【正文】 nd properties of the meter has experienced constantly updated, optimizing the process of development. As a special measuring electric power meter its capability directly affects the efficiency of power management, to make electricity measurement instruments to adapt to industrial modernization and power management modernization rapid development needs) phase watthour meter arises at the historic moment. This design singlephase electronic watthour meter has electricity meters, surveillance, control, management four function, due to internal no mechanical friction and high accuracy, high sensitivity, easy to realize automatic measurement, can be realized with RS 485 distance munication. This design is muti_function singlephase) phase watthour meter can acquisition calculation voltage, current, power, reactive power meritorious there in watthour meter ontology, LCD monitor and display the collection and calculation of the data。 本設(shè)計的單相電子電能表具有用電計量、監(jiān)視、控制、管理四大功能，由于內(nèi)部無機械摩擦而準(zhǔn)確度高，靈敏度高，易實現(xiàn)自動化測量，用 RS—— 485 可實現(xiàn)遠(yuǎn)方通信 。電能計量裝置就更顯得重要，電能表作為測量電能的專用儀表，自誕生已有 100多年的歷史。電能表在電能管理用儀器儀表中占有很大比例，其性能直接影響著電能管理的效率和科學(xué)文化水平。本次設(shè)計的多功能單相電子式電能表能采集計算電壓、電流、有功電能、無功電能，在電能表本體上有 LCD 顯示器，顯示采集和計算的各種所需數(shù)據(jù)；并具有 RS485 通訊接口。 And with RS485 munication interface. The design of the function and classification of watthour meter makes brief introduction to let readers have a basic understanding of watthour meter, know how it is produced and its development situation, it has what purposes, of singlephase) phase watthour meter hardware structure has made the detailed description, separately from the power supply circuit, measurement circuit, munication circuit, manage circuits and other parts circuit is introduced four most to all parts of the circuit diagram, and the principle and explain to them respectively. KEYWORDS： watthour,meterelectronic ,Singlephase type, RS485 ,multifunction 1 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 目錄 III 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在 指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。電力的生產(chǎn)和其他產(chǎn)品的生產(chǎn)不同，其特點是發(fā)電廠發(fā)電、供電部門供電、用戶用電這三個部門是連成一個系統(tǒng)，不能間斷地同時完成，而且是互相緊密聯(lián)系缺一不可，它們互相如何銷售，如何經(jīng)濟計算，那就需要一個計量器具在三個 部門之間進行測量計算出電能的數(shù)量，這個裝置就是電能計量裝置。 電能計量裝置 電能計量是由電能計量裝置來確定電能量值的一組操作， 是為實現(xiàn)電能量單位及其量值準(zhǔn)確、可靠的一系列活動。 計量電路部分 本次設(shè)計的單相電子式電能表的計量部分主要是針對 ADE7755 計量芯片的電路設(shè)計，它是有美國 ADI 公司 20xx 年研制生產(chǎn)的有功電能單相測量芯片。ADE7755 的功率脈沖輸出是通過對上述有功功率信息的累計產(chǎn)生 P(t)=u(t)*i(t) 式 W(t)=∫p(t)= ∫u(t)*i(t) 式 這個部分主要包括電壓拾取電路設(shè)計、電流拾取電路設(shè)計以及其他部分電路的設(shè)計。使電能表精度提高。電能脈沖輸出為CF（腳 22），經(jīng)過光耦輸出： PULSE 電能脈沖，將引入單片機的輸入端，進行電能脈沖累計。 AVDD 和 DVDD 兩路電源為模擬和邏輯直流正 5V。 1 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 電子式電能表 5 2 電子式電能表 電子式電能表的發(fā)展史 世界上最早的電能表是愛迪生于 1880 年利用電解原理發(fā)明的直流電能表，交流電的出現(xiàn)和被利用，對電能計量儀表提出了新的要求。