【正文】 過電機 轉(zhuǎn)換成機械能，通過電燈轉(zhuǎn)換成光能等。 讓計算機根據(jù)電費不同價格的時間分割點 ，實現(xiàn)電能表的復費率功能。抄表集中器內(nèi)有 GPRS 通信模塊， MC5，通過 GPRS 通信網(wǎng)與中心計算機聯(lián)系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳或命令的下達。我們以 FM3307/8 單片機為核心，對 8 戶居民的用電量進行測量，讓大家了解什么如何利用單片機來測量電量。 8 路脈沖輸出電能計量芯片 AD7755 能夠把居民的用電量轉(zhuǎn)換為一定數(shù)量的脈沖 。 工作時，電壓經(jīng)電阻的分壓、電流經(jīng)電流互感器在取樣電阻 上取樣后，送入專用電能芯片進行處理，并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號送到 CPU 進行計算。計 算機將用戶提前購買的電量寫入電能表中，當電量減到 0 時，P4， 動作切斷供電 。在這些轉(zhuǎn)換中所消耗的電能為有功電能。 所謂多功能電能表是指除計量有功（無功）外還具有分時、測量需量等兩種以上的功能，并能顯示，存儲和輸出數(shù)據(jù)的電能表 本課題研究的功能電能表能夠讓居民可以方便的完成電量繳費 ，用戶對用電量更加清晰明了 。 100 多年來隨著電力系統(tǒng)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及電能管理系統(tǒng)的不斷完善電能表的結(jié)構(gòu)和性能也經(jīng)歷了不斷更新、優(yōu)化的發(fā)展過程。多功能電能表是指具有多功能、智能化等功能的新式電表，是智能電網(wǎng)的基本設(shè)備之一。 解決在生活中因違章使用大功率電器，使電路超負荷供電，從而造成電路老化引起火災(zāi)事故。 AD7755 只在 ADC 和基準源中使用模擬電路 ，所有其它信號處理都使用數(shù)字電路，這使 AD7755 在惡劣的環(huán)境條件下仍能保持極高的準確度和長期穩(wěn)定性。當 AVDD降到 4V 一下 AD7755 也被復位 ，此時 F1， F2 和 CF 都沒有輸出。 AD7755 的模擬輸入結(jié)構(gòu)具有寬動態(tài)范圍 ，大大簡化了傳感器接口可以與傳感器直接連接。它可提供基于輸電線電壓和電流計算的瞬時有功功率和平均有功功率。這種信號處理方法可在隨環(huán)境條件和時間變化的很大范圍內(nèi)提供優(yōu)異的穩(wěn)定性和精度。在各種負載條件下提供低頻（ F1/F2）和高頻（ CF）同步輸出。引腳CF 以較高頻率形式輸出有功功率瞬時值 ,用于校驗或與 MCU 接口。內(nèi)部相位匹配電路使電壓和電流通道的相位始終是匹配的 ,無論通道 1 內(nèi)的高通濾波器（ HPL）是接通的還是斷開的。 3， CF的輸出即使在穩(wěn)定負載條件下仍然隨時間變化 ,這種變化是由于瞬時有功功率信號中的 cos2ω t 引起的 .CF 以高頻輸出時 ,對瞬時有功功率進行累加完成頻率轉(zhuǎn)換的過程 ,累加時間較短 ,減弱了對 cos2ω t 的平均作用 ,部分瞬時功率信號成分通過了數(shù)字 — 頻率轉(zhuǎn)換器 ,解決辦法是 CF的輸出頻還應(yīng)該用頻率計數(shù)器進一步平均 ,消除紋波。 圖 22： 三相有功功率測量原理示意圖 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的多功能電表設(shè)計 7 AD7755 有關(guān)電路 核心芯片，分流器，分壓電路，基本電壓源，保護電路，光電耦合器輸出電路 。兩個輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不要懸空。多種封裝形式，額定從 40 176。 C 。并行 輸 入 /輸 出 （ I/O）口 :通常 為獨 立的 雙向 口，任何口既可以用作 輸 入方式，又可以作 輸 出方式，通過軟 件 編 程 來設(shè) 定。串行通信有同步和異步之分， 這 可以用硬件或通用串行收 發(fā) 器 件來實現(xiàn) 。位數(shù)有半位， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 8， 10 位等等 ....， led 數(shù)碼管根據(jù) LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解 LED 的這些特性，對編程是很重要的，因為不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。選用時要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長等。很明顯，LCD 驅(qū)動器只是一個接收器，而存儲器則既可以接收又可以發(fā)送數(shù)據(jù)。 I2C 總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與接口 在數(shù)據(jù)的傳輸過程中 ，必須確定數(shù) 據(jù)傳送的其實和結(jié)束。啟動信號是一種電平跳變時序信號 ，而不是一個電平信號。如果產(chǎn)生重 復起始條件而不產(chǎn)生停止條件，總線就會一直處于忙的狀態(tài)。數(shù)據(jù)保存壽命達 100 年以上。在上升沿時寫入 E2PROM 數(shù)據(jù)，在下降沿時 輸出E2PROM 數(shù)據(jù)。 WP=1 時，只能讀存儲器。 AT24CXX 的工作原理 器件地址 ，對于掛接在 I2C 總線上的多個 I2C 器件 ， CPU 訪問其中的某個器件時 ，首先是匹配器件地址，在器件地址中還包含了訪問該器件的讀寫方向。因此 2 根 I2C 總線上最多可以掛接 8個 AT24C01/02 器件。顯然 2 跟 I2C 總線上最多可以掛接 2個 AT24C08 或 1個 AT24C16。 ① 字節(jié)寫 字節(jié)寫的過程包括啟動條件 、寫入器件地址、存儲器單元地址、寫入數(shù)據(jù)以及停止條件。這里同樣存在單字節(jié)和雙字節(jié)存儲器單元地址的問題。其操作格式只需提供讀命令后數(shù)據(jù)即被讀出。 無論是當前地址讀還是指定地址讀后的系列讀 ,存在頁內(nèi)回卷的問題。因為 RS485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò) ,一般只需二根連線 ,所以 RS485接口均采用屏蔽平衡雙絞線傳輸。 