【正文】 MF RC500 支持不同的并行微控制器接口，其智能自動探測邏輯可以自動適應(yīng)系統(tǒng)總線的并行接口可直接連接到微處理器上。此外它還支持快遞 CRYPTOI 加密算法，用于驗證 MIFARE 系列產(chǎn)品。這個特性保證當不接負載時，電表不記錄能量。瞬時電壓和電流可用傅立葉變換表示成諧波分量之和： ? ? ? ?hh h thVVtv ?? ??? ??? s i n2 00 （ 4－ 4） 式中： ??tv —— 瞬時電壓 ； 0V —— h 次電壓諧波有效值 ； hV —— h 次 電壓諧波有效值 ； h? —— h 次電壓諧波的相位角 ； ? ? ? ?hh h thIIti ?? ??? ??? s i n2 00 （ 4－ 5） 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 式中： ??ti —— 瞬時電流； 0I —— 電流的直流分量； hI —— h 次電流諧波有效值； h? —— h 次電流諧波的相位 角； 瞬時電壓和電流相乘后所得的有功功率 P 可用基波分量 1P 和諧波分量 HP 之和表示： HPPP ?? 1 （ 4－ 6） 其中： 1111 cos?IVP? （ 111 ??? ?? ） hhh hH IVP ?c os0???? （ hhh ??? ?? ） 由上可見，電壓和電流相乘后經(jīng)過低通濾波器的數(shù)字輸出包含有功功率信息，但由于此低通濾波器不是理想濾波器，其輸出信號仍含有衰減的基波和諧波成分，即 ? ?th?cos ，其中 h=1， 2， 3，??。 ? 具有在片電源監(jiān)控功能。 ??ti 。因此 2864 的地址范圍是： 0000H～ 1FFFH。 （ 2） 256 字節(jié)寄存器中， 24 字節(jié)是專用寄存器，其余 232 字節(jié)為通用寄存器。通訊 /控制模塊電路由主機電路及外圍接口與控制電路組成，外圍控制電路由智能開關(guān)電路、顯示、報警電路、身份識別（ IC 卡）電路及監(jiān)控電路四個部分組成， 實現(xiàn)電能的累計、電量信息的存儲及負載是否超限的判斷，以及接受上位機的控制命令并執(zhí)行響應(yīng)的操作 ；電能采集模塊由信號條理電路及專用的電能采集芯片組成 ，實現(xiàn)電能的計量和實時數(shù)據(jù)的傳送 。 射頻 CPU卡必須配備相應(yīng)的讀寫器，典型的射頻 CPU卡讀寫器包含有高頻模塊（發(fā)送器和接收器）、 控制單元以及與卡連接的耦合元件。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，因此不適合本設(shè)計的要求。 CPU只需對 V/F 轉(zhuǎn)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。 精度要求為高于原模擬表的 5%的指標。這種方式技術(shù)難度高，通訊網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及維護成本大；優(yōu)點是自動化程度高 ，節(jié)省人力，也容易實現(xiàn)系統(tǒng)的實時監(jiān)控。第二部分：乘法器，是一個功率轉(zhuǎn)換單元，當被測電路的電壓電流分別加到其相應(yīng)的輸入端時，可轉(zhuǎn)換成與被測電路相應(yīng)的直流電壓輸出，送至變換器進行 V－ f 轉(zhuǎn)換。而在其中起關(guān)鍵作用的是電能計量裝置，因為它直接關(guān)系到供需雙方的經(jīng)濟利益，而且先進的電能計量裝置對于管理效率的提高、用電管理系統(tǒng)的擴展都大有裨益。該系統(tǒng) 由現(xiàn)場級和管理級兩級組成 ，本文詳細闡述了現(xiàn)場級模塊的軟硬件設(shè)計方案 。當有電流通過時，其電壓和電流線圈就將交變的電壓和電流轉(zhuǎn)變?yōu)榻蛔兊拇磐ǎ源藖眚?qū)動轉(zhuǎn)動部分（圓盤）旋轉(zhuǎn)，計數(shù)部分記錄圓盤所轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電能量顯示在計度器上。第四部分：計數(shù)器，是將與功率成正比的脈沖數(shù)顯示出來的器件。而由多個用戶共同承擔(dān)智能化的投入，從而提高了性價比，平均每戶造價僅略高于傳統(tǒng)感應(yīng)式電表。 電能計量系統(tǒng)方案設(shè)計 現(xiàn)有電能計量方案有以下幾種： 機械電子式 前置通道采用原感應(yīng)式電度表電路，通過對轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動圈數(shù)的計數(shù)來測量電能。 功率累加式 將端口電流和電壓先送入模擬乘法器相乘，得到一個與功率 P 成正比的模擬電壓（或電流），再經(jīng)過 V/F 變換（或 I/F 變換）變成頻率信號 f 。只有密碼正確，才能存取數(shù)據(jù)。 