隨著電子技術(shù)的發(fā)展和用戶用電管理水平要求的不斷提高，電子式電能表得到了迅猛的發(fā)展，成為電能計量不可缺少的重要組成部分。 電子式電能表誕生在 20 世紀(jì) 40 年代，由歐洲的公司制造。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，而價格越來越低，大規(guī)模批量生產(chǎn)工藝 也非常成熟，已形成了一個非常有活力、欣欣向榮的產(chǎn)業(yè)。 1 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 電子式電能表 6 （ 2）電源部分：將輸入的交流電壓整流、降壓、濾波后得到直流 5V、 12V 等電壓 等級的電壓，供給其他電路。 （ 4）管理部分：接收測量部件輸出的電功率信號，計算出各種所需的電量，并且管理顯示、時鐘、通信接口、數(shù)據(jù)存儲器等部件。一般有數(shù)字通信接口，用于與其他設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換、抄表、設(shè)置表 計參數(shù)等，常用的有：遠(yuǎn)紅外數(shù)字通信接口、RS485 通信接口、 IC 卡讀寫接口等。 1 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 電子式電能表 7 2． 監(jiān)視功能 監(jiān)視功能為最大需量和防竊電監(jiān)視；其次還有缺相指示、停電和復(fù)電 時間記錄、預(yù)付費表的所購電能將用盡時的報警及電壓異常報警。 5．最大需量計量 需量的定義：定長時間的平均功率； 最大需量：需量的最大值。如需量周期為 15 min，滑差步進時間為5 min，即每 5 min 計算一次當(dāng)前 15 min 的平均功率，并且與最大值進行比較，如果大于最大值，將其記錄為最大需量，如圖為最大需量計算說明。最大需量也需要分時計量。后者一般用于特殊行業(yè)，不用于電力貿(mào)易計量 。計量無功的目的，是要核算一個抄表期內(nèi)的平均功率因數(shù) λ，即平均力率，即 式 用戶消耗的無功越多，平均功率因數(shù)就越低，配電網(wǎng)在為用戶輸送這些無功電能 時，要增加的線損就越多，增加了供電 成本。 四．按電流的測量范圍來分，可分為直通表和經(jīng)電流互感器接入兩種。 七．按測量功能分，可分為分時計費電能表、最大需量電能表、預(yù)付費電能表、集抄電能表、多功能電等能表等。 ? ?222 /1 1 無有無有 有 WWWW WC O S ????? ??1 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 電子式電能表 9 機電一體化電能表 又稱為脈沖電能表，它綜合了感應(yīng)式及全電子式電能表的優(yōu)點。 I2C 總線 圖 硬件框圖 電源電路為了提高系統(tǒng)的抗干擾性、可靠 性，分為三個獨立的電源，使計量計量芯片電路 （ ADE7755） MCU 部分 （ 89LPC931） 被測電壓 拾取電路 被測電流 拾取電路 RS485 通訊 信道 系統(tǒng)掉電 檢測 LCD 驅(qū)動器 （ PCF8576） LCD 顯示器 存儲器 EEPROM 24WC08 實時時鐘 8025 指示燈 1 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 單相電子式電能表的硬件設(shè)計 11 電路， RS485 通訊和 MCU 的電源相互隔離，達(dá)到互不影響的目的，但是它們屬于同一個變壓器，所以選擇變壓器的時候要注意 ，如圖 。 從上面簡單的分析可以看出， MCU 是系統(tǒng)的控制器，起著決定性的作用。直接接入式電子式電能表一般采用錳銅分流片；經(jīng)互感器接入式電子式電能表內(nèi)部一般采用二次側(cè)互感器級聯(lián)，以達(dá)到前級互感器二次側(cè)不帶強電的要求。 2．電流互感器 采用普通互感器（電磁式）的最大優(yōu)點是電能表內(nèi)主回路與二次回路、電壓和電流回路可以隔離分開， 實現(xiàn)供電主回路電流互感器二次側(cè)不帶強電，并可提高電子式電能表的抗干擾能力。 （二）電壓輸入變換電路 和被測電流一樣，上百伏（ 100V 或 220V）的被測電壓也必須經(jīng)分壓器或電壓互感器轉(zhuǎn)變?yōu)榈刃У男‰妷盒盘?，方可送入乘法器。典型接線如圖 所示。 ++u (t) u (t)N 1 N 2 圖 電壓互感器電路圖 模擬乘法器是一種完成兩個互不相關(guān)的模擬信號（如輸入電能表內(nèi)連 續(xù)變化的電壓和電流）進行相乘作用的電子電路，通常具有兩個輸入端和一個輸出端，是一個三端網(wǎng)絡(luò)，如圖 所示。凡是能夠適應(yīng)兩個輸入電壓極性的四種組合的 乘法器，稱為四象限乘法器 [9]。乘法器是電子式電能表的核心部分，并非每一種乘法器電路都能適用電子式電能表，下面介紹電子式電能表中常用的乘法器。前者稱為電壓平衡型時分割乘法器，后者稱為電流平衡型時分割乘法器。由運算放大器 N1 和電容 C1 組成積分器，對經(jīng) R R2 輸入的電流作求和積分；﹢ UN 和﹣ UN 是正、負(fù)基準(zhǔn)電壓，在電路的設(shè)計中，基準(zhǔn)電壓 UN 的幅值應(yīng)比輸入電壓 ux 大得多； S S2 為兩個受電平比較器控制并同時動作的開關(guān)；電平比 較器是具有兩個穩(wěn)態(tài)的直流觸發(fā)器；運算放大器 N電阻 R4和電容 C2 組成了濾波器。 1．調(diào)寬功能單元 假定輸入電壓 ux 為正 值，積分器接通 ux 和﹢ UN，輸出電壓 u1 從 a 點（見圖）逐漸向下變化（ a b 段），在 a b 段內(nèi)， u1u2，達(dá)到 b 點時， u1＝ u2。當(dāng)系統(tǒng)達(dá)穩(wěn)態(tài)時，積 分器在 T T2 時間段內(nèi)的總積分電荷量應(yīng)為 零，即 式 式 0221121????????? ?????????? ? TRURuTRURu NxNx0)