【正文】 ................................................... 24 系統(tǒng)電源的工作原理 .................................................................................. 24 系統(tǒng)電源的硬件電路 .................................................................................. 25 時(shí)鐘模塊 ............................................................................................................. 27 數(shù)據(jù)存儲模塊 ..................................................................................................... 28 RS485 通信模塊 ................................................................................................ 29 xxx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 IV 紅外通信模塊 .................................................................................................... 31 紅外通信原理 ............................................................................................. 31 紅外發(fā)射電路 ............................................................................................. 32 紅外接收電路 ............................................................................................. 32 看門狗電路 ...................................................................................................... 33 鍵盤及顯示控制電路 ...................................................................................... 35 本章小結(jié) .......................................................................................................... 36 第 4 章 電子式電能表的軟件設(shè)計(jì) ............................................................................. 37 主程序 ................................................................................................................ 37 動(dòng)態(tài)自檢程序 .................................................................................................... 38 電能脈沖采集程序 ............................................................................................. 39 數(shù)據(jù)存儲程序 .................................................................................................... 40 通訊中斷子程序 ................................................................................................ 43 本章小結(jié) ............................................................................................................ 45 結(jié)論 ............................................................................................................................... 46 致謝 ............................................................................................................................... 47 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................... 48 附錄 A ........................................................................................................................... 49 附錄 B ........................................................................................................................... 54 附錄 C ........................................................................................................................... 58 xxx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 第 1章 緒論 課題背景 在我國目前使用的電能表中，由于 產(chǎn)品價(jià)格等因素，機(jī)械式電能表仍占大部分。據(jù)山東省技術(shù)監(jiān)督局 20xx 年底對該省機(jī)械式電能表進(jìn)行抽查的結(jié)果中看，使用了兩年的機(jī)械式電能表幾乎都達(dá)不到計(jì)量精度要求，相當(dāng)比例的電能表計(jì)量誤差較大。而且機(jī)械式電能表功耗較多、體積較大、功能簡單，需要人工抄表。這是由機(jī)械表的結(jié)構(gòu)原理所決定的。 隨著我國電力的發(fā)展和人們生活中家用電器的普及，用電量日益增大，并月用電的高峰和低谷存在較大的差距 ； 電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜龐大，用傳統(tǒng)的方法已無法實(shí)現(xiàn)當(dāng)代供電和用電管理系統(tǒng)的需要?，F(xiàn)代化的供、用電管理方法要求電能表具有分時(shí) 計(jì)價(jià)和自動(dòng)遠(yuǎn)程抄表等功能。微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的高速發(fā)展為電子式電能表的迅速進(jìn)步和日益成熟的提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐。 