信号，为实现智能控制创造了必要条件。在D/A转换接口设计中主要考虑的问题是D/A 转换芯片的选择、数字量的码输入及模拟量的极性输出、参考电压电流源、模拟电量输出的调整与分配等。选择D/A芯片时，主要考虑芯片的性能、结构及应用特性。在性能上必须满足D/A转换的技术要求:在结构和应用特性上应满足接口方便，外围电路简单，价格低廉等要求。
2.1.6 智能电能表的通信接口
智能电能表一般都设置有通信接口，以便能够实现程控、方便地构成自动测试系统。目前国际上采用的智能电能表的标准接口有GPIB，RS232等,本设计采用RS232接口。
2.1.6.1 RS-232C标准通信接口
RS-232C总线标准接口是目前最常用的串行通信总线接口，其逻辑电平是对地对称的，与TTL、MOS逻辑电平完全不同。逻辑0电平规定为+5~+15V之间，逻辑1电平是-5V~-15v 之间。因此，RS-232C驱动器与TTL电路连接必须经过电平转换。转换芯片有MC1488，75188(从TTL到RS-232C的电平转换);MC1489，75189(从RS-232C到TTL的电平转换)。还有MAXIM 的MAXZOZ、MAX232等等。
在当今的信息化时代，用于其他信息装置的通信技术也同样可用于嵌入式智能电能表。它主要有这样一些通信技术:
2.1.6.2 PCI总线
PCI总线技术为CPU和板上外设之间提供方便的高速通信连接，工作频率为33MHz(rev2.1支持66MHz)。PCI对于连接到它上面的器件是具有即插即用的高速总线。从理论上来说，可以有多达256个PCI功能器件同时挂到一个PCI总线上。但由于总线负载问题，同一个PCI总线上只能挂4到8个器件。价廉的PCI芯片组和广泛应用的PCI外设可以促使PCI总线成为嵌入式领域的事实上的总线标准。
2.1.6.3 USB总线
通用串行总线(USB)是一种外设总线标准。它为所有的USB外设提供一种通用的连接，其数据率为12Mbits/S。USB特别适合于需要高数据率和易于即插即用的应用。需要保证带宽和有限执行时间的应用包括PC电话和其他语音及视频通信应用。除了这些新的多媒体设备外，USB也用于传统的I/O设备。
2.1.6.4 IEEE1394高速串行总线
IEEE1394是高速串行总线，其数据率为25-400Mbits/s，它是作为通用外设串行总线而设计的。缆线型1394总线可支持63个器件。缆线越长它所能够处理的数据率就越低。一般
长度为几米，IEEE1394和USB都是串行协议，然而USB和IEEE1394比其竞争技术由更大的技术互补性，USB属于低带宽到中带宽，而IEEE1394属于中到高带宽。
2.2 智能电能表的软件设计方法
智能电能表硬件电路确定之后，仪器的主要功能由软件实现。相应的软件有采集、采集控制、数据处理、显示、结果打印等。智能电能表的软件设计需要有一个细致全面的过程。一般先是清楚的列出智能电能表系统各系统部件与软件设计的有关特点，并进行定义和说明，以作为软件设计的根据。在此基础上写出软件的功能流程图，程序流程图。再将程序流程图的一列操作用机器码或汇编语言或高级语言译成处理器能处理的机器代码。查错和调试是智能电能表软件设计中找出并改正逻辑错误或与硬件有关的程序错误的关键。在所有的工作完成之后还要进行文件编制。
如图2.2所示智能电能表的软件结构按功能可分为准备程序、键功能程序和系统控制程序。同时，为了与软件结构相配合，还必须将程序存储器(ROM)和数据存储器(RAM)实现规划。
2.3 智能电能表的抗干扰方法
智能电能表是以微处理器为核心的微机测量控制系统，因此智能电能表在许多场合都是与计算机控制系统或DCS(集散控制系统)联系在一起的。智能电能表在不同的应用场合所受到干扰也各不相同，当仪器在运行时所受到的干扰超过一定限度时就会严重影响智能电能表的可靠性，甚至严重影响工业生产现场，因此在设计智能电能表时要注意智能电能表的抗干扰设计。
微机测控系统的抗干扰技术在智能电能表的抗干扰技术中是同样适用的，主要分为硬件抗干扰技术和软件抗干扰技术。
硬件抗干扰技术主要包括滤波技术(无源滤波和有源滤波)、去耦技术、屏蔽技术、隔离技术、接地技术等。
窜入智能电能表的干扰，其频谱往往很宽，且具有随机性，采用硬件抗干扰方法，只能抑制某个频率段的干扰，仍有一些干扰会侵入系统。因此，除了采取硬件抗干扰方法外，还要采取软件抗干扰措施。为确保CPU中的程序正常运行，常常采用如下抗干扰措施:软件滤波(数字滤波技术)可以剔除模拟输入信号中的虚假信号，求取真值；除了可以使用硬件看门狗电路强制单片机从死机状态回复到正常运行外，还可以采用软件看门狗电路或软硬结合的看门狗技术。软件看门狗技术的基本思路是:在主程序中对T0中断服务程序进行监视;在T1中断服务程序中对主程序进行监视；T0中断监视T1中断。
第三章智能电能表的硬件设计
3.1电能表概述
电能表是一种计量某一段时间内通过的电能的累积值的表计。
电子式电能表，也称为静止式电能表，它也就是“电流和电压在固态(电子)器件中作用而产生与瓦时数成比率输出的仪表”。这里主要介绍根据智能小区家庭型用户电能计量系统的要求设计的一种智能型多功能复费率电能表。复费率电能表是一种根据用电的峰时、平时、谷时各时段的设定值计算用户总的用电量和峰时、平时、谷时的用电量的电能表，使供电局能实施峰时、平时、谷时各时段不同的计费标准。用经济手段鼓励用户在低谷时段用电。这也正好符合电力计费系统提出的分时段计费的要求。电子式的复费率电能表一般使用单片机对电能脉冲进行分时段计算处理，同时具有有效的参数设定。
3.2电能表的总体方案设计
此多功能复费率电能表具有如下功能:
(1)通过单片机扩展的数据存储器可以存储本月、上月、上上月的各月电量，能存储各月峰时、平时、谷时各时段的用电量，并能通过液晶显示器显示各自的数值；
(2)具有欠压断电保护、欠费停电保护功能；
(3)具有在过电压、过电流和欠压断电保护后用户自己送电的功能；
本次设计中所设计的整个电能计量系统主要由电能表构成。电能表部分应包括电流传感器、电压传感器、电能计量芯片、显示器件、按键开关时钟/日历芯片、看门狗电路、扩展数据存储器以及用于通断电控制用的小功率交流开关。
图3.1 电能表硬件整体框图
上图3.1表明了电能表的硬件设计方案。其中，电能表部分需要电流互感器、电压互感器把照明电路中的22OV电压和大电流(10A)变换成电能计量芯片所要求的输入电压和输入电流范围之内。电能计量芯片根据其内部的瞬时电压和瞬时电流计算瞬时功率，再输出脉冲驱动机械式计数器或者步进电机计算用电电量。根据此方案设计的复费率电能表系统的硬件原理在以下几节详细说明。
3.3电能表的控制芯片
AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机，很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案，其引脚排列
如图3.2所示：
3.3.1 AT89C51主要特性为：
·4K字节可编程闪烁存储器
·寿命：1000写/擦循环
·数据保留时间：10年
·全静态工作：0Hz-24MHz
·三级程序存储器锁定
·128×8位内部RAM
·32可编程I/O线
·两个16位定时器/计数器
·5个中断源
·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式
·片内振荡器和时钟电路
图3.2 AT89C51引脚结构图
3.3.2 AT89C51各主要引脚功能：