以上的四種方案都是可行的，其管理系統(tǒng)也大同小異，只是根據(jù)保密性和可靠性要求選用不同的 IC 卡而已。 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 原理 方 框圖 如圖 所示 。 系統(tǒng)存儲器的擴展 程序存儲器的擴展 80C196KB 內(nèi)部沒有程序存儲器，因此設(shè)計中采用一片 2864 作為系統(tǒng)的程序存 儲器。其中： 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 A0～ A12：地址線； D0～ D7： 數(shù)據(jù)線 OE：數(shù)據(jù) 輸出允許信號 WE：寫選通信號 CE：片選信號 VCC：電源（ +5V） GND：地。 最早的電子式電子表只能通過使用分立的元件來實現(xiàn)，但是隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，電能計量新技術(shù)和新產(chǎn)品不斷問世，目前已開發(fā)出用于各種電能計量的專用集成電路，如單相電子式電能表專用集成電路 BL093雙向單相全電子式電能表專用集成電路 BL093 靜止式電子電度表專用大規(guī)模集成電路 GW6832PA等。 470mv，該通道同時具有過電流保護功能。當 CF 用于校驗時，輸出頻率還應(yīng)該用頻率計數(shù)器進一步平均以消除紋波。 再通過軟件編程將照明電路的電量平均分配給 8位用戶，從而實現(xiàn)電能的計費。即使使用非常低成本的器件也能滿足高速非接觸式通信的要求。實現(xiàn)更多的功能。 模擬電路包含了一個具有非常低阻抗橋驅(qū)動器輸出的發(fā)送部分。本系統(tǒng)采用 MF RC500 來實現(xiàn)讀卡功能。獲取有功功率信息。 235 mV 1 0 8 177。這為設(shè)計一種低成本、高精度、多功能的電能計量系統(tǒng)方案提供了保證。值得注意的是， 74LS373 的 G 端和80C196KB 的 ALE（地址鎖存信號）連接，在 ALE 的下降沿將程序存儲器的低 8 位地址鎖存起來。通過80C196KB 的 P3 口經(jīng) 74LS373 提供 8 位地址， ～ 提供高 5 位地址。 80C196KB即是此系列的產(chǎn)品。當用戶的余額不足時，將通過報警提醒用戶盡快充值，如超過限額將予以斷電。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 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)。其中，模擬乘法器、低通濾波器和 V/F 變換器采用集成電路 ADE7755。 模數(shù)轉(zhuǎn)換式 對電流和電壓分別采樣，再通過 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后送入單片機進行相乘運算。隨著全電子式電能表技術(shù)的逐漸成熟和電能管理日趨科學(xué)化的要求，學(xué)校對公寓用電的管理已不滿足于僅僅對每 月電能數(shù)據(jù)的抄錄和電費的收繳，還要求每個學(xué)生的用電量由其所有的智能開關(guān)支路的耗電量決定，與其他學(xué)生的用電無關(guān)，從而達到收費公平、控制合理的目的。此外由于現(xiàn)在很多樓宇都裝有防盜門鎖，使得收費工作更加不方便。但是，感應(yīng)式脈沖電能表僅僅解決了電能表的功能擴展問題，而對表計的準確度低和頻率適應(yīng)范圍窄的問題仍無能為力。 關(guān)鍵詞： 電量計量 ； 身份識別；惡性負載識別 ； IC 卡 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） II Abstract University student hostels currently prevailing own apartment management, how scientific and reasonable for students villas Energy management is to be resolved into one of the important topics. This paper analyzes the domestic civilian and Area Energy Management System based on the status of student apartments and electricity management in the actual situation, A design with the identification of student apartments intelligent power management system. The system can spot and the management level