近年來我國的城市居民住宅建設(shè)發(fā)展十分迅速，隨之而來樓房所用電能表的數(shù)量也日益增多，人們常常簡單地將市場上現(xiàn)有的商品化電能表集中掛成一面 “ 表墻 ” 。當(dāng)用戶較多時(shí)，將給使用、維護(hù)和管理帶來諸多不便。用什么樣的電能表更有利于電能計(jì)量管理呢 。 研究表明，從我國目前一個(gè)公寓樓房單元通常住有十幾戶甚至幾十戶的實(shí)際出發(fā)，開發(fā)和應(yīng)用集多表位于一體的、多用戶多功能組合式新型電子電能表具有重要意 義。 本課題從一個(gè)嶄新的角度出發(fā)，將微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合運(yùn)用于實(shí)踐，把目前分散計(jì)量的電能表數(shù)據(jù)通過單片機(jī)進(jìn)行集中采集處理，研究設(shè)計(jì)了一種適合我國城鎮(zhèn)居民用電計(jì)量的多用戶單相電子電能表。它由電能專用芯片來測量各用戶的電能，采用單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理中心，基本型的多用戶電能表可同時(shí)實(shí)現(xiàn)對多個(gè)用戶進(jìn)行電能集中計(jì)量與管理，其功能有 :電能計(jì)量、功率計(jì)量、多費(fèi)率電價(jià)計(jì)算、數(shù)據(jù)顯示與查詢、數(shù)據(jù)存儲、監(jiān)視與控制和數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。這種電能表由于運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)在確保電子電能表的測量精度和各項(xiàng)功能齊全的前提下，縮小了整機(jī) 體積，使每戶分?jǐn)偟某杀敬蟠蠼档汀２⑶疫@種電能表能夠通過低壓電力線載波擴(kuò)頻通信接口組成遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)，便于供電部門對居民的用電情況進(jìn)行實(shí)時(shí)抄收、數(shù)據(jù)匯總和監(jiān)控，為電力部門進(jìn)行現(xiàn)代化管理提供一種有效的手段。作為配電自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分，在電子式電能表日益成為市場主流的今天，它將有很好的推廣應(yīng)用前景。 電子式電能表概述 電子式電能表發(fā)展歷史 電子式電能表誕 生 于 20 世紀(jì) 40 年代，由歐洲的公司制造。它的誕生得益 xxx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 于電子技術(shù)的發(fā)展。在 20 世紀(jì) 80 年代之前，電子式電能表并沒有顯現(xiàn)出它的巨大生命力和活力，它的應(yīng)用局限 于高精度電能表 ，標(biāo)準(zhǔn)表和檢驗(yàn)裝置，其成本也比較高，性能和可靠性并不比機(jī)械表優(yōu)越很多。 在 20 世 紀(jì) 80 年代末、 90 年代初，電子技術(shù)發(fā)展迅速，電子式電能表也取得了飛躍的發(fā)展， 國 外大公司推出了全電子式多功能電能表，如斯倫貝謝、LANDISG、 GYR 和美國 GE 公司，但是價(jià)格非常昂貴。 國內(nèi)電子式電能表產(chǎn)品是 20 世紀(jì) 90 年代出現(xiàn)的。首先是成都曙達(dá)公司推出的機(jī)電一體式電能表，珠海恒通儀表有限公司在 1993 年率先推出的電子式單相電能表，寧夏寧光儀表有限公司推出了電子式三相有功電能表，湖南威勝電子有限公司也于同年推出了集有 功計(jì)量和無功計(jì)量于一表的電子式三相多功能電能表，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。三家公司作為中國電子式電能表巾場和產(chǎn)品的開拓者，他們的實(shí)踐和努力為電子式電能表的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。 隨著國家城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造工程的開展，國內(nèi)電子式電能表廠家如雨后春筍不斷涌現(xiàn)，無論是高檔、高精度三相電能表，還是低檔、低精度單相電能表都有大量的、性能優(yōu)越的產(chǎn)品。電子式電能表在技術(shù)上從模擬乘法器到數(shù)字乘法器，性能越來越好，設(shè)計(jì)水平和生產(chǎn)工藝水平不斷提高，而價(jià)格越來越低，大規(guī)模批量生產(chǎn)工藝也非常成熟，已形成了一個(gè)非常有活力、欣欣向榮的產(chǎn)業(yè)。到 20xx 年，國 內(nèi)生產(chǎn)廠家已達(dá)到 600 多家，極大地滿足了市場的需求，這也進(jìn)一步推動(dòng)了電子式電能表的市場發(fā)展和產(chǎn)品性能的提高。 電子式電能表的分類 電子式電能表的分類方法很多，根據(jù)分類的角度不同，通常有以下幾種： 按規(guī)格分類有：單相電子式電能表、三相電子式電能表。 按接入方式分類有：經(jīng)互感器接入式電子式電能表、直接接入式電子式電能表。 按功能分類有：有功電子式電能表、無功電子式電能表、有功無功組合電子式電能表、有功復(fù)費(fèi)率電子式電能表、最大需量電子式電能表、多功能電子式電能表。 按原理分 類有：模擬乘法器型、數(shù)字乘法器型等。 電子式電能表的特點(diǎn) 在短短的十幾年時(shí)間內(nèi)，電子式電能表得到如此大的發(fā)展，是因?yàn)榕c普通感應(yīng)式電能表相比，在性能和功能方面有很大的優(yōu)勢。 功能強(qiáng)大 電子式電能表可實(shí)現(xiàn)正、反向有功、四象限無功、復(fù)費(fèi)率、預(yù)付費(fèi)、遠(yuǎn)程抄表等功能。特別是采用 A/D 轉(zhuǎn)換原理的電能表，其功能的擴(kuò)展十分方便；普通感應(yīng)式電能表受其結(jié)構(gòu)和原理的限制，要進(jìn)一步擴(kuò)展其功能很困難。 準(zhǔn)確度等級高且穩(wěn)定 感應(yīng)式電能表的準(zhǔn)確度等級一般為 ~3 級，并且由于機(jī)械磨損，誤差很 xxx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 容易發(fā)生變化；而電子式電能表 可方便地利用各種補(bǔ)償技術(shù)輕易地做到較高的準(zhǔn)確度等級，一般為 ~1 級，并且誤差穩(wěn)定性很好。 啟動(dòng)電流小 ， 差 動(dòng) 曲線平整 。 感應(yīng)式電能表要在 ％下才能啟動(dòng)并計(jì)量；而電子式電能表非常靈敏。在 ％下就可啟動(dòng)計(jì)量。 頻率響應(yīng)范圍寬 感應(yīng)式電能表的頻率響應(yīng)范圍一般為 45~55Hz；而電子式多功能電能表的頻率響應(yīng)范圍為 40~20xxHz。 受外磁場影響小 感應(yīng)式電能表是依靠磁場的原理進(jìn)行計(jì)量的，因此外界磁場對表計(jì)的影響較大；而電子式多功能電能表主要是通過乘法器進(jìn)行運(yùn)算的，受外磁場影響較小。 過載能力大 感應(yīng)式電能表一般只能過載 4 倍；而電子式多功能電能表可過載 6~10 倍。 防竊電能力強(qiáng) 竊電是我國城鄉(xiāng)用電中一個(gè)無法回避的現(xiàn)實(shí)問題。感應(yīng)式電能表由于自身的局限，防竊電能力較差；電子式電能表從基本原理上 難 以實(shí)現(xiàn)一定的防竊電功能。 強(qiáng)大的事件記錄功能 具有強(qiáng)大的事件記錄功能是電子式電能表的又一大特色。電子式電能表采用 CPU 作為