【正文】 .............................................18 AT24C16 寫(xiě)函數(shù)流程圖 ...........................................................................19 顯示用戶(hù)電量流程圖 ..............................................................................20 按鍵掃描清零函數(shù)流程圖 ........................................................................20 中斷子程序流程圖 .................................................................................21 5 課程設(shè)計(jì)總結(jié) .....................................................................................................22 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................23 附錄一 ..........................................................................................................................24 附錄 二 ..........................................................................................................................25 附錄 三 ..........................................................................................................................27 山東科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 共 35 頁(yè) 1 緒論 電能表在國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r 電能表是我國(guó)電工儀表行業(yè)中產(chǎn)量最大的產(chǎn)品。近幾年，國(guó)家連續(xù)出臺(tái)的多項(xiàng)與電能表行業(yè)發(fā)展相關(guān)的政策 以及房地產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，為電能表需求的上升及保持行業(yè)發(fā)展的相對(duì)穩(wěn)定起到了一定的保障作用。 隨著高新技術(shù)尤其是電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，電子式、多功能、高精度、多費(fèi)率、自動(dòng)抄表等產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)突顯，且已經(jīng)逐步成為電能表發(fā)展的主流，在未來(lái)幾年里，這種趨勢(shì)將更加明顯。 且 各行各業(yè)對(duì)電的需求越來(lái)越大，不同時(shí)間用電量不均衡的現(xiàn)象也日益嚴(yán)重。為緩解我國(guó)日趨尖銳的電力供需矛盾，調(diào)節(jié)負(fù)荷曲線(xiàn)，改善用電量不均衡的現(xiàn)象，全面實(shí)行峰、平、谷分時(shí)電價(jià)制度，“削峰填谷”，提高全國(guó)的用電效率，合理利用電力資源，國(guó)內(nèi)部分省市的電力部門(mén)已開(kāi)始 逐步推出了多費(fèi)率電能表，對(duì)用戶(hù)的用電量分時(shí)計(jì)費(fèi)。在有條件的地區(qū)，即已經(jīng)實(shí)行一戶(hù)一表的居民用電區(qū)，也將有計(jì)劃的開(kāi)發(fā)低谷用電，實(shí)行峰谷電價(jià)，以提高電能利用率，提高居民的用電質(zhì)量。 通過(guò) 城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造，電工儀器儀表行業(yè)步入了快速發(fā)展的軌道，同時(shí)也為行業(yè)企業(yè)提供了一個(gè)科技創(chuàng)新的平臺(tái)，電工儀器儀表生產(chǎn)企業(yè)抓住機(jī)遇，通過(guò)對(duì)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的兼收并蓄，并高標(biāo)準(zhǔn)、高起點(diǎn)自主開(kāi)發(fā)了一系列高技術(shù)產(chǎn)品。電力用戶(hù)是我國(guó)電工儀器儀表最大的用戶(hù)群體，需求量占整個(gè)市場(chǎng)需求量的 90%，對(duì)該類(lèi)產(chǎn)品的銷(xiāo)售起著決定性作用。國(guó)家城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造結(jié)束后，電工 儀器儀表行業(yè)進(jìn)入了平穩(wěn)過(guò)渡期，以華立集團(tuán)、寧波三星、林洋電子等為代表的行業(yè)企業(yè)不斷拓寬服務(wù)領(lǐng)域，尋求新的發(fā)展空間，從而在競(jìng)爭(zhēng)中提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的凈化和洗禮，產(chǎn)品也發(fā)生了質(zhì)的變化，開(kāi)始從單純量的增長(zhǎng)向技術(shù)創(chuàng)新過(guò)渡，并步入高質(zhì)量、高技術(shù)、高附加值時(shí)代，生產(chǎn)模式逐步向集約化大規(guī)模轉(zhuǎn)變，核心競(jìng)爭(zhēng)力不斷增強(qiáng)，產(chǎn)品出口主要以電能表、便攜式電表為主，出口輻射到幾十個(gè)國(guó)家。特別是近幾年，一些企業(yè)還通過(guò)在國(guó)外建廠等形式消化國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)，出口創(chuàng)匯不斷攀升。 課題的研究?jī)?nèi)容與意義 電子式 單用戶(hù) 多功能電能表，具有測(cè)量精度高，過(guò)載能力強(qiáng)，功率消耗低，性能穩(wěn)定可靠，體積小，重量輕，操作方便；易于實(shí)現(xiàn)管理，適應(yīng)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、 山東科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 共 35 頁(yè) 民用等不同用戶(hù)群體用電測(cè)量的需求。 本次課程所設(shè)計(jì)的 單 用戶(hù)電子式單相電能表采用單片機(jī)作為中央處理器， 對(duì)用戶(hù)的 用電情況進(jìn)行電能計(jì)量、 LED 顯示 ，所以 用戶(hù)的用電量可以 直接 讀取。電子式電能表與傳統(tǒng)感應(yīng)式電能表相比，有效地提高了電能計(jì)量的準(zhǔn)確性。 