【正文】 only show the overall power consumption, but also need artificial meter reading, wasted a lot of manpower material resources. Smart meters research mainly in order to realize the realtime munication of supply and demand, the supplier can adjust the price according to demand load, the buyer can be regulated according to electricity power consumption. Ultimately reached peak cut and save electricity effect. The meter at present, and puts forward the overall design scheme of intelligent electric meter based on single chip microputer. This paper mainly pleted the following work: proposed the overall design scheme of smart meter data acquisition circuit was designed, using Protel DXP software to draw the schematic diagram and generated the PCB, welded the data acquisition circuit, using the Keil uVision2. Write the program. After debugging, the circuit board can accurately show the input of the effective value of voltage, current, power factor Angle and power in real time . Keywords: data acquisition circuit, PCB board, the program design基于單片機(jī)的智能電表的設(shè)計(jì) III 目錄 摘 要 ...............................................................................................................I Abstract ......................................................................................................... II 目錄 .............................................................................................................. III 前言 ................................................................................................................ 1 1 智能電表的概述 ........................................................................................ 2 智能電表的定義 .............................................................................. 2 智能電表的 結(jié)構(gòu)分類 ...................................................................... 2 智能電表的工作原理 ...................................................................... 3 2 智能電能表的設(shè)計(jì)方法 ............................................................................ 5 智能電能表的硬件組成 .................................................................. 5 微處理器或微控制器 ............................................................... 6 傳感器 ....................................................................................... 6 信號(hào)調(diào)理 ................................................................................... 6 A/D 轉(zhuǎn)換器 ................................................................................ 6 D/A 轉(zhuǎn)換器 ................................................................................ 7 智能電能表的通信接口 ........................................................... 7 智能電能表的軟件設(shè)計(jì)方法 .......................................................... 8 智能電能表的抗干擾方法 ............................................................ 10 3 智能電能表的硬件設(shè)計(jì) .......................................................................... 11 電能表概述 .................................................................................... 11 電能表的總體方案設(shè)計(jì) ................................................................ 11 電能表的控制芯片 AT89C51 ....................................................... 13 單片微控制器、微處理器 ................................................. 13 AT89C51 各主要引腳功能： ................................................. 14 電能計(jì)量芯片 ................................................................................ 15 CS5460A 的性能 ..................................................................... 16 CS5460A 管腳說(shuō)明 ................................................................. 16 基于單片機(jī)的智能電表的設(shè)計(jì) IV CS5460A 外圍電路及供電電路設(shè)計(jì) ..................................... 18 微控制器 AT89C51 與 CS5460A 的接口 .............................. 18 電源模塊 ................................................................................. 19 電壓電流采樣模塊 ................................................................. 20 顯示模塊 ........................................................................................ 20 八段數(shù)碼管顯示器 .................................................................. 21 數(shù)碼管與 AT89C51 的接口 ..................................................... 22 按鍵組功能及與 AT89C51 總線口的連接 .................................. 22 SPI 接口型 EEPROM 與 AT89C51 的接口 ................................. 23 X5045 管腳分布 ...................................................................... 23 X5045 功能描述 ...................................................................... 24 X5045 硬件連接 ...................................................................... 25 時(shí)鐘模塊 ........................................................................................ 26 DS13O2 的引腳分布見圖 。雖然智能電表和智能開關(guān)需要成本和安裝費(fèi)用，但是可以控制對(duì)發(fā)電與配電設(shè)備 的投資。 作為智能電網(wǎng)中最為基礎(chǔ)的設(shè)備之一，智能電表本身的節(jié)能技術(shù)也在不斷受到關(guān)注。但是這種管理方式，給居民和管理人員帶來(lái)諸多不便，而且還存在著一些弊端。智能電表通過(guò)用戶交費(fèi)對(duì)智能 IC 卡充值并輸入電表中，電表才能供電 ，表中電量用完后自動(dòng)拉閘斷電，從而有效地解決上門抄表和收電費(fèi)難的問(wèn)題。 機(jī)電一體式的電度表 第一類機(jī)電結(jié)合的電度表，是在原有的機(jī)械表的基礎(chǔ)上，加裝電子式計(jì)數(shù)裝置和相應(yīng)的控制、通訊電路，或加上 IC 卡讀寫接口以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)量計(jì)費(fèi)和控制 。這個(gè)比例就是所謂的電表常數(shù) (imp/kWh)，由于電路中所用的決定脈沖速度的定時(shí)元件大都是 參數(shù)離散性較大的阻容元件，為了保證電度表的計(jì)量精度和產(chǎn)品的一致性，就必須在生產(chǎn)過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)元件的篩選和對(duì)半成品的調(diào)校，也就是說(shuō)要增加相應(yīng)的人力物力的投入并要延長(zhǎng)生產(chǎn)周期，從而使電度表的生產(chǎn)費(fèi)用和成本有所增加。采用互感器采樣即利用電壓互感器和電流互感器分別來(lái)采集用戶的電壓信號(hào)和電流信號(hào) 。又如：采用專用的錳銅片進(jìn)行直接電流采樣的全電子電能表誤差可調(diào)整到 +%，而采用電流互感器采樣，由于激磁電存在，若不采取補(bǔ)償措施，互感器本身誤 差就可能超過(guò) 5%。當(dāng)剩余電量為零時(shí)，自動(dòng)拉閘斷電，用戶必須再次持卡交費(fèi)購(gòu)電，才可以恢復(fù)用電。目前智能電表大多都采用一戶一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)原則，但也有些廠家生產(chǎn)的多用戶集中式智能電表采用多戶共用一個(gè)A/D 轉(zhuǎn)換器，這樣對(duì) 電能的計(jì)量只能采用分時(shí)排隊(duì)來(lái)進(jìn)行，勢(shì)必造成計(jì)量準(zhǔn)確度的下降，這點(diǎn)在設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)該注意。 智能電能表硬件原理圖 智能電能表實(shí)際上是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它是具有微處理器或微控制器的，并有標(biāo)準(zhǔn)總線接 口的新型儀器。智能電能表的控制部分一般分兩種情況，一是微處理器接受鍵盤輸入的命令后，不需經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器，直接由接口輸出控制信息和數(shù)據(jù)信息，去控制一些執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 傳感器 傳感器是將外界輸入的被測(cè)量信號(hào)變換成電信號(hào)的元器件或裝置。 信號(hào)調(diào)理 信號(hào)調(diào)理裝置是通過(guò)電子線路來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)處理，一般包括放大、濾波、整形、檢波、信號(hào)轉(zhuǎn)換等功能環(huán)節(jié)。但并不是所有的輸入通道都要加入 A/D 轉(zhuǎn)換器，而是只有模擬量輸入通道，而且輸入微處理器的信號(hào)不是頻率量而是數(shù)字碼時(shí)，才用到 A/D 轉(zhuǎn)換器。不同 A/D 轉(zhuǎn)換器有不同的輸出狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)計(jì)算機(jī)的接口特性選擇輸出狀態(tài)。在性能上必須滿足 D/A 轉(zhuǎn)換的技術(shù)要求 :在結(jié)構(gòu)和應(yīng)用特 性上應(yīng)滿足接口方便，外圍電路簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉等要求。邏輯 0 電平規(guī)定為 +5~+15V 之間，邏輯 1 電平是 5V~15v 之間。還有 MAXIM 的 MAXZOZ、 MAX232 等等。從理論上來(lái)說(shuō)，可以