【正文】 an implementation of remote intelligent management system for city energy resources based on wireless of Computer Application,2004 (12): 23723912 〔M〕.南京:東南大學出版社,2000:10一12于殿13 （M）.西安電子科技大學出版社，2007,8 : 558014 高玉,吳煒. IC卡預付費電度表的設計[J]. 南京師大學報, 97, 20(1): 263015 申燁. 預付費電能計量裝置的現(xiàn)狀分析與改進措施[J]. 綜合論壇, 12, 4(11): 195196 致謝 致謝 歷經(jīng)了四個月的畢業(yè)設計就要結束了，我也將離開生活了四年的大學校園，走向工作崗位，本次設計不僅是對我四年所學的專業(yè)知識的高度概括和檢驗，也為我將來走上工作崗位打下了堅實的基礎。系統(tǒng)中使用SM9903作為計量芯片，并通過存儲IC卡AT24C01作為電管部門與用戶連接的橋梁，來存儲由售電管理系統(tǒng)寫入的電量值等，系統(tǒng)采用軟件與硬件雙管齊下的原則，完成了功能實現(xiàn)，達到了很好的效果。當開始工作時，判斷脈沖數(shù)是否等于10，如果是，則剩余電度數(shù)減1，TH1=TL1=0，然后結束；否則結束。當下降到V》V+時，比較器輸出低電平，使微處理器產(chǎn)生外中斷，做掉電處理。很多外圍器件如存儲器、監(jiān)控芯片等也提供I2C接口。 2　 發(fā)送地址，主設備發(fā)送地址信息，包含7位的從設備地址和1位的指示位（表明讀或者寫，即數(shù)據(jù)流的方向）。各種被控制電路均并聯(lián)在這條總線上，但就像電話機一樣只有撥通各自的號碼才能工作，所以每個電路和模塊都有唯一的地址。I2C總線最主要的優(yōu)點是其簡單性和有效性。1) AT24C04芯片介紹 AT24C04是ATMEL公司生產(chǎn)的4KB（512Bytes）E2PROM芯片，引腳圖如圖311，該芯片采用I2C總線設計，主要性能指標與AT24C02類似，不同點為：l 容量為AT24C02的兩倍，分為兩部分存儲空間，每部分256bytes。IC卡接口電路如圖310所示。以確保STA7為0。電能脈沖由的8腳經(jīng)光電耦合器IC2送到IC4的T0端，用以實現(xiàn)脈沖計數(shù)。電容C13和電阻R23構成上電復位電路。空閑模式可由任何允許的中斷請求或硬件復位終止。對外接電容CC2 雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30pF177。l EA/VPP——外部訪問允許。一般情況下，ALE 仍以時鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。l VCC——電源電壓輸入引腳。l P3口——8位、準雙向I/O口，具有內部上拉電阻。；可編程脈沖輸出端。P0口也可作通用I/O口使用，但需要加上拉電阻，變?yōu)闇孰p向口。其Flash型如：Atmel公司的AT89C5AT89C5AT89C105AT89C2051等和臺灣華幫公司的W78E5W78E52等，使用十分方便。5V的工作電壓。SM9903同時具有測量負向有功功率的功能，測量負向有功功率以正向有功功率計算，并通過IND（9腳）輸出負電平以指示測量負向有功功率。l 線性度高，動態(tài)工作范圍寬。瞬時功率經(jīng)積分器后，得有功功率，即一段時間內的電能為以上分析表明，有功功率為恒定分量，將正比于的電壓經(jīng)V/F變換后，輸出的是頻率隨變化的脈沖，只需將脈沖累計計數(shù)，則計數(shù)值即為電能。所以在對以上三種方案的比較后，我在本設計中，選用第一種方案，以非加密存儲器卡作為售電的傳輸媒質，具體型號是AT24C01。其中：l CPU一般均為兼容于8位字長單片機等（如MC68HC0Intel8051等）的微處理器。加密存儲器卡內嵌芯片在存儲區(qū)外增加了控制邏輯。l SLE4432智能型 256B EEPROM。 存儲器卡的特點：l 卡內嵌入的芯片多為通用EEPROM。系統(tǒng)框圖如圖23所示。無須專門的A/D轉換器，大大減少了硬件成本。這種方案顯示直觀，讀數(shù)容易，但它仍然具有機械式感應電度表的缺點，即耗電多、笨重。電能計量系統(tǒng)主要應完成電能測量功能；預付費系統(tǒng)主要是利用IC卡實現(xiàn)先付費，再用電。l 具有掉電保護功能。l 電度表進行校表時要經(jīng)歷最劣的慢上下電考驗。 