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL 门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：
P3口管脚备选功能
P30 RXD（串行输入口）
P31 TXD（串行输出口）
P32 /INT0（外部中断0）
P33 /INT1（外部中断1）
P34 T0（记时器0外部输入）
P35 T1（记时器1外部输入）
P36 /WR（外部数据存储器写选通）
P37 /RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
EA/VP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
X1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
X2：来自反向振荡器的输出。
3.4电能计量专用芯片
在电子式电能表中使用得比较多的电能计量专用芯片有：CS546OA以及AD7755等等。从性能上来比较CS546OA比AD7755增加了如下功能:具有片内看门狗定时器与内部电源监视器；具有瞬时电流、瞬时电压、瞬时功率、电流有效值、电压有效值、功率有效值测量及电能计量功能；提供了外部复位引脚；双向串行接口与内部寄存器阵列可以方便地与微处理器相连接；外部时钟最高频率可达20MHz；具有功率方向输出指示。这些增加的功能更加便于与微控制器接口，并能方便地实现电压、电流、功率的测量和用电量累积等功能。据此选择CS5460A作为电能计量芯片更能实现各种电参数的测量。
3.4.1 CS5460A的性能
(1)能量数据精确度:在1000:1动态范围内精确度为0.1%；
(2)芯片功能:可以测量电能，I·U，、和，具有电能与脉冲转换功能；
(3)通过串行EEPROM实现智能“自引导”，不需要微控制器；
(4)AC或DC系统校准；
(5)可驱动机计度器/步进马达；
(6)能量消耗小于12mw；
(7)为分流传感器提供优化的接口；
(8)具有相补偿功能；
(9)为单电源提供地参考信号；
(10)芯片上带有2.5V基准电压(最大温漂60Ppm/)；
(11)具有简单的三线数字串行接口；
(12)具有看门狗定时器，电源监视器和电源配置功能。
3.4.2 CS5460A管脚说明
CS546OA芯片有24个引脚。它的管脚分布如图3.3所示。各管脚功能说明如下:
图3.3 CS5460A的引脚图
XOUT、XIN:系统时钟输出引脚和系统时钟输入引脚。这两个引脚接2.5-20MHZ的晶振CS5460A提供系统时钟，并通过片内的分频单元的分频得到相应的时钟频率。另外也可通过XIN引脚使用外部的CMOS时钟为CS5460A提供系统时钟。
CPUCLK:片内振荡器输出引脚。输出的时钟频率可以驱动一个标准的CMOS负载。
SCLK:串行时钟输入引脚。在这个引脚上输入的时钟信号确定SDI和SDO引脚上的数据输入输出速率。在片内与此引脚相连的是一个施密特触发器，其允许通过具有慢上升时间的
信号通过。仅在有效时才识别时钟信号。
SDO:串行数据输出引脚。
:片选引脚。
MODE:模式选择引脚。当为逻辑高电平时，CS5460A可在一个外部串行EEPROM的帮助下执行自引导功能接收命令和设置;当为逻辑低电平时，CS546OA可与微处理器或微控制器进行数据交换。此引脚悬空时为低电平。
:中断输出引脚。
:电能输出引脚。
:电能方向指示引脚。当电能输出为负时此引脚输出一脉冲。
SDI:串行数据输入引脚。
VIN+、 VIN-:电压通道的差分模拟输入引脚。
VREFOUT:参考电压输出引脚。此引脚的电压相对于VA-为2.5V。
VREFIN:参考电压输入引脚。输入此引脚的电压作为调节器的参考电压。
IIN+、IIN-:电流通道的差分模拟输入引脚。
VD+:正数字电源。
DGND:数字地。
VA+、VA-:正模拟电源和负模拟电源。
PFMON:电源故障监测引脚。用于监控模拟电源。
:复位引脚。当此引脚电平为低时，CS5460A的所有内部寄存器都被设置为缺省值。
3.4.3 CS5460A外围电路及供电电路设计
图3.4 CS5460A外围电路、供电电路及与AT89C51的接口电路
在电路图3.4中，参考电压输入端(VREFIN)和参考电压输出端(VREFOUT)直接相连并通过0.1pF电容接地，模拟电源负引脚(VA-)也直接接地。这使得片上模/数转换器的参考电压为O伏，并且使用变换器内部2.5V的基准电压，0.1pF的电容起作电源抗干扰的作用。根据单相电子式电能表使用的具体情况在系统时钟输出引脚(XOUT)和系统时钟输入引脚(XIN)之间选择4.096MHz的晶振和K=1的分频系数为CS546OA提供系统时钟。
3.4.4 微控制器AT89C51与CS5460A的接口
微控制器AT89C51与Intel系列的80C51微控制器的指令集和管脚兼容，微控制器内有4K字节的可擦写闪烁只读程序存储器和256字节的数据存储器。它具有掉电模式和闲置状态两种工作方式。其工作原理同8031微控制器。
由于CS546OA提供了SPI串行接口，减少了单片机的总线使用数，为微控制器的外围电路的扩展提供了更多的总线。在SPI总线上传送的数据和命令字都是高位在先的方式传送。由图3.4可知使用AT89C51的P10、P11、P12引脚分别与CS546OA的SDI、SDO、SCLK引脚
交换数据。CS546OA的片选引脚接地，使其始终保持有效状态。
另外，使用AT89C51的外部中断12(INTO)接收CS546OA的电能输出引脚()输出
的表示电能的脉冲信号，当AT89C51接收到一个脉冲时发生中断使存放累计电能值的存储单元的值按一个脉冲所代表的电能数增加。AT89C51的P10、P11、P12引脚分别与CS5460A的
SDI、SDO、SCLK引脚交换数据。CS5460A的输出的低电平信号说明CS5460A发生了一个
智能电表的设计
四川理工学院 课程设计书 学院计算机学院 专业物联网工程20121班 课程无线传感器网络 题目现代小区智能电表课程设计 教师符长友 学生胥玉环刘依粒胡伟杰宋治桦设计时间：2014年7月5日至2017年7月11日
前言 近年来，在低碳经济、绿色节能及可持续发展思想的推动下，如何进一步提高电网效率，积极应对环境挑战，提高供电可靠性和电能质量，完善电力用户服务，适应更加开放的能源及电力市场化环境需要，对未来电网的发展提出了更高的要求。智能电网的概念应运而生并成为全球电力行业共同研究和探讨的热点，支撑中国乃至全球智能电网的将是通信技术、信息处理技术和控制技术。智能电表作为智能电网建设的重要基础装备，加快智能电表产业链整合，促进其产业化，对于电网实现信息化、自动化和互动化具有支撑作用。基于以上分析，本文研究旨在基于AT89C51单片机的智能电表的设计。 本次设计基于单片机AT89C51是以微处理器或微控制器芯片为核心的可以存储大量的测量信息并具有对测量结果进行实时分析、综合和做出各种判断能力的仪器。一般具有自动测量功能，强大的数据处理能力，进行自动调零和单位换算功能，能进行简单的故障提示，具有操作面板和显示器，有简单的报警功能。 本文主要包括以下三个方面的工作： (1)智能电表的设计背景、优点及发展现状 本文首先分析智能电表的设计背景，其次讨论智能电表的优点及相关的应用。 (2)智能电表的硬件和软件实现 分析智能电表应该具备的功能，给出该仪表的总体设计框图；详细讨论了该电路的核心芯片选取、数据采集电路的设计、通信电路及输入输出系统的实现并给出了核心芯片．AT89C51的详细参数；使用结构化程序设计手段，利用单片机C语言程序实现按键的扫描并处理程序、数据的采集及后续的算法程序、红外或RS485通信方式的自动抄表程序、CPU卡的读写操作程序以及段式LCD的显示驱动程序。 (3)设计的结论分析、不足及未来的展望 阐述了设计的测试结果并对结论进行了分析，给出了设计中的不足之处，并提出了将来的修改意见及改进之处，对智能电表的未来进行展望。
