【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 時鐘模塊 ............................................................................................................. 27 數(shù)據(jù)存儲模塊 ..................................................................................................... 28 RS485 通信模塊 ................................................................................................ 29 xxx 大學學士學位論文 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 .......................................................................................................... 36 第 4 章 電子式電能表的軟件設計 ............................................................................. 37 主程序 ................................................................................................................ 37 動態(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 ............................................................................................................ 45 結論 ............................................................................................................................... 46 致謝 ............................................................................................................................... 47 參考文獻 ....................................................................................................................... 48 附錄 A ........................................................................................................................... 49 附錄 B ........................................................................................................................... 54 附錄 C ........................................................................................................................... 58 xxx 大學學士學位論文 5 第 1章 緒論 課題背景 在我國目前使用的電能表中，由于 產品價格等因素，機械式電能表仍占大部分。據(jù)山東省技術監(jiān)督局 20xx 年底對該省機械式電能表進行抽查的結果中看，使用了兩年的機械式電能表幾乎都達不到計量精度要求，相當比例的電能表計量誤差較大。而且機械式電能表功耗較多、體積較大、功能簡單，需要人工抄表。這是由機械表的結構原理所決定的。 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)網絡結構日益復雜龐大，用傳統(tǒng)的方法已無法實現(xiàn)當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 計價和自動遠程抄表等功能。微電子技術、計算機技術和通信技術的高速發(fā)展為電子式電能表的迅速進步和日益成熟的提供了強大的技術支撐。 近年來我國的城市居民住宅建設發(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 ” 。當用戶較多時，將給使用、維護和管理帶來諸多不便。用什么樣的電能表更有利于電能計量管理呢 。 研究表明，從我國目前一個公寓樓房單元通常住有十幾戶甚至幾十戶的實際出發(fā)，開發(fā)和應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。 本課題從一個嶄新的角度出發(fā)，將微電子技術、計算機技術和通信技術結合運用于實踐，把目前分散計量的電能表數(shù)據(jù)通過單片機進行集中采集處理，研究設計了一種適合我國城鎮(zhèn)居民用電計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，采用單片機作為數(shù)據(jù)處理中心，基本型的多用戶電能表可同時實現(xiàn)對多個用戶進行電能集中計量與管理，其功能有 :電能計量、功率計量、多費率電價計算、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)?。這種電能表由于運用單片機技術在確保電子電能表的測量精度和各項功能齊全的前提下，縮小了整機 體積，使每戶分攤的成本大大降低。并且這種電能表能夠通過低壓電力線載波擴頻通信接口組成遠程自動抄表系統(tǒng)，便于供電部門對居民的用電情況進行實時抄收、數(shù)據(jù)匯總和監(jiān)控，為電力部門進行現(xiàn)代化管理提供一種有效的手段。作為配電自動化系統(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 40 年代，由歐洲的公司制造。它的誕生得益 xxx 大學學士學位論文 6 于電子技術的發(fā)展。在 20 世紀 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，它的應用局限 于高精度電能表 ，標準表和檢驗裝置，其成本也比較高，性能和可靠性并不比機械表優(yōu)越很多。 在 20 世 紀 80 年代末、 90 年代初，電子技術發(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，但是價格非常昂貴。 國內電子式電能表產品是 20 世紀 90 年代出現(xiàn)的。首先是成都曙達公司推出的機電一體式電能表，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 功計量和無功計量于一表的電子式三相多功能電能表，填補了國內空白。三家公司作為中國電子式電能表巾場和產品的開拓者，他們的實踐和努力為電子式電能表的發(fā)展打下了基礎。 隨著國家城鄉(xiāng)電網改造工程的開展，國內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)越的產品。電子式電能表在技術上從模擬乘法器到數(shù)字乘法器，性能越來越好，設計水平和生產工藝水平不斷提高，而價格越來越低，大規(guī)模批量生產工藝也非常成熟，已形成了一個非常有活力、欣欣向榮的產業(yè)。到 20xx 年，國 內生產廠家已達到 600 多家，極大地滿足了市場的需求，這也進一步推動了電子式電能表的市場發(fā)展和產品性能的提高。 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、有功復費率電子式電能表、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 在短短的十幾年時間內，電子式電能表得到如此大的發(fā)展，是因為與普通感應式電能表相比，在性能和功能方面有很大的優(yōu)勢。 功能強大 電子式電能表可實現(xiàn)正、反向有功、四象限無功、復費率、預付費、遠程抄表等功能。特別是采用 A/D 轉換原理的電能表，其功能的擴展十分方便；普通感應式電能表受其結構和原理的限制，要進一步擴展其功能很困難。 準確度等級高且穩(wěn)定 感應式電能表的準確度等級一般為 ~3 級，并且由于機械磨損，誤差很 xxx 大學學士學位論文 7 容易發(fā)生變化；而電子式電能表 可方便地利用各種補償技術輕易地做到較高的準確度等級，一般為 ~1 級，并且誤差穩(wěn)定性很好。 啟動電流小 ， 差 動 曲線平整 。 感應式電能表要在 ％下才能啟動并計量；而電子式電能表非常靈敏。在 ％下就可啟動計量。 頻率響應范圍寬 感應式電能表的頻率響應范圍一般為 45~55Hz；而電子式多功能電能表的頻率響應范圍為 40~20xxHz。 受外磁場影響小 感應式電能表是依靠磁場的原理進行計量的，因此外界磁場對表計的影響較大；而電子式多功能電能表主要是通過乘法器進行運算的，受外磁場影響較小。 過載能力大 感應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 竊電是我國城鄉(xiāng)用電中一個無法回避的現(xiàn)實問題。感應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 以實現(xiàn)一定的防竊電功能。 強大的事件記錄功能 具有強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