基于单片机的预付费电度表的设计

分类：研究生报告    更新时间：09-12    来源：网络

 一、课题综述及研究意义

课题综述：本论文主要研究预付费电度表的设计。该设计是基于单片机为核心来实现的。单相预付费电度表主要包括电能计量系统和预付费系统，电能计量系统完成电能测量、电能值显示、超负荷断电等功能；预付费系统主要利用IC卡实现先付费，再用电。硬件电路主要包括电能计量电路、控制部分、显示电路、IC卡接口电路、电能存储电路、电源、时钟电路、报警电路等。软件部分则包括存储器读写子程序、计量子程序、显示子程序的设计。

研究意义：在工业和日常生活中，电已成为必备品之一，享有重要的地位。而电度表作为电能计量工具，在国民经济各部门中得到广泛应用。长期以来，使用的都是机械式感应电度表，老式的电度表大都灵敏度差、测量精度低、易受电磁干扰。为了改变这个状态，也为了改善用电量不均衡的现象、调节复合曲线、合理利用电能，国内部分省市的供电部门已开始逐步推广使用多费率电能表、IC卡预付费电表、电子式多功能测量仪表等。这一系列电表的设计是促进均衡用电的一种经济有效的方式。单相电子式预付费电度表和传统的电度表相比，能实现从电能数据采集、传输到处理的自动化，克服传统人工抄表模式的低效率和不确定性，不但有利于人民，还能节省人的工作量，更能推进电能管理的现代化发展。目前，单相电子式预付费电度表正处于完善成熟阶段，随着科学技术的飞速发展，并不断引进和利用国外先进的技术和工艺，单相电子式预付费电度表会在未来以更加先进的技术和高可靠性的特点更成熟的呈现在用户面前。

 

二、课题拟采取的研究方法和技术路线

预付费电度表的设计主要内容包括电能计量系统设计和预付费系统设计两方面的内容。但是为了描述的方便，本次设计从整体上进行考虑，具体分硬件设计和软件设计等两个方面进行讨论

[1]硬件设计  

预付费电度表根据设计任务的需要，其硬件电路主要包括电能计量电路、控制电路、显示电路、IC卡接口、电能存储电路、电源、时钟电路、报警电路等模块。  

电能计量电路：采用电子电度表专用集成电路CS5460。 

控制部分为整个电能表的心脏，实现电能脉冲、掉电信号、IC卡信号、串行EFPROM数据的采集和读写，完成显示驱动模块的控制和继电器的驱动等功能。  

显示电路：采用液晶显示，其特点是显示内容丰富，功耗小，可靠性高，电路简单。  IC卡接口电路：采用Atmel公司的存储IC卡AT24C01,用于存储由售电管理系统写入密码、卡号、电度数等。 

电能存储电路：数据掉电存储模块是全部电能信息的存储单元，相当于人体的记忆细胞。单片机读取存在存储器里的信息时，将有效信息送入其他电路，供其使用。单片机写入信息时，是将数据信息存储到存储器里。 

时钟电路：采用时钟芯片DS12C887。为电表提供计数信息，包括秒、分、时、星期、日、月、年等，为计费提供时间基准。

报警电路：有预警作用，当表内剩余电能少于10KWH时，提示用户剩余电能不多，及时购电。

[2]软件设计

硬件是系统的基础，则软件是系统的灵魂。本次设计主要是通过对单片机进行编程，实现上述硬件电路的功能。单相电子式预付费电度表的程序采用模块化设计，根据硬件电路的各个模块的功能，针对各个功能进行编写，最后整合各模块，成为一个完整系统，完成事先预定功能。

三、主要参考文献

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[2] 高勇.基于峰谷电价与阶梯电价的分时阶梯电价研究[J]. 四川理工学院学报：自然科学版，2012，(3):93~96

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[4] Special Report: Solid-state metering. Electrical world.1988.3

[5] 陈新亮.电子式电能表的应用.需求侧管理(DSM).2000,

[6] 黄伟，付银秀，王鲁杨.电能计量技术[M].北京：中国电力出版社，2004

[7] 冯力鸿.谐波对电能表计量误差影响的分析[D]，硕士学位论文

[8] 刘岚.浅谈谐波对电能表计量的影响[J].城市建设理论研究,2011(16)

[9] 刘伟，电子式电能表取代机械式电能表的好处[J].石河子科技.2002,(6)

[10] 余宇红,吴志群,周虹.预付费电能表的应用研究[J].华东电力.2008，(12)：143~144

[11] 陶忠耀.基于AT89C51单片机的数字时钟设计[J].科技传播,2013(14)

[12] 张鑫.单片机原理及应用[M].北京.电子工业出版社，2013

[13] 彭为，黄科，雷道仲.单片机典型系统设计实例精讲[M] .北京：电子工业出版社，2006

[14] 刘昆山.用单片机控制一个LED. 电子制作,2012(2)

[15] 季晓芳，张春来.单相电子式预付费电度表的实验研究[J].电子测试,2010（6）

[16] 杨振野.IC卡技术及其应用[M].北京：科学出版社，2006

[17] 郑尧，李兆华，谭金超，李斌，谭玉玲.电能计量技术手册[M].北京：中国电力出版社，2002

[18] DSC12887技术资料

[19] 复费率电表及其远程抄表系统的设计[D]，硕士学位论文

[20] 武宜龙.基于Oracle的预付费电表管理信息模型的研究[D], 硕士学位论文

二、毕业设计（论文）工作实施计划 wwW.EEELW.Com

（一）毕业设计（论文）的理论分析与软硬件要求及其应达到的水平与结果

理论分析：

本文对各模块电路做出分析和设计。再对各模块进行仿真，并设计程序进行调试，以实现功能。

软硬件要求：

硬件要求：选择确定电路元器件型号，设计相关硬件电路，完成电路原理图的绘制。

软件要求：根据设计的控制需要设计相应的程序

应达到的水平与结果：解决各项问题后，电度表能正确累计，显示用户耗电数，具有限量供电功能；具有过载保护功能；具有保密功能，保证一卡一户；具有掉电功能使停电时表中数据可靠保存，可以对系统可靠，稳定的控制。