基于单片机的数字电能表设计
学号： 密级： 本科毕业论文 基于单片机的数字电能表设计 院系名称： 专业名称：电气工程及其自动化 学生姓名： 指导老师：
郑重声明 本人呈交的学位论文是由本人在导师的精心指导下，独立学习、研究、设计出来的成果，论文中的所有文字、数据、图片资料、表格真实可靠，都由本人亲自撰写。据本人所知，论文中除文中已经注明引用的内容外，不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，都已经在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。 本人签名：
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摘要 随着电力需求的急骤上升，电能表作为计量电量的主要工具，设计出功能 更多、准确度更高的电能表对于节约用电有极其重要的意义。本文采用单片机作为主控芯片，该电能表具有精度高、准确等优点，有很好的实用开发价值。 数字电能表的诞生打破了传统电子测量仪器的模式和格局。它显示清晰直观、读数准确，采用了先进的数显技术，大大地减少了因人为因素所造成的测量误差事件。数字电能表是把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式，并加以显示的仪表。数字电能表把电子技术、计算技术、自动化技术的成果与精密电测量技术密切的结合在一起，成为仪器、仪表领域中独立而完整的一个分支，数字电能表标志着电子仪器领域的一场革命，也开创了现代电子测量技术的先河。 本设计以单片机为开发平台，控制系统采用AT89C51单片机，A/D转换采用ADC0832。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便进行8路其它A/D转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。简易数字电能测量电路由A/D转换、数据处理、显示控制等组成。 关键词：数字电能表；AT89C51；硬件合成
机械式电能表与电子式电能表比较
机械式电能表和电子式电能表比较 一。工作原理： 目前使用的电能表有两种：一种是机械式电能表（又称感应式电能表），一种是电子式电能表。它们由于出现的年代不一样，因而其工作原理截然不同。 机械式电能表的工作原理是：当电能表接入电路时，电压线圈和电流线圈产生的磁通穿过圆盘，这些磁通在时间和空间上不同相，分别在圆盘上感应出涡流，由于磁通与涡流的相互作用而产生转动力矩使圆盘转动，因磁钢的制动作用，使圆盘的转速达到匀速运动，由于磁通与电路中的电压和电流成正比例，使圆盘在其作用下以正比于负载电流的转速运动，圆盘的转动经蜗杆传动到计度器，计度器的示数就是电路中实际所使用的电能。 电子式电能表是近几年随着电子工业的发展而出现的，它是利用电子电路/芯片来测量电能；用分压电阻或电压互感器将电压信号变成可用于电子测量的小信号，用分流器或电流互感器将电流信号变成可用于电子测量的小信号，利用专用的电能测量芯片将变换好的电压、电流信号进行模拟或数字乘法，并对电能进行累计，然后输出频率与电能成正比的脉冲信号；脉冲信号驱动步进马达带动机械计度器显示，或送微计算机处理后进行数码显示。 二。电能表简单分类： 电能表是专门用来测量电能累积值的仪表，电力企业用以计量发电量，用电量、供电量、损耗电量、销售电量等数值均依赖于电能表。所以有人也把电能表比作电力工业销售产品的一杆秤。 上面所说的机械式电能表与电子式电能表是按照电能表的结构原理进行分类的，也是最常用的分类方法。除了这种分类之外，电能表还可以按以下标准进行分类： 1、按照所测不同电流种类可分为：直流式和交流式二种。 2、按照电能表的用途可分为：单相电能表、三相有功电能表、三相无功电能表、
智能电能表与用电信息采集装置安装典型设计分解
四川省电力公司 智能电能表及用电信息采集装置安装 典型设计 第1章概述 1.1 目的和意义 1.2 主要原则 坚持效益与节约相结合的原则。要兼顾技术性和经济性，注重推广应用典型设计的安全效益、社会效益，又要注重经济效益，节约投资成本，便于集中招标采购，防止过分追求高配置。 坚持实用性与先进性相结合的原则。要采用成熟的技术和可靠的设备，确保设计方案的实用性，同时又要推广应用新技术，鼓励设计创新，确保设计方案的前瞻性。 坚持普通性与典型性相结合的原则。既要综合考虑不同地区的实际情况，面对不同规模、不同形式、不同外部条件，在公司系统中具有广泛的适用性；又要保证方案具有一定的代表性和典型性，能够指导公司系统的设计和建设。 坚持统一性与灵活性相结合的原则。既要保证设计标准统一，生产标准统一，又要保证模块划分合理，接口灵活，组合方案多样，增减方便，便于使用。 1.3 设计依据 GBl208－2006 电流互感器 GB 3906－20063.6—40.5kV 交流金属封闭开关设备和控制设备 GB7251.1－2005 低压成套开关设备和控制设备第一部分；型式试验和部分型式试验成套设备 GB 7251.3－2006 低压成套开关设备和控制设备第三部分：对非专业人
员可进入现场的低压成套开关设备和控制设备一配电板的特殊要求GB/T7267－2003 电力系统二次回路控制、计量屏及柜基本尺寸系列 GBl0963.1－2005 家用及类似场所用过电流保护断路器第1部分：用于交流的断路器 GB/T 14048.2－2001 低压开关设备和控制设备低压断路器 GB/T 14048.3－2002 低压开关设备和控制设备第3部分；开关、隔离器、隔离开关及熔断器组合电器 GB/T 16936 电能计量柜 GB/T17201－2007 组合互感器 GB/T17215.321－2008 交流电测量设备特殊要求第21部分；静止式有功电能表(1级和2级) GB/T17215.322－2008 交流电测量设备特殊要求第X部分；静止式有功电能表(0．2S级和0．5S级) GB/T17215.323－2008 交流电测量设备特殊要求第23部分：静止式无功电能表(2级和3级) GB 50058－1992 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 DL/T448－2000 电能计量装置技术管理规程 DL/T614－2007 多功能电能表 DL/T645－2007 多功能电能表通信协议 DL/T698.31 用电信息采集与管理系统用电信息采集终端通用要求 DL/T698.32 用电信息采集与管理系统厂站终端特殊要求 D12T698.33 用电信息采集与管理系统专变采集终端特殊要求 DL/T698.34 用电信息采集与管理系统公变采集终端特殊要求 DL/T698.35 用电信息采集与管理系统低压集抄终端特殊要求 DL/T825－2002 电能计量装置安装接线规则 JB/T 5777.2－2002 电力系统二次回路控制及计量屏(柜、台)通用技术条件JGJ l6－2008 民用建筑电气设计规范 JJG 1021－2007 电力互感器 GB 4208－1993 外壳防护等级（IP代码）