單相電子式預付費電度表的研究意義長期以來，我們使用的是機械感應式電度表，它具有笨重、耗電多、需要人工抄表，防竊電性能低、需要手工抄表等缺點。95年之前IC卡電表多為可擦除存儲芯片（EEPROM）或一般存儲卡，以93C46和24C01 為主；95年后以存儲卡和邏輯加密卡為介質出現(xiàn)了大范圍使用IC卡表的狀態(tài)；98年后使用以CPU卡和ESAM模塊方式為加密介質的IC卡表并逐漸向CPU卡和ESAM模塊方式過渡。最初,使用機械感應電度表。為了改變這個狀態(tài)，也為了改善用電量不均衡的現(xiàn)象、調節(jié)負荷曲線、合理利用電能，國內部分省市的供電部門已開始逐步推廣使用多費率電能表、電子式多功能測量儀表、IC卡預付費電表、基于AD的電能自動測量系統(tǒng)、基于單片機的電能自動測量系統(tǒng)、這一系列電表的設計是促進均衡用電的一種經(jīng)濟有效的方式。 單相電子式預付費電度表和傳統(tǒng)的電度表相比，能實現(xiàn)從電能數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)教幚淼淖詣踊朔鹘y(tǒng)人工抄表模式的低效率和不確定性，能推進電能管理的現(xiàn)代化。單相電子式預付費電能表的設計是基于AT89C52單片機為核心來實現(xiàn)的，該畢業(yè)設計完成的硬件電路有復位及晶振、計量、顯示、IC卡接口、電能存儲器、掉電檢測等電路的設計；程序部分實現(xiàn)了初始化子程序、計量子程序、顯示子程序等子程序的設計。電度IC卡預收費系統(tǒng)是為了滿足科學技術的進步和社會生產(chǎn)力的發(fā)展而研制的，具有使用之前預先收費、用電管理現(xiàn)代化和分時間段計費等功能的新型電度表[2]。它有更多的功耗,重,需要手工抄表,不防竊電、低性能的缺點[3]。隨著國內各個行業(yè)服務意識的增強，IC 卡技術的發(fā)展越來越迅速，在居民用戶日常生活中，IC 卡技術的應用越來越廣泛[7][8]。隨著微電子技術的快速發(fā)展，單片機（MCU）和電源廣泛用于測量領域的大規(guī)模集成電路，其技術水平和儀表的性能得到了長足的發(fā)展。所謂慢上電是指電度表的電源電壓從零到最大的時間太長，不能使單片機很可靠的復位，致使電度表工作異常；慢下電是指電源斷開時，單片機的電源不會馬上為零，而需要一段時間，在這段時間中，單片機中的程序指針PC可能會出錯，即程序跳出正常軌道，出現(xiàn)混亂，甚至陷入死循環(huán)。掉電時，自動把剩余電量從RAM轉儲在E2PROM中[12]。前者主要追求可靠性，后者要求高安全性。②方案二 模數(shù)轉換式對電流和電壓分別采樣，再通過A/D轉換器轉換成數(shù)字信號，然后送入單片機進行相乘運算。CPU只需對V/F轉換后的脈沖進行定時計數(shù)，便可測出電壓和電流的數(shù)字量。 這種方案不但兼有方案三的優(yōu)點，而且對CPU的要求低，采用MCS51系列單片機完全可以勝任。l 無安全控制邏輯，可對片內信息不受限制地任意存取。l AT45D041大容量（4KB）閃速存儲卡。在訪問存儲器前，需要核對密碼。它將在COS(Chip Operation System，片內操作系統(tǒng)）控制下，實現(xiàn)卡與外界的信息傳輸、加密、解密和判別處理等。 本章給出了單相電子式預付費電度表總體方案的設計，包括電能計量系統(tǒng)方案設計和預付費系統(tǒng)方案設的設計。 電能計量電路的實現(xiàn)單相電子式付費電度表的硬件電路可分為電能計量電路、復位晶振電路、顯示電路、IC卡接口、電能存儲器、掉電檢測幾大模塊。l MCU數(shù)據(jù)接口。③管腳圖及定義SM9903管腳如圖33所示，其管腳定義如表31所示。其中VZVZ2分別為+5V電源、－5V電源中的穩(wěn)壓管。所以本次設計選用Atmel公司的AT89C52，其內部有8KB的程序存儲器，無須外部擴展，使硬件電路簡單。當作為普通輸入時，應將輸出鎖存器置1。；定時器2的計數(shù)方向控制端。P3口作為普通的I/O口。l GND——電源地。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE 脈沖。欲使CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H—FFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。10pF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇40pF177。