电气工程及其自动化毕业论文优秀

毕业设计(论 文) G RADUATE D ESIGN (T HESIS )

基于STC89C52的无线抄表系统——硬件系统设计

学 生

学习中心 奥鹏学习中心

专 业 电气工程及其自动化

指导教师

2015年 9 月 1 日 东北大

学

毕

业

设

计（

论

文

） 东北大学继续教育学

院教

务

处

目录

1. 绪论 0

1.1无线抄表系统研究的意义 0

1.2无线抄表系统的现状 0

2.设计方案的确定 (2)

2.1设计功能要求 (2)

2.2 系统的基本方案 (2)

3.硬件系统 (4)

3.1.1总电源方案概况 (4)

3.1.2总电源方案设计 (4)

3.2 采样电路模块 (4)

3.2.1采样电路模块概况 (4)

3.2.2采样电路模块方案设计 (5)

3.3收发模块 (8)

3.4 CPU模块 (9)

3.4.1 89C52主要功能 (10)

3.4.2管脚说明 (11)

3.4.3 振荡器特性 (13)

3.4.4 芯片擦除 (14)

3.5 显示模块 (14)

4.硬件电路板制作与调试 (16)

4.1 电路版设计的先期工作 (16)

4.1.1利用原理图设计工具绘制原理图 (16)

4.1.2手工更改网络表 (16)

4.3 设置PCB环境 (17)

4.4 布置零件封装的位置 (18)

4.5 元器件的锁定 (18)

4.6布线规则设置 (19)

4.6.1安全间距(Routing标签的Clearance Constraint) 19

4.6.2走线层面和方向（Routing标签的Routing Layers）20

4.6.3过孔形状（Routing标签的Routing Via Style）. 20

4.6.4走线线宽（Routing标签的Width Constraint）.. 20

4.6.5敷铜连接形状的设置（Manufacturing标签的Polygon

Connect Style） (20)

4.7 手动布线和布完调整 (21)

4.7.1 手动布线 (21)

4.7.3对所有焊盘补泪滴 (21)

4.8 放置覆铜区 (22)

4.9 打印PCB电路板 (22)

4.10制作电路板 (22)

5.结束语 (24)

参考文献 (25)

附录一电路各原理图 (26)

附录二电路PCB图 (28)

摘要

如今公共事业收费自动化和小区物业管理智能化等领域的技术开发和应用越来越受到人们的重视,本文研究旨在提供一种利用低压电力供电网络,低成本高可靠地实现公共事业收费自动化和小区物业管理智能化的技术应用。

在本文介绍了一种基于89C52单片机的复费率单相电能表的主电路及通信接口电路,给出了其具体电路,采用CS5460作为专用电量测量芯片以保证测量脉冲数的准确性,硬件日历时钟及参数存储采用总线器件以减少电路连线。综合设计使电能表的工作可靠性得到大大提高。同时对系统的软件设计和可靠性设计也作了介绍。

关键词：单片机, 远程抄表, CS5460

1. 绪论

1.1无线抄表系统研究的意义

随着经济体制改革的深入，电能计量、电费核算及收缴的及时性和准确性已成为用电企业的重要课题；而目前我国电能数据的采集基本上为手工抄表，需要抄表人员走家串户，每月或每两月抄一次，再通过微机或手工制作的电费单催缴用户电缆，存在着错抄、漏抄、估抄等问题。自动抄表系统的研制与应用是解决上述问题的有效途径之一，而无线抄表系统则是自动抄表系统中种较优的方式。该系统的实现是迈向配电自动化的第一步，并有助于提高电力系统用电管理的水平。

1.2无线抄表系统的现状

传感器、自动化仪表以及集成电路技术的进步，使得无论是机电脉冲式还是全电子式电度表已能够较好地满足现今自动抄表技术的需要。对于机电脉冲式电度表，只需在表内安装光电转换模块和相应的接口，即可实现反映用电量的电信号输出。这类模块和接口具备成本低廉、小巧且易于拆装等特点，因此列目前仍在大量使用的感应系电度表的改装是可行且易于实现的。对于全电子式电度表，可直接读取其电脉冲输出。有的新型全电子式电度表本身安装有多种接口；适

用于模拟、数字等各种通信模式。今后相当一段时间内，自动抄表系统的终端采集装置将以上述两种仪表为主。

2.设计方案的确定

2.1设计功能要求

设计制作一只交流电能表表，设计的主要要求如下：

（1）该交流电能表能实现对单相交流电能的测量；

（2）电表参数：额定电压220V,额定电流5A,最大电流10A，最大计度容量：99999.99Kw.h；

（4）能测量并显示当前的功率、电压和电流的有效值；

（5）显示当前日期和时间，具有分时计量功能；

（6）可以与PC机进行串行通信，并可用键盘控制，便于操作；

（7）电量脉冲输出；

（8）停电不丢失电能数据；

2.2 系统的基本方案

该系统主要由显示模块、通讯模块、键盘控制模块、电能表芯片CS5460A模块、存储器模块和前端电路调理模块部分组成。前端电路调理模块采用变比1：1 的电流型电压互感器，电流模块采用变比2000：1 的电流互感器，利用取样电阻采样信号，经变换后的信号以差模电压的形式接到由CIRRUS LOGIC 公司生产的电能表芯片CS5460A，取样电阻的阻值由被测信号的最大值决定，然后经CS5460A