电量测量仪表的设计与实现本科毕业设计
电量测量仪表的设计与 实现本科毕业设计 Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
电量测量仪表的设计与实现 摘要 随着电力系统的快速发展,电网容量不断增大,结构日趋复杂,电力系统中实时监控,调度的自动化显得尤为重要,而电力参数的数据采集又是实现自动化的重要环节,如何快速准确地采集系统中各元件的电参数(电压,电流, 功率,功率因数等)是实现电力系统自动化的一个重要因素。 本文介绍了一种三相多功能电量测量系统设计方案。该方案以AT89C51单片机为处理器，利用多功能芯片ADE7878对交流信号采样和计算，可实时测量并显示三相电压、三相电流、功率及功率因数，具体描述了ADE7878芯片的性能和内部工作原理，着重介绍了系统的软件设计。 关键词：单片机电量测量 ADE7878 DESIGN AND IMPLEMENTATION OF ELECTRICITY MEASURING INSTRUMENTS Abstract With the rapid development of power system, power grid capacity is increasing, and the structure is becoming more complex, real-time monitoring and scheduling of power system automation is particularly important, and the date acquisition of power parameters is an important part of automated, how to quickly and accurately capture the electrical parameters (voltage, current, power, power factor, etc) of various components of the system is an important factor for power system automation. This article describes the design of a multifunctional three-phase power measurement system. the program use the AT89C52 microcontroller as the processor, and use the multi-functional chip ADE7878 to sampling and calculation the AC signal, it can real-time measurement and display the three-phase voltage, three-phase current, power and power factor. Specifically describes the performance and the internal working principle of ADE7878 chip, focuses on the software design of the system. KEY WORDS microcontroller measurement of electricity ADE7878
基于单片机的智能电能表的设计
第一章智能电能表概述 1.1智能电能表的概念 智能电能表是以微处理器或微控制器芯片(如单片机)为核心的可以存储大量的测量信息并具有对测量结果进行实时分析、综合和做出各种判断能力的仪器。智能电能表一般具有自动测量功能，强大的数据处理能力，进行自动调零和单位换算功能，能进行简单的故障提示，具有操作面板和显示器，有简单的报警功能。 1.2智能电能表的典型结构 从结构上来说，智能电能表是一个专用的微型计算机系统，它主要由硬件和软件两部分组成。硬件部分主要包括信号的输入通道，微控制器或微控制器及其外围电路、标准通信接口、人机交换通道，输出通道。输入通道和输出通道用来输入输出模拟量信号和数字量信号，它们通常由传感器元件、信号调理电路、A/D转换器、D/A转换器等组成。微控制器及其外围电路用来存储程序、数据并进行一系列的运算和处理，通常包括程序存储器、数据存储器、输入输出接口电路等组成。人机交换通道是人与仪器相互沟通的主要渠道，它主要由键盘、数码拨盘、打印机、显示器等组成。标准通信接口电路用于实现仪器与计算机的联系，以使仪器可以接受计算机的程控指令，目前用于智能电能表的通信接口主要有GPIB、RS-232C等。智能电能表的软件部分主要包括监控程序和接口管理程序两部分。其中监控程序面向仪器面板键盘和显示器，通过键盘操作输入并存储所设置的功能、操作方式与工作参数;通过控制工/0接口电路进行数据采集，对数据进行预定的设置;对数据存储器所记录的数据和状态进行各种处理;以数字、字符、图形等形式显示各种状态信息以及测量数据的处理结果。接口管理程序主要面向通信接口，其内容是接受并分析来自通信接口总线的各种有关功能、操作方式与工作参数的程控操作码，并通过通信接口输出仪器的现行工作状态及测量数据的处理结果，以响应计算机的远控命令。 1.3智能电能表的主要特点 与传统电能表相比，智能电能表具有以下几个主要特点: ①测量精度高，可以利用微处理器执行指令的快速性和A/D转换的时间短等特点对被测量进行多次测量，然后求其平均值，就可以排除一些偶然的误差与干扰，还可以通过数字滤波，剔除粗大误差和随机误差的方法提高测量精度; ②能够进行间接测量，智能电能表可以利用内含的微处理器通过测量几种容易测量的参数，间接地求出某种难以测量的参数; ③能够自动校准，智能电能表在使用前进行自动校准，在测量过程中进行校准，从而减少误差; ④具有自动修正误差的能力; ⑤具有自诊断的能力，智能电能表若发生了故障，可以自检出来，仪器本身还能协助诊断发生故障的根源; ⑥能够实现复杂的控制功能; ⑦允许灵活地改变仪器的功能; ⑧智能电能表一般都配有GPIB或RS232等接口，使智能电能表具有可程控操作的能力。从而可以很方便地与计算机和其他仪器组成用户需要的多种功能的自动测量系统，来完成更复杂的测试任务。 第二章智能电能表的设计方法
单相电能表的设计与实现
毕业设计 设计题目单相电能表的设计与实现 学生姓名 学号 专业班级 指导教师 院系名称计算机与信息学院
2015 年月日 目录No table of contents entries found. 单相电能表的设计与实现 摘要：随着我国近年来经济技术的快速发展，企业和居民对电能的需求越来越大。但是传统的机械式电表计费单一、计量误差较大、寿命较短，已经不 足以满足人们的需求，所以开发一款寿命长、计量精准的多功能电子式电 能表就成为一种必然趋势。 本文主要是基于芯片ADE7755设计的一种针对于普通家庭用户使用的电子式单相电能表。该设计采用高精度电能计量芯片ADE7755来计量用电量，并使用51单片机来控制整个电路。通过电流、电压的信号采集，数模转换，功率计算，带掉电存储和显示等硬件设计，并结合软件编程实现了电能表的正常工作。本文主要介绍了电能表的工作原理，电能计量模块，显示模块，数据存储模块，以及软件设计模块。所设计的数字化单相电能表具有成本低廉、结构简单、性能可靠、计量精准等优点，具有一定的实用价值和推广价值。 关键词：ADE7755；电能表；单片机