由硬件復位終止空閑狀態(tài)只需兩個機器周期有效復位信號，在此狀態(tài)下，片內硬件禁止訪問內部RAM，但可以訪問端口引腳，當用復位終止空閑方式時，為避免可能對端口產(chǎn)生意外寫入，激活空閑模式的那條指令后一條指令不應是一條對端口或外部存儲器的寫入指令。電源開啟時，電源對電容C13充電，在CPU的復位端產(chǎn)生一高脈沖。圖37 AT89C52單片機控制電路、 顯示電路的實現(xiàn)本系統(tǒng)采用液晶顯示器。l SMG12232B2中RAM的地址映射圖LCD顯示屏由兩片控制器控制，每個內部帶有3280位（320B）的RAM緩沖區(qū)，對應關系如圖38所示。R2VDVT2組成卡上下電電路。l 有2個器件地址選擇腳，一個I2C總線最多能夠掛接4個AT24C04器件 l 32頁，每頁16字節(jié)，每次可連續(xù)寫入16字節(jié)數(shù)據(jù)。由于接口直接在組件之上，因此I2C總線占用的空間非常小，減少了電路板的空間和芯片管腳的數(shù)量，降低了互聯(lián)成本。在信息的傳輸過程中，I2C總線上并接的每一模塊電路既是主控器（或被控器），又是發(fā)送器（或接收器），這取決于它所要完成的功能[14]。 3　 發(fā)送數(shù)據(jù)，根據(jù)指示位，數(shù)據(jù)在主設備和從設備之間傳輸。3) 電能存儲電路電能存儲器由串行EEPROM和上拉電阻組成，電路如圖313所示。VDR36為施密特電路，是為了避免電壓在閥值左右波動時引起反復的寫操作。圖42 計量子程序流程圖 ： 當開始工作，打開寫保護，把預設的電度數(shù)和剩余電度數(shù)寫入存儲器中，然后關閉寫保護，結束寫操作；開始工作后，讀取存儲器中的預設的電度數(shù)和剩余電度數(shù)，結束讀操作。3）本文研究成果實現(xiàn)了電量測量的電子化、信息化，為電力部門的管理現(xiàn)代化提供了軟、硬件基礎，并結合了IC卡技術的應用，具有很大的使用價值。本次設計的設計范圍廣泛，幾乎包含了所有所學的專業(yè)課程的內容，使我所學知識形成系統(tǒng)的知識鏈，本次設計題目難度很大，僅僅依靠書本的知識遠遠不夠，必須參閱大量的文獻資料，才能解決設計中所遇到的難題，通過學習，加深了對問題的理解，把真正的理論和實際結合起來，提高了解決問題的能力。 Lcd_Init()。 WrToROM(diandu,0,2)。 SCLK=0。 SCLK=0。i4。i4。 SCLK=1。 }}void Lcd_WriteCmd(unsigned char LData){ unsigned char i。 SCLK=0。 SCLK=1。 LData=LData1。i4。i4。Lcd_WriteCmd(0x02)。 case 1:Lcd_WriteCmd(0x90)。break。break。Lcd_WriteCmd(0x98+yy)。}includeinclude include define AddWr 0xae //Write Addressdefine AddRd 0xaf //Read Address //全局變量 sbit Sda=P1^2。} } }//啟動 I2C總線 void Start(void) { Sda=1。_nop_()。 } //停止I2C總線 void Stop(void) { Sda=0。 Sda=1。 _nop_()。_nop_()。 Scl=1。_nop_()。_nop_()。 BitCounter。 _nop_()。_nop_()。 } BitCounter。i++) { Start()。 mDelay(20)。//Write Address Ack()。 NoAck()。)。W39。 } }////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////以上程序是EEPROM24C04程序部分，I2C協(xié)議includeincludeincludeincludeincludevoid Display(){ switch(dis_flag) { case 0: { Lcd_DisplayString(0,0,電度預付與計量)。//Write sub Address Ack()。 unsigned char *PData。//Write Address Ack()。 return(temp)。_nop_()。_nop_()。 Scl=0。 if((tempamp。unsigned char temp。_nop_()。 _nop_()。_nop_()。_nop_()。 Scl=1。 _nop_()。_nop_()。 void mDelay(unsigned char j)//A normal delay { unsigned