【正文】 由于這些算法計算量小，因此應用較為普遍，尤其是對實時性要求很高的場合 對于大多數(shù)電子式電能表 ,測量電能的原理基本相同 ,主要包括對電壓和電流實時采樣 ,將采樣得到的電壓和電流相乘 ,計算出有效值、有功功率、無功功率等。 MF RC500 的 IRQ 為帶施密特觸發(fā)器的中斷請求信號，接單片機的中斷 0。由于 MF RC500 的頻率是 MHz，屬于短波段，因此可以采用小環(huán)天線。 TGND:為發(fā)送器電源地。該卡采用 RF 場的負載調制進行響應。即：邏輯 “ 1” ， 5— 15V；邏輯 “ 0” +5— +15V 。 蘭州理工大學畢業(yè)設計 20 圖 MC14499 管腳 通信模塊 器件選擇 本系統(tǒng)的通信模塊采用 RS232 芯片，串口圖如圖 。 (2)B1~B4l:字位選擇輸出 ,片內具有短路保護裝置。電路工作原理：顯示部分采用數(shù)碼顯示，利用串行 BCD碼一十進制譯碼驅動顯示器件 MC14499 來完成與單片機系統(tǒng)的顯示接口，以顯示讀寫器工作狀態(tài)、輸入的數(shù)據(jù)或讀出 IC 卡中所剩余以及出錯信息等。另外還提供 DFN 封裝（ 2x3mm 或 5x6mm）。美國微芯科技公司 Microchip Technology Inc.）生產(chǎn)的電擦寫式只讀存儲器系列 24CXX、 24LCXX、 24AAXX 和 24FCXX（ 24XX*）容量范圍為 128 位到 512 千位。 有功功率是從瞬時功率信號推導計算出來，瞬時功率信號是用電流和電壓信號直接相乘得到的。最后 ,LPF 輸出的數(shù)字量經(jīng)過數(shù)字頻率轉換器產(chǎn)生輸出頻率 F1,F2 和 CF。為了有效地抑制噪聲，模擬接地面與數(shù)字接地面只應有一點連接，如星形接地。當 CLKIN 上接有外時鐘時 CLKOUT引腳能驅動一個 CMOS負載。星形接地方法有助于使數(shù)字電流噪聲遠離模擬電路。片內基準電壓的正常值為 177。通道 1有一個 PGA。在電能計量的應用中，應使 HPF 選通。 功能特點 : 1) 精度高，在 500： 1 動態(tài)范圍內誤差低于 %； 2) F F2 輸出頻率表示平均有功功率； 3) 高頻輸出 CF 用于校準，并提供 即時有功功率； 4) 邏輯輸出引腳 REVP 能只是負功率或錯誤鏈接； 蘭州理工大學畢業(yè)設計 15 5) 可直接驅動機電式計數(shù)器和兩相步進電機； 6) 在片電源監(jiān)控電路； 7) 防潛動； 8) 在片電壓源 177。如果 RST釋放， MF RC500則執(zhí)行上電時序。模擬電路包含一個具有阻抗非常低的橋驅動器輸出的發(fā)送部分。 MF RC500的外部接口包括 數(shù)據(jù)總線 、 地址總線 、 控制總線 (包含讀寫信號和中斷等 )和電源等。 MF RC500 支持 ISO14443A ( 電子標簽標準 )所有的層。當電容器充電達到 2V 時，此電容就作為電源向卡片上的其他電路提供工作電流，將卡數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接收讀寫器發(fā)出的數(shù)據(jù)并保存。 MF RC500 支持 ISO14443A 所有的層。當振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單片機復位。 在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù) 存儲器時， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。所以選擇為 AT89C52。 蘭州理工大學畢業(yè)設計 9 電能計量芯片的設計領域隨著時間的推移，集成度比以往更高的芯片也被許多大半導體公司也相繼推出， ADI 公司的 AD71x 系列和 TDK 公司推出的 71M651x 系列都是典型的系列。例如 ADI 公司推出的 AD775X 系列、 Cirrus Logic 公司生產(chǎn)的 CS5460 系列等?，F(xiàn)在，基本上國內很多省會城市如北京、上海、成都等都已使用，通常采用符合 ISO/IEC14443A 的 的非接觸式 IC 卡，而讀卡器的射頻電路部分大多采用 Philips 公司生產(chǎn)的 MCM200 射頻模塊或 RC500 射頻芯片。 電子標簽可以嵌入到身份證、護照、工作證等各種證件中，用作人員身份識別，也可用在動物身上，便于種群保護等科學研究。由于具有安全性、智能性、較大存儲容量、更好的應用環(huán)境適應性，讀寫設備簡單，操作速度快等優(yōu)點，其技術和應用發(fā)展十分迅速，當前在國內已大量普及。 射頻識別系統(tǒng)的讀寫距離是一個很關鍵的參數(shù)。所有讀寫器均可簡化為高頻接口和控制單元兩個基本模塊。 射頻識別技術的基本工作原理 最基本的射頻識別系統(tǒng)由三部分組成 : a、射頻卡 (Tag,即應答器 ):由禍合元件及芯片組成 ,射頻卡含有內置天線 ,用于和讀寫器天線間進行通信。 1951 一 1960 年早期 RFID 技術的探索階段 ,主要處于實驗室實驗研究。預付費電能表的使用必須配合計算機管理才能進行 ,因此 ,它有利于提高用電管理部門應用計算機管理的水平 ,提高勞動生產(chǎn)率。因此 ,預付費電能表因其表計本身的結構、設計原理及預付費售電系統(tǒng)的軟件設計 ,而使預付費電能表具有一定的防竊電能力。但有些用戶為達到少交貼費的目的 ,故意少報用電容量 ,從而造成了貼費的流失。因此 ,不需要采用人工抄表 ,有效地解決了抄表難的問題。 全電子式預付費電能表是采用模擬或數(shù)字乘法器對功率進行積算 ,其元器件采用電子元件。 整體式預付費電能表就是將斷電機構置于表內。本課題將此技術應用到電能表領域，能解決接觸式 IC 卡電能表的諸多問題。它可以通過接受射頻信號自動識別目標對象并且獲取得相關數(shù)據(jù)，識別工作不需要人工干預。因此研制一種非接觸式且具有自動識別功能的電能表具有較高的現(xiàn)實意義。 ........................................14 ADE7755 功能概述 ...........................................14 ADE7755 引腳功能 ...........................................15 ADE7755 的工作原理 .........................................17 存儲器選擇 .......................................................18 顯示模塊的選擇 ...................................................19 MC14499 簡介及工作原理 .....................................19 MC14499 管腳分布及其說明 ...................................19 通信模塊 器件選擇 .................................................20 第三章 硬件設計 ......................................................... 