Design and implementation of single-phase energy meter Abstract: With the rapid development of China's economy in recent years, technology, business and household demand for electricity is growing. But the traditional mechanical meter single billing, measurement error is large, short-lived, it has been insufficient to meet people's needs, so the development of a long-life, multi-function electronic metering precise electrical energy meter has become an inevitable trend . This article is based on a chip designed for electronic ADE7755 single-phase energy meter for ordinary home users. The design uses a high-precision chip ADE7755 energy metering to measure electricity consumption and use 51 microcontroller to control the entire circuit. By signal acquisition current, voltage, digital to analog conversion, power calculation, with power storage and display hardware design, combined with software programming work to achieve a normal meter. This paper describes the working principle of electric energy meter, energy metering module, display module, data storage module, and software design module. Designed
采用LM5017的智能电表设计方案
采用LM5017的智能电表设计方案 文章来源：半导体器件应用网https://www.360docs.net/doc/1e18220033.html, 近年来，中国国家电网智能化改造非常迅猛。2013 年，中国国家电网公司推出新一代的智能电能表系列标准。在新标准中，对电源供电的规格提出新的要求。 1 总体需求 智能电表中的载波通信(PLC)模块供电规格，要求最为严格。新标准要求智能电表通信载波模块供电12V Vcc，在满载时的输出电压纹波要小于1‰(单相智能表的满载电流是125mA，三相智能表的满载电流是400mA)。 图 1 是常用的三相智能表电源架构。从电源架构上看，智能表通过线性交流变压器+整流桥的方式，将220Vac 降到较低的直流电压。由于智能表需要有抗接地故障抑制能力(按国网标准，要求在2 倍额定电压的情况下，电能表不能损坏)，其输入电压范围通常较宽一般需要0.8 倍~2 倍的额定电压。
图 1. 常用国网 3 相电表电源架构 TI 的LM5017，是新一代高压同步变换器。其输入电压范围是7.5V~100V，输出电流可以达到600mA，非常适合在三相智能表中应用。 2 纹波注入原理 在新国网规范中，LM5017 需要面对的主要问题是：如何实现载波模块供电时的1‰纹波输出。LM5017 采用恒定导通时间控制(Constant On-time Control, COT)，其内部框图如图2 所示。 LM5017 通过Ron 来设定固定的导通时间长度Ton。当FB 的电压低于1.225V 时，内部的快速比较器触发COT 控制逻辑模块输出固定的Ton(控制管，即上管)。Ton 时间结束后，关断控制管，直到FB 的电压再次低于 1.225V。 COT 控制的反馈是采用高速比较器来实现。为了保证高速比较器稳定工作，COT 对FB PIN 的纹波会有一定的要求，LM5017 要求FB PIN 的最小纹波是25mV。当LM5017 的输出纹波需要满足国网对载波模块输入纹波<1‰ 的要求时，其输出纹波经分压电阻分压后，在FB Pin 的纹波为<1.2mV，远低
电子式电能表的结构和工作原理
电子式电能表的结构和工作原理 第一节 机电式电能表的结构和工作原理 机电式电能表主要由感应式测量机构、光电转换器和分频器、计数器三大部分组成，工作原理框图如图3-1所示。 图3-1 机电式电能表的工作原理框图 感应式测量机构的主要作用是将电能信号转变为转盘的转数，具体的结构及工作原理已在第一章介绍。 光电转换器的作用是将正比于电能的转盘转数转换为电脉冲，此脉冲数也正比于被测电能，即应满足如下关系 111mn C N C W = = 式中 W ——为被测电能，kW ·h ； m ——为转换后输出的总脉冲数，imp ； n 1——代表每输出一个脉冲转盘应转动的圈数，r ／imp ； C ——电能表常数，r ／（kW ·h ）。 例如，某种机电式电能表的转盘每转一圈发出2个脉冲，即 n 1＝0.5r ／imp, 电能表常数C ＝1500r ／（kW ·h ），则每输出一个脉冲代表的电能数为 00033.03000 15.011500 1≈= ??= W （kW ·h ） 即这种机电式电能表每输出一个电脉冲代表负载耗电0.00033kW ·h 。 经过简单的光电转换得到的初始电能脉冲信号，由于波形不理想不能直接送至计数器计数或微处理器处理，还必须先经过整形放大、限幅限宽等一系列处理，如图3-2所示。 图3-2 光电转换器的工作原理图 分频器和计数器的主要作用是对经光电转换器转换成的脉冲信号进行分频、计数，从而得到所测量的电能。 由以上分析可以看出，光电转换器是机电式电能表的关键部分。因此，下面将着重
介绍光电转换器的结构和工作原理。 根据光电转换器的不同，机电式电能表可分为单向脉冲式和双向脉冲式两种类型。 一、单向脉冲式电能表 单向脉冲式电能表的光电转换器主要包括光电头和光电转换电路两部分。 1．光电头 光电头由发光器件和光敏器件组成。机电式电能表的光电头多采用红外发光二极管（简称“发光管”）和光敏三极管（简称“光敏管”），这样，外界的电磁波、可见光等干扰都不会影响信号的检测。具体的方法是通过在感应式测量机构的转盘上进行分度并做标记，如打孔、铣槽或印上黑色分度线条等，用穿透式或反射式光电头发射光束，采集转盘旋转时的标记得到初始脉冲。 两种典型光电头的安装结构如图3-3所示。图3-3（α）为穿透式光电头，在转盘上钻有若干个小孔，发光管和光敏管分别安装在转盘的上、下两侧，光敏管通过接收透射光产生脉冲输出。图3-3（b）是反射式光电头，在转盘边缘均匀地印有黑色分度线，发光管和光敏管安装在转盘的同一侧，光敏管通过接受反射光，产生脉冲输出。 (α) (b) 图3-3 光电头安装结构示意图 (α)穿透式；(b)反射式 发光管和光敏管都是光电转换器的主要器件，正确的选择和使用它们是决定光电转换器的质量及其实用性的关键。 2．光电转换电路 一种最基本的光电转换电路如图3-4所示。当光敏管接收到较强的光照时，处于导通状态，光电流增加，V1导通，作用到V2和V3组成的射极耦合放大器上，使输出电压呈高电平；反之，当光敏管接收到的光照较弱时，处于截止状态，相应的输出电压呈低电平。 图3-4 基本的光电转换电路 实用的光电转换电路还应具有误动作判断功能，以及将输出初始脉冲整形、放大、
