【正文】 方案設計與論證 ...................................................................................... 6 電能計量系統(tǒng)方案設計 .......................................................................... 6 預付費系統(tǒng)方案設計 ............................................................................. 8 本章小結(jié) .................................................................................................. 10 第 3 章 單相電子式預付費電度表硬件電路的實現(xiàn) ......................................... 11 有功電能測量的基本原理 ..................................................................... 11 電能計量電路的實現(xiàn) ............................................................................. 12 SM9903 芯片介紹 .................................................................................. 12 計量電路的設計 ................................................................................... 14 單片機控制電路的設計 ......................................................................... 16 AT89C52 單片機介紹 ............................................................................. 16 單片機復位、晶振電路的設計 .............................................................. 21 顯示電路的實現(xiàn) ..................................................................................... 22 SMG12232B2 顯示器介紹 ..................................................................... 22 IV 顯示電 路的設計 ................................................................................... 25 其他部分電路設計 ................................................................................. 26 IC 卡接口電路 ...................................................................................... 26 電能存儲器 .......................................................................................... 27 掉電檢測電路 ...................................................................................... 31 本章小結(jié) .................................................................................................. 32 第 4 章 系統(tǒng)程序的設計及仿真 ......................................................................... 33 系統(tǒng)程序流程圖的設計 ......................................................................... 33 子程序的設計 ......................................................................................... 34 計量子程序 ........................................................................................... 34 存儲器讀寫子程序 ................................................................................ 35 顯示子程序 ........................................................................................... 35 系統(tǒng)仿真 .................................................................................................. 36 本章小結(jié) .................................................................................................. 37 結(jié)論 ....................................................................................................................... 38 參考文獻 ............................................................................................................... 39 致謝 ....................................................................................................................... 41 附錄 ....................................................................................................................... 42 第 1章 緒論 1 第 1章 緒論 課題背景 課題的來源及意義 老式的電度表大都靈敏度差、測量精度低、易受電磁干擾，并且大量非線性元件的使用，增加了電網(wǎng)高次諧波，其電壓電流并非標準正弦波，因而導致誤差增大，測量精度下降。它避免過多的現(xiàn)金交易出現(xiàn)的糾紛，減輕了工作人員的工作手續(xù)和強度，而且，供電公司建立了用戶信息管理系統(tǒng)，存儲在 IC 卡內(nèi)，保證一戶一卡，信息系統(tǒng)里有完善的財務核算系統(tǒng)，實現(xiàn)了科學管理，使工作人員的日常工作實現(xiàn)自動化，按照管理系統(tǒng)流程開展工作，減少出錯概率，更加科學化，自動化，提高了公司服務質(zhì)量，增強公司的市場競爭力。 按照國家電網(wǎng)公司的新標準的要求，除了具有測量，最基本的預付費控制功能，對電氣安全的要求更加重視，操作方便等優(yōu)點。 非接觸式 IC 卡又稱射頻卡是國外近幾年發(fā)展起來的新技術(shù)它成功地將 第 1章 緒論 3 IC 卡技術(shù)和射頻識別技術(shù)結(jié)合起來，解決了無源和免接觸的難題。本課題設計的單相電子式預付費電度表完全可滿足這種社會需求的。 ② 功能： ? 用戶將存有電量的 IC 卡插入卡槽 ,卡中電量被讀入表內(nèi)，同時把 IC卡清 “0”。h 時，能提醒用戶余電不多，及時購電。具體方案是在轉(zhuǎn)盤上涂上大約 1cm 寬的 “黑條 ”，在轉(zhuǎn)盤的上方或下方設置一紅外線發(fā)射接收對管。這將增加 CPU 的負擔和硬件電路成本，其方案可行而不可取。 I / U 變 換液 晶 顯 示 器C P U過 零 檢 測V / F 轉(zhuǎn) 換模 擬開 關(guān)I C 卡 卡 座控 制 鍵 盤過 零 檢 測IU 圖 22 方案三的系統(tǒng)框圖 這種方案的 CPU 要實現(xiàn)讀寫卡控制、求功率因數(shù)（ cos? ）、電能計算等功能，負擔較重，一般的 MCS5 MCS96 和 PIC 系列單片機難以勝任。 CPU 采用 AT89C52，它內(nèi)部有 8KB 的程序存儲器，應用于此系統(tǒng)綽綽有余。但由于本身不具備信息保密功能，因此只能用于保密性要求不高的場合，其典型型號有： 第 2章 單相電子式預付費電度表 總體方案的設計 9 ? AT24C01A/02/04/08/16/32/64 二線串行 EEPROM。 ? 同時采用 ROM、 PROM、 EEPROM 等存儲技術(shù)。這類器件保密性較好，應用較廣泛。 CPU 卡（ Smart Cards 接觸型）內(nèi) 嵌芯片相當于一個特殊類型的單片機，內(nèi)部除了帶控制器、存儲器、時序控制邏輯外，還帶有算法單元和操作系統(tǒng)。只需對輸出脈沖累計計數(shù)，就可計量出電能。 SM9903 采用 3um 硅柵 BICMOS 工藝制成。 ? 20 年使用壽命。基本量程為 5A，最大量程可達 20A。從第 8 腳輸出的有功功率積算脈沖，經(jīng)過光耦合 器送給 AT89C52。 引腳排列及功能 ① AT89C52 的引腳排列如圖 35 所示 第 3章 單相電子式預付費電度表硬件電路的實現(xiàn) 17 C 32C 3110pFC 1320pFC 1420pFC 15V D 101KR 5010KR 2210KR 30R 2310KR 51S212 M H Z12IC 2T L 52 1V C CV C CV C C+5S1+5+5+5P 1P 2P 3P 4P 5P 6P 7P 8R E S E T9R X D10T X D11IN T 012IN T 113T014T115WD16RD17X T A L 218X T A L 119V S S20V C C40P 39P 38P 37P 35P 34P 33P 32EA31A L E30P S E N29P 28P 27P 26P 25P 24P 23P 22P 21A T 89 C 52P 36 圖 35 AT89C52 引腳圖 ② 功能： ? P0 口 ——8 位、漏極開路的雙向 I/O 口。在編程和校驗時，可用做輸入低 8位地址。 P2 口也可作普通 I/O 口使用。 P3 口還提供各種替代功能，如表 32 所示。當使用片內(nèi)振蕩器時，外接石英晶體和微調(diào)電容。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置 ALE 禁止位無效。 ③ 時鐘振蕩器 燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 20 AT89C52 中有一個用于 構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。由于外部時鐘信號是通過一個 2 分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。 IC4 與時鐘電路（包括晶體振蕩器、電容 C1 C15），上電復位電路（包括 R2 C1 S VD C3 R50）構(gòu)成單片機的最小系統(tǒng)。電容 C13 可濾除高頻干擾，防止單片機誤復位。 SMG12232B2 顯示器介紹 第 3章 單相電子式預付費電度表硬件電路的實現(xiàn) 23 ①主要技術(shù)參數(shù) SMG12232B2 的主要技術(shù)參數(shù)如表 33 所示。當數(shù)據(jù) /命令選擇端 A0 為高電平時，且在寫信號WR 分別有效時，單片機 P0 口向液晶顯示器 SMG12232B2 的 DB7