22 射頻讀寫模塊設計 .................................................22 RC500 的天線設計 ...........................................22 射頻讀寫模塊 RC500 的接口電路 ..............................23 電能計量模塊設計 .................................................24 電子式電能表計量原理 .......................................24 電能計量電路設計 ...........................................25 存儲模塊設計 .....................................................26 蘭州理工大學畢業(yè)設計 IV 顯示模塊的設計 ...................................................27 通信模塊 .........................................................27 報警電路 .........................................................28 單片機外圍電路的設計 .............................................29 復位電路的設計 .............................................29 時鐘電路的設計 .............................................29 電源模塊設計 .....................................................30 控制芯片電路的開關設計 ...........................................30 掉電檢測電路設計 ................................................31 第 4 章 軟件設計 ......................................................... 32 軟件模塊的劃分 ...................................................32 初始化程序 .......................................................32 單片機初始化 ...............................................32 MF RC500 初始化 ............................................33 主程序設計 .......................................................34 電能計量模塊程序設計 .............................................36 電能計量子程序設 計 .........................................36 電量顯示子程序設計 .........................................36 電量存儲子程序設計 .........................................37 單片機通訊程序設計 ...............................................38 射頻接口特性分析 ...........................................38 射頻接口程序設計 ...........................................39 報警程序設計 .....................................................43 電量核算子程序設計 ...............................................44 第五章 總結 ............................................................. 45 參考文獻 ................................................................ 46 外文原文及翻譯 ........................................................ 47 致謝 .................................................................... 60 附錄 1 ................................................................... 63 蘭州理工大學畢業(yè)設計 1 第一章 緒論 課題背景及意義 隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，各行業(yè)對電力能源的需求不斷增加的同時對電力計量的精度和電能的收費方式也提出了更高的要求。每一模塊又劃分為若干個子程序。其次是 IC卡易被污染和損壞 ,開放式卡口易被攻擊導致內部系統(tǒng)混亂 。最后對基于射頻識別技術的多用戶電能表進行硬件電路與軟件程序的設計。s development and application in our country, and points out the Problem of Prepayment IC Watthour meter, and explains the significance and function principle of the multi_user Watt_hour meter bases on RFID. Secondly, it introduces the development and fundament Pri