智能电表项目规划方案
智能电表项目 规划方案 规划设计/投资分析/实施方案
摘要 目前全球正在使用的电表，包括工、商、住电表用户数量庞大，全球共约有18亿台，若全面更换为智能电表，则市场规模将相当可观。以2012年来看，全球智能电表出货量达1亿台，较2011年成长31.6%。据市场研究机构IDC统计，2015年全球智能电表出货量达到1.63亿台，年复合平均增长率达15.4%。而In-Stat研究亦指出全球智能电表市场营收在2016年将超过120亿美元。市场研究机构PikeResearch亦预估，全球智能电表安装量将于2020年达到9.63亿只。 该智能电表项目计划总投资13596.00万元，其中：固定资产投资9857.49万元，占项目总投资的72.50%；流动资金3738.51万元，占项目总投资的27.50%。 本期项目达产年营业收入28209.00万元，总成本费用22142.56 万元，税金及附加234.98万元，利润总额6066.44万元，利税总额7138.17万元，税后净利润4549.83万元，达产年纳税总额2588.34万元；达产年投资利润率44.62%，投资利税率52.50%，投资回报率33.46%，全部投资回收期4.49年，提供就业职位481个。
智能电表项目规划方案目录 第一章总论 一、项目名称及建设性质 二、项目承办单位 三、战略合作单位 四、项目提出的理由 五、项目选址及用地综述 六、土建工程建设指标 七、设备购置 八、产品规划方案 九、原材料供应 十、项目能耗分析 十一、环境保护 十二、项目建设符合性 十三、项目进度规划 十四、投资估算及经济效益分析 十五、报告说明 十六、项目评价 十七、主要经济指标
基于电能计量芯片CS5463A的电子式电能表的设计_甘建平
电能计量作为计量工作的一个重要组成部分，是电力企业生产经营管理及电网安全运行的重要环节，其技术水平不仅事关电力工业的发展和电力企业的形象，而且影响电能贸易结算的公平、公正和准确、可靠，关系到电力企业、广大电力用户的利益。 近年来，电子式电能表在国际、国内得到了迅速推广。国外许多ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｃｉｒｃｕｉｔ）厂家不失时机的推出了各种电子式电能表专用芯片。目前国内较为常用的电子式电能表芯片有美国ＣｉｒｒｕｓＬｏｇｉｃ公司的ＣＳ５４６０Ａ、ＣＳ５４６３Ａ、美国ＡＤＩ公司的ＡＤＥ７７５８、珠海炬力公司的ＡＴＴ７０２２、日本ＴＤＫ公司的７１Ｍ６５１３Ｈ等。其中ＣＳ５４６３Ａ是美国ＣｉｒｒｕｓＬｏｇｉｃ公司生产的专用于电力参数测量的单相双向功率／电能ＩＣ，可以精确测量和计量有功电能、无功电能、瞬时功率、ＩＲＭＳ和ＶＲＭＳ，具有与微控制器通讯的ＳＰＩ口。 本文基于电能计量芯片ＣＳ５４６３Ａ设计了一种电子式多功能电能表。该表可计量正反向有功电能、正反向无功电能、四象限无功电能；能够测量Ａ、Ｂ、Ｃ各相电压、电流、视在功率、有功功率、无功功率、功率因数、相角、频率；计量正反向有功需量及８费率分时需量；能分时计量最多８费率的电能量及需量数据；计量变压器铜损、铁损；具有电能冻结功能、显示与抄表功能、监控与事件记录功能、自检功能、负荷曲线记录功能、权限与安全管理功能、ＩＣ卡参数设置功能；具有两路独立的ＲＳ４８５通信接口，一路红外光通信接口。 本文所设计的多功能电子式电能表原理框图如图１所示。该电能表由电流互感器、专业电能计量芯片ＣＳ５４６３Ａ、计量微处理器、管理微处理器、实时时钟、数据接口设备（如通信接口、ＩＣ卡接口）和人机接口 基于电能计量芯片ＣＳ５４６３Ａ 的电子式电能表的设计 ＤｅｓｉｇｎｏｆＷａｔｔ－ｈｏｕｒＭｅｔｅｒＢａｓｅｄｏｎＥｎｅｒｇｙＩＣＣＳ５４６３Ａ 甘建平朱青 湖南大学电气与信息工程学院（长沙４１００８２） 摘要：针对目前应用需求设计了一款新型多功能电子式电能表。本文主要介绍该电能表的主要功能以及所采用的电能计量芯片CS5463A的特性、工作原理以及在电子式电能表中的应用电路，最后介绍了CS5463A 芯片通讯接口的实现。 Abstract
基于单片机的电表抄表系统毕业设计
基于单片机的电表抄表系统 摘要 自动抄表是指采用通信和计算机网络等技术自动读取和处理表计数据。发展电能自动抄表技术是提高用电管理水平的需要，也是网络和单片机技术迅速发展的必然。采用自动抄表技术，不仅能节约人力资源，更重要的是可提高抄表的准确性，减少因估计或誊写而造成账单出错，使供用电管理部门能及时准确获得数据信息。本例中介绍的抄表方案可方便移植到煤气表、水表等各种智能抄表系统。本例抄表系统主要由主站端数据采集计算机、客户端基于单片机的抄表模块、计量电表三部分组成。客户终端单片机模块和数据采集计算机通过RS-485串行通信口连接，实现数据传输。本例中被测量的电表为威胜3型电表。 本例主要介绍客户端基于单片机的电表抄表终端的设计和实现方案在设计本例抄表系统时，以上功能均需要满足，其中主要部分是供电方式设计、数据掉电保护。功能设计、终端抄表模块与数据采集计算机通信协议设计、实时时钟功能设计。其中终端单片机抄表模块主要功能如下：采用三相四线（3ｘ220/380V）供电方式，在三相交流电压断一相或二相的条件下，交流电源能维持终端正常工作，并且系统具有备用电池供电功能;具有实时测量用户用电电量功能;具有掉电数据保护功能，能保存用户用电电量信息。支持DL/T—645电表通信规约。终端和数据采集计算机通过RS-485通信，终端和主站通信具备数据完整性认证机制以保。 终端具有实时时钟功能，并且有对时功能。 关键词：单片机；抄表系统；串行通信； Based on SCM meter meter-reading system