two ponents. Field level through a dedicated power measurement and AD7755 chip with A/D conversion function of 80C196 embedded microprocessor KB and the identification circuit (IC circuit prepaid electricity) as the core personal consumption data measurement, Realtime dynamic type identification resistive heating load for the right side of the apartment monitor, investigate unusual electricity, thereby effectively limiting the use of students, such as faster heat, furnace son, incandescent easy use of fire appliances, Communication through the pletion of the apartment39。 本 系統(tǒng) 解決了 電 費均分難、 惡性負載識別難、用電情況實時監(jiān)測等問題，實現(xiàn)了學(xué)生公寓 用電 的現(xiàn)代化和自動化管理。感應(yīng)式脈沖電能表的出現(xiàn)極大地解決傳統(tǒng)電能表功能單一的問題，電能表可以通 過軟件編程實現(xiàn)遠程自動抄表、負荷控制參數(shù)的分散采集和存貯等功能，使得分時電價、需量電價等功能得到有效地實施和推廣。 集中 式電能計量、管理 在我國，民用 電表的收費一直采用人工抄表、收費的方式，十分煩瑣，而且容易出錯。 從近幾年的應(yīng)用情況來看，國內(nèi)現(xiàn)有的校園電能管理方式比較單一，只能簡單地記錄用戶的每月電量，再據(jù)此進行電費結(jié)算。但它仍然具有機械式感應(yīng)電度表的缺點，即耗電多、笨重。 基于以上分析，方案四明顯優(yōu)于其他三種方案。它將在 COS（ Chip Operation System，片內(nèi)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； ROM 用于存放 COS， 3KB～ 16KB； RAM 用于存放中間處理結(jié)果及作為卡與讀寫器間信息交換的中間緩沖器， 128B～ 1KB； EEPROM 則是真正可供用戶訪問 的存儲區(qū)，用于保存卡的各種信息、密碼、應(yīng)用文件等， 1KB～ 16KB。如果檢測到某個用戶使用超過規(guī)定規(guī)定功率的發(fā)熱性負載（即惡性負載），則通過繼電器模塊切斷該路電源， 15秒后再試探重新供電，如發(fā)現(xiàn)用戶已解除限制性負載，則給予正常供電。 1980 年， Intel 公司推出了51 系列單片機，這些單片機均帶有 I/O 口、串行口、定時器 /計數(shù)器（為 16 位）、片內(nèi) RAM 及 ROM（或 EPROM、 OTP），并有多優(yōu)先級中斷處理功能， 1982 年至1988 年， Intel 公司在原有的 8 位單片機的基礎(chǔ)上又先后推出了性能更高的 16 位單片機 809 8098 和 80C196 系列，其功能大大超過了 51 系列單片機。 2864 的容量是 8K（ 132 字節(jié)），需要 13 條地址線。因此在進行 I/O 口擴展和存儲器擴展時，需要利用地址鎖存器將地址信號從地址 /數(shù)據(jù)總線分離出來，以實現(xiàn)總線的分時復(fù)用， 74LS373 是最常用的鎖存器之一。它只在 ADC 和基準源中使用模擬電路，所有其它信號（如相乘和濾波）都是用數(shù)字電路，即使 ADE7755 在惡劣的環(huán)境條件下仍能保持極高的準確度和長期的 穩(wěn)定性。 470mV 0 1 2 177。 ADE7755 功率計算 計量芯片 ADE7755 先計算通道 1 和通道 2 兩個輸入電壓信號的乘積，然后對乘積進行低通濾波。 圖 電能存儲電路 身份識別電路的設(shè)計 身份識別功能主要由非接觸式射頻 IC 卡來實現(xiàn)的，而非接觸式 IC 卡電路設(shè)計中最重要的是讀卡器電路的設(shè)計。 當與 MIFARE Standard 和 MIFARE 產(chǎn)品通信時，使用高速 CRYPTOI 流密碼單元和一個可靠的非易失性密匙存儲器。 采用這 種方式時讀入寄存器的值時，首先置端口的狀態(tài)為輸出，送出需要讀取的寄存器地址，鎖存地址，取出地址，設(shè)置端口的狀態(tài)為輸入，片選信號置 0選中 MF RC531，設(shè)置成讀取狀態(tài)，從端口獲得讀到的數(shù)，設(shè)置成非讀取狀態(tài)，片MIFARE Clasic