RS485是一個電氣接口規(guī)范 ,它規(guī)定了平衡驅(qū)動器和接收器的電器特性而沒有規(guī)定插件傳輸電纜和通信協(xié)議。邏輯“ 1”以兩線間的電壓差為 +(2~6)V表示 ,邏輯“ 0”以兩線間的電壓差為 (2~6)V表示。若 A比 B大 200mV,RO為 ,反之為低電平。若 DE： 1驅(qū)動器輸出 A和 B有效 ,若 DE： 0則它們呈高阻態(tài)。當無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的多功能電表設(shè)計 18 DI： 1，則 A： 1， B： 0。 VCC,電源端 ,一般接 +5V 。若 A比 B大 200mV,RO為高 ,反之為低電平。若驅(qū)動器輸出有效 ,器件作為線驅(qū)動器用 ,反之作為線接收器用。 A同相接收器輸入和同相驅(qū)動器輸出。數(shù)據(jù)通信的設(shè)計要綜合考慮地理環(huán)境、用戶用能行為、技術(shù)水平、管理體制和投資成本等因素。它支持 TCP/IP協(xié)議 ,是一個分組型數(shù)據(jù)網(wǎng) ,無需經(jīng)過 PSTN等網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接 ,就可直接將數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)包的形式與 Inter互傳。 GSN具有移動路由管理功能 ，它可以連接各種類型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) ,并可以連到 GPRS寄存器。的主要功能是對移動終端進行鑒權(quán)和移動性管理 ,建立移動終端到 GGSN的傳輸通道 ，接收從 BSS傳送來的移動終端分組數(shù)據(jù) ,通過 GPRS骨干網(wǎng)傳送給 GGSN。有的文獻中 ,把 GGSN稱為 GPRS路由器 ,負責存儲己經(jīng)激活的 GPRS用戶的路由信息。另外 GGSN還可具有地址分配、計費、防火墻功能。對外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)來說 ,GPRS系統(tǒng)中的 GGSN就是一個路由器 ,實現(xiàn) GPRS骨干網(wǎng)和外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) (、幀中繼網(wǎng)或 ATM網(wǎng) )之間的路由尋址功能。 PCU可作為模塊單元插入 BSC,或者作為獨立于 BSC的單元存在。 目前， GPRS 模塊廣泛應(yīng)用于電力、車載、監(jiān)控、移動終端等領(lǐng)域，將傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸方式改變成為無線數(shù)據(jù)傳輸方式。 大 專幾年的生活轉(zhuǎn)眼就要結(jié)束了，這幾年是我人生中最重要的學習時間。 此時此刻，我要感謝電子系的全體老師幾年來對我的指導和幫助，他們廣博精湛的學識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度使我得到的不僅是知識，還有他們對知識孜孜不倦的追求精神及做人的 品質(zhì)，這將使我終身受益，尤其是對秦老師表示由衷的感謝。 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的多功能電表設(shè)計 24 參考文獻 [1]閹石 .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) [M].北京：高等教育出版社， 20xx [2]謝 嘉奎 .電子線路線性部分（第四版） [M].北京：高等教育出版社， 20xx [3]劉樂善、劉學清 .微型計算機接口技術(shù)及應(yīng)用 [M].武漢：華中科技大學出版社，20xx [4]何立民 .單片機高級教程 應(yīng)用與設(shè)計 [M].北京：北京航空航天大學出版社，20xx [5]沙占友 、 孟志永 、 王彥 .單片機外圍電路設(shè)計 [M].北京 ： 電子工業(yè)出版社 , 20xx [6]馬忠梅等 .單片機的 C 語言應(yīng)用程序設(shè)計 [M].北京：北京航空航天大學出版社， 1997 。 另外在設(shè)計過程中還得到了設(shè)計小組成員的大力幫助，在此表示感謝，我將在以后的工作中不斷努力學習，在不久的將來成為一名優(yōu)秀的技術(shù)人才。母校嚴謹?shù)膶W風和老師的廣博豐富的知識令我敬佩。 無錫科技職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的多功能電表設(shè)計 23 謝辭 在畢業(yè)設(shè)計期間，無論是確定工作方案、收集資料還是撰寫論文，我都得到了秦逸平老師的全力幫助和耐心指導。以西門子模塊為例，早期的兩個型號 TC35i 和 MC39i，就是分別為短信模塊和 GPRS模塊。每一個 GPRS終端都有一個自己的 IP地址 ,并可以依據(jù)此尋址。每個 GGSN和 SGSN都至少擁有一個網(wǎng)內(nèi)固定 IP地址 ,它們都應(yīng)有 IP路由功能 ,并能與 IP路由器互連。 GGSN是連接 GPRS網(wǎng)絡(luò)與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點。 GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點 GGSN(Gateway GPRS Support Node) 。 G S N 可 以 是 一種 類 似于路由器的獨 立又備 ,也可以與 GSM中的 MSC集成在一起。 ， GPRS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖 GPRS網(wǎng)絡(luò)是對 GSM的平滑升級 ,通過在 GSM系統(tǒng)的無線側(cè)新增 PCU Packet Control Unit)作為分組接入和控制單元 ，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)新增 SGSN(Serving GPRS Support Node)和 GGSN(Gateway GPRS Sup