东北林业大学毕业设计 Abstract A utomatic Meter Reading, AMR Meter (where) refers to the communication and computer network technology such as Automatic Meter Reading and processing data. Energy automatic meter reading technology development is to improve the management level of electricity, network and the technology rapid development. Adopting automatic meter reading techniques, can not only save manpower resources, more important is to improve the accuracy of the meter, and transcribed estimated or electricity bill, make mistakes in a timely and accurate management department can obtain information. In this example the meter reading scheme can be introduced to gas meter, convenient wait for all sorts of intelligent long-distance meter reading system. The meter reading system mainly consists of the host computer and data acquisition based on SCM client module, measuring meter meter three components. Client terminal single-chip computer and data acquisition module by RS - 485 serial communication, data transmission. In this example the meter is measured in type - 3 meters. This major is introduced based on SCM client terminal of the meter meter in design and implementation scheme design of the meter reading system, above all, to meet function main part of power supply is designed, and data protection. Functional design, terminal meter data acquisition module and computer communication protocol design, functional design of real-time clock.One terminal chip meter main function modules are as follows:adopts three-phase four-wire (3x220/380V power supply, in three-phase) ac voltage phase or break a two-phase conditions, the ac power can maintain the normal work and terminal system has a backup battery power function.with real-time measuring electric power users.has the power to save data protection function, electricity power userssupport DL/T -- buttons meter communication protocols.terminal and data collecting computer through the rs-five 485 communication, terminal and host communication with data integrity in the authentication mechanism.terminal with real-time clock function, and a readier function. Keywords: SCM, The computer, Serial communication, C language, 2
智能家用电能表的设计方案
智能家用电能表的设计方 案研究民熔 随着我国经济的飞速发展和人们生活水平的不断提高，我国“一户一表”的政策也得到了相应的实施。同时对城网和农网的改造也陆续改造完成，因此居民电能表的数量也陆续的增多，就使得传统的人工抄表模式无法适应当下的统计分析模式，传统的人工报表无法对用户的用电情况进行科学合理的监控和管理。随着电价的不断改革，供电部门需要从用户处获得相应的数据信息才能达到迅速的出账。 现在的居民区已经广泛的铺设了WIFI无线网络并通过WIFI和采集器进行通讯，而且还实现相对较长距离的无线远程自动抄表工作。在以芯片嵌入的基础上所设计出的电能表，其在操纵系统被开发的整体的环境下通过红外等先进方式进行一定的数据通信。 关键词：智能家用电能表无线网路操作系统 其中，电力公司通过用户处用最快的速度获得更多的数据信息，这些数据信息包括电能需量、分时电量以及复合曲线等。该文针对职能家用电能表的相关设计进行一定的研究和探索。
其中，电力公司通过用户处用最快的速度获得更多的数据信息，这些数据信息包括电能需量、分时电量以及复合曲线等。该文针对职能家用电能表的相关设计进行一定的研究和探索。 1、显示千瓦 2、显示，使用千瓦时 3、在数小时内显示测量周期 4、显示美元和美分能源成本 5、掉电检测和电源开关 6、液晶显示模块显示了几个同时读 7、标定功率，相位偏移 8、调整美分/千瓦时成本 9、调整掉电阑值电压，校准，滞后和持续时间 智能电表的定义所调智能电表，就是应用计算机技术，通讯技术等，形成以智能芯片（如CPU）为核心，具有电功率计量计时、记费、与上位机通讯、用电管理等功能的电度表。 智能电表通过用户交费对智能IC卡充值并输入电表中，电表才能供电，表中电量用完后自动拉闸断电，从而有效地解决上门抄表和收电费难的问题。并对用户的购电信息实行微机管理，方便进行查询、统计、收费及打印票据等。 智能电表带给用户的好处智能电表较普通机械式电能表有
单相技能电表的毕业设计开题报告
毕业设计（论文）开题报告 学生姓名学号专业自动化（系统集成）指导老师姓名职称副教授所在系部 课题来源 D 课题性质 A 课题名称单相远程费控智能电表 毕业设计 作为电能计量专用工具的电能表，关系着广大电力用户的切身利益。在我国大部分地区，广泛使用的是传统的是感应式机械表，只具备单一的电能计量功能，采用传统的人工抄表方式，不具备远程控制和分时计量的功能。 针对传统电能表在功能方面的不足，本文通过采用模块化的设计方法，对单相远程费控智能电能表系统的硬件电路设计、软件各功能模块的系统流程进行了研究。 毕业设计的具体内容： 1.单相远程费控智能电表总体方案设计及系统框图； 2.单相远程费控智能电表电路设计及器件选型； 3.单相远程费控智能电表PCB电路设计； 4.编写控制程序； 5.撰写毕业设计说明书（论文）。 本课题研究的目的意义： 目的：电能在现代社会中是普遍使用的，所以电能计量装置在发、供、用电的地位是十分重要的。电能计量装置就更显得重要，电能表作为测量电能的专用仪表其性能直接影响着电能管理的效率，为使电能计量仪器仪表适应工业现代化和电能管理现代化飞速发展产生了对智能电表的研究项目。这也是本设计选用该课题的最终能够目的。 意义：电力工业的发展需要电能计量仪表制造业的进步与之相适应，发电、输电、配电与用电均需要准确的计量电能。电能表作为测量电能的专用仪表，自诞生已有100多年的历史。电能表在电能管理用仪器仪表中占有很大比例，其性能直接影响着电能管理的效率和科学文化水平。在世界资源匮乏的今天，智能电表的使用对电能的节约与有效利用均具有十分重要的意义。