且 電子式電能表無(wú)論在價(jià)格、功能、精度、可靠性等方面都優(yōu)越于傳統(tǒng)感應(yīng)式電能表 ，具有的強(qiáng)大 的 功能特點(diǎn) 和研究的必要性。 隨著電子技術(shù)的發(fā)展與 進(jìn)步， 電子式電能表 越來(lái)越受到廣大使用者的認(rèn)同與青睞。面對(duì)新的形勢(shì)，全面提高電子式電能表，尤其是技術(shù)含量高的產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，重點(diǎn)突破多費(fèi)率表和多功能表的現(xiàn)狀，使電能表從數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)向技術(shù)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)變是電能表產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。電子式電能表是今后一段時(shí)間內(nèi)的發(fā)展主流，技術(shù)含量高的產(chǎn)品發(fā)展空間大，經(jīng)濟(jì)效益也好，更應(yīng)該作為今后發(fā)展重點(diǎn)。而要發(fā)展電子式電能表，核心技術(shù)是關(guān)鍵。 山東科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 共 35 頁(yè) 2 設(shè)計(jì)任務(wù)與主要要求 設(shè)計(jì)任務(wù) 該課程設(shè)計(jì)任務(wù)要求完成基于 C8051F360 單片機(jī)的 單 用戶(hù)電子式電能表的設(shè)計(jì)與調(diào)試。其中包 括硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和程序調(diào)試三部分。 主要由 LED 顯示模塊、 AD7755 電能脈沖轉(zhuǎn)換 模塊、掉電存儲(chǔ)模塊和按鍵清零 等 模塊組成。被測(cè)信號(hào) 經(jīng) AD7755 轉(zhuǎn)換后將電壓、電流、電能等信號(hào)傳 輸 給單片機(jī) C8051F360 主控芯片 ， 然后 C8051F360 控制 其他 所有芯片的工作、計(jì)算和顯示 。 LED 顯示模塊采用數(shù)碼管顯示 被測(cè)用戶(hù) 的戶(hù)號(hào)、用電量； 按鍵清零模塊選用 74HC165 芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)此功能； 存儲(chǔ)模塊采用 24C16，為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，可以 實(shí)現(xiàn) 掉電不丟失數(shù)據(jù)的功能 。 硬件設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)包括單片機(jī)的整體設(shè)計(jì) 、 穩(wěn)壓電源的 設(shè)計(jì)、 LED 數(shù)碼管顯示的設(shè)計(jì)、24C16 芯片掉電存儲(chǔ)的設(shè)計(jì)、 74HC165 芯片按鍵清零的設(shè)計(jì)、 AD7755 電能轉(zhuǎn)換器等電路 的設(shè)計(jì)。 軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)包括用 C8051F360 單片機(jī) C語(yǔ)言編寫(xiě)的用戶(hù)電量顯示程序、按鍵清零程序、 用戶(hù)和電量顯示程序、 脈沖檢測(cè)程序 以及 掉電保存等程序 ，并配有 主函數(shù)和各子函數(shù)的流程圖及其說(shuō)明等。 設(shè)計(jì)的主要要求 相單用 戶(hù)交流電能的測(cè)量； ； 的 功能； 的 功能 ； 100 個(gè)脈沖為 1度電 ； 為 1%； ： h。 山東科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 共 35 頁(yè) 3 設(shè)計(jì)原理分析 設(shè)計(jì)的總體方案 系統(tǒng)主要由電量采集轉(zhuǎn)化電路、微處理器控制電路、非易失存儲(chǔ)器電路、顯示電路、供電控制電路、按鍵清零電路等部分組成。電路控制部分選用單片機(jī)芯片 C8051F360，它具有片內(nèi)上電復(fù)位、 VDD 監(jiān)視、看門(mén)狗定時(shí)器等功能，是真正獨(dú)立工作的片上系統(tǒng)；各電路電源部分選用穩(wěn)壓芯片 MC7805，將交流電經(jīng)過(guò)整流、濾波、穩(wěn)壓得到所需電源；數(shù)碼管顯示部分利用 74HC164 串入并出 8位移位寄存器 驅(qū)動(dòng) 數(shù)碼管進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示 ； 數(shù)據(jù)掉電保存部分選用掉電存儲(chǔ)芯片AT24C16 ，該芯片是用先進(jìn)的鐵電技術(shù)制造的 16K 位的非易失憶的記憶體；按鍵清零部分利用 74HC165 并入串出 8位移位寄存器實(shí)時(shí)掃描按鍵，根據(jù)按鍵要求對(duì)相應(yīng)用戶(hù)電量清零；電量采集轉(zhuǎn)化電路采用 AD7755 脈沖轉(zhuǎn)化芯片將電量采集 后轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)， 用 戶(hù)的計(jì)量脈沖信號(hào)，經(jīng) I/O 接口電路連接到系統(tǒng)總線(xiàn)，在微處理器的控制下，采集并計(jì)其脈沖信號(hào)，達(dá)到 100 個(gè)脈沖時(shí)電量自加 1kW?h。 山東科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 共 35 頁(yè) 設(shè)計(jì)方案框 圖 根據(jù) 節(jié)中對(duì)總電路方案的設(shè)計(jì)可得到總的方案框圖如下圖 所示： 圖 設(shè)計(jì)總體框圖 電能表總電路圖 用 protel 軟件繪制單相單用戶(hù)電能表的總電路圖如下圖 所示： 線(xiàn)路 電壓 線(xiàn)路 電流 電壓 互感器 電流 互感器 電能轉(zhuǎn)換脈沖芯片 AD7755 光 電 耦 合 C8051F360 單片機(jī) 74HC164及八段譯碼顯示 E2PRM 24C16 74HC165鍵盤(pán)清零 穩(wěn)壓電源 穩(wěn)壓電源 山東科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 共 35 頁(yè) 圖 電能表總電路圖 山東科技大學(xué)課程設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 35 頁(yè) 4 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 硬件設(shè)計(jì) 此課程 設(shè)計(jì)采用的是以單片機(jī) C8051F360 芯片 為核心的電路板 ，此板的各部分原理圖及內(nèi)部連接圖見(jiàn)附錄一所示 。 C8051F360 單片機(jī)整體電路板包含 的模塊主要有 C8051F360 單片機(jī)、 LED/FMQ 報(bào)警、 RS232 通信、 USB 接口、電源接口、下載 /復(fù)位、外接器件、 、兩路 AD輸入、信號(hào)輸入、 PCF856AT24C1 74HC16 74HC164 顯