文献综述 国际市场的智能电表在技术上向数字化、智能化、网络化、微型化发展。由于微电子技术的进步，仪器仪表产品进步与微处理器、PC 技术融合，仪器仪表的数字化、智能化水平不断得到提高。面对新的形势，全面提高电子式电能表，尤其是技术含量高的产品的市场竞争力，重点突破多费率表和多功能表的现状，使电能表从数量优势向技术优势转变是电能表产业的发展趋势。目前在用电自动化产品领域的竞争者均为市场发展初期进入的生产企业，相互之间的竞争优势并不明显，具备电能计量、数据采集、用电管理和负荷控制技术的综合运用能力，可以保障较高的设备可靠性和稳定性的生产企业不多。 从我国自行研制第一台电能表至今，电能表产品已经历了数次更新换代，特别是近几年来为了与国际上电能表产品发展同步，无论是技术水平、生产水平，还是产品质量等方面都发生了质的飞跃，新式样、新功能的电能表产品纷纷问世：从感应式电能表到电子式电能表，从单计费功能的电能表到多费率、多功能电能表，从依靠人工抄表到远程自动抄表，IC卡电能表、多用户电能表、模块化电能表也相继研制成功并投入生产和使用。智能电表的静态模型参数和动态运行数据进行全面的数字化采集、监视、分析和控制,实现电网规划、勘测、设计、管理、运行、维护等各个环节的全程信息化,进而实现电网在控制中心的可视化与智能化调度。 主要参考文献： [1] 王月志主编. 电能计量. 中国电力出版社,2006 [2] 宗建华编著. 智能电能表. 中国电力出版社,2010 [3] 国家电网公司.电能质量检测终端技术. 中国电力出版社,2012 [4] 褚大华编著. 电子式电能表. 中国电力出版社,2009 [5] 中国标准出版社. 中华人民共和国国家标准标准电能表. 中国标准出版社,2012 [6] 张红艳编著. 智能电能表应用指南. 中国电力出版社,2012 [7] 肖勇等编著. 电能计量自动化技术. 中国电力出版社,2011 [8] 李金伴主著.自动抄表系统原理与应用.化学工业出版社，2012 [9] Bimal K.Bose. Modern power electronics and AC drires [M].Prentice hall,2002 [10] JaiP.Agrawal.Power electronic systems-theoryand design [M]. Prentice Hall,2001
远程智能电表抄表系统设计(毕业设计)
摘要 随着我国社会经济的发展，居民用电量剧增。传统的人工抄表收取电费的方式，已不能满足现代化管理的要求，实现多用户能耗仪表的自动抄表已经成为可能，特别是建设部提出来的小康型住宅小区的规划要求，并逐步实行能耗仪表出户的统一管理，实现微机自动检测、计量和收费。本文针对目前居民小区的电能计量中实际存在的各种问题，设计了一种实用的远程自动抄表系统。该系统具有成本低廉、计量准确、工作稳定可靠和系统安装维护方便等特点。 本文对整个抄表系统进行了较为全面的设计，着重对系统底层的能耗数据的采集和集中、数据通信网络和通信方式等做了较为详细的设计。在硬件上对CPU 数据存储及其监控电路、数据传输、通信标准、时钟电路、串口扩展、电能采集和显示电路都做了详细的论述。并且广泛应用的RS-485电气接口的串行通讯技术作为通讯方式。在软件上对数据进行采集、通信、显示子程序、校验子程序等做了详细的说明。同时，本文还对系统中的干扰问题进行了深入细致的分析，并在硬件和软件上担出了有效的抗干扰技术。 该远程抄表系统实现了多用户的电能信息的远程自动抄录，能够实现住宅能耗计量的高质量和高效率管理。 关键词：远程抄表；数据通信；AT89C51；RS-485
Abstract With social and economic development electric power is used increasingly, Traditional charge of electric fare by manual labor can’t satisfy the demand for modern man management.Automatic meter reading system(AMRS)has a possibility to be put into reality.Especially for the well-to-do uptown,the Construct Department of China has demanded to realize automatic meter reading,measuring and charging with computer.This article aims at the existing problems.Thus,I designed an automatic meter reading system of calorie.The strong point of this system is:lows cost,precise measuring,stable working,and easy to install and maintain. The article gives an all-round design of this system.It expatiates on detail designs of data capturing and collecting,data communication network and mode.In this thesis,about the hardware,a particular explanation of the choice of CPU、inspect circuit、data memory etc were given.And it uses asynchronous serial communication technology based on RS-485electric interface as communication means.The software,we give the program of impulse collection、communication、display and so on.At the same time,the noise questions existing in the analyzed and the effective anti-noise methods on hardware and o software are presented. This Long-distance meter reading system realizes the multi-user power information remote automatic transcribing,can realize residential energy consumption of high quality and high efficiency metrology management. Keyword:Remote meter reading;Data-communication;AT89C51;RS-485