畢業(yè)設(shè)計論文_智能電表的設(shè)計_(編輯修改稿)
2025-04-08 17:45 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 價的收費。眾所周知，在用電高峰時，發(fā)電所需成本是要高于用電低谷的，有了智能電表，人們就可以根據(jù)用電高低峰來決定電量的使用情況，從而為國家節(jié)約資源。還有，傳統(tǒng)電表需要人工去抄表，這就需要大量的人工成本，智能電表采取遠(yuǎn)程抄表，這樣就節(jié)約了認(rèn)購成本。大量智能電表中還有自動報警功能，可以杜絕偷電行為的發(fā)生，從而打擊不法分子。而智能電表的預(yù)付費功能也為人們的生活帶來巨大的方面。所以智能電表的研究是很有意義的。 5 2 智能電表的簡單設(shè)計思路 智能電 表的硬件設(shè)計方法 智能電表其實就是一個含有微處理器和微控制器的簡單微機(jī)，既然是“智能電表”我們也可以把智能電表看作一個人。微處理器或者控制器就是智能電表的心臟，要想構(gòu)成一個完整的人，僅僅只有心臟是不行的。作為人類必須的口耳是不能少的，這就像智能電表的通信端口，通過通信端口連接通信模塊就可以實現(xiàn)信息的收發(fā)。而人們將看到的東西通過眼睛顯現(xiàn)，智能電表則需要顯示裝置，通過顯示裝置來顯示微處理器處理過的數(shù)據(jù)。人們需要儲存營養(yǎng)，那么智能電表就需要儲存數(shù)據(jù)，故而 RAM 和 ROM 也是必須的。有些東西人體不能直接消化吸收，需要 胃來消化，而對于智能電表來說，有些數(shù)據(jù)不能夠被微處理器直接分析，那么就需要 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變成微處理器能夠理解的形式。人們通過手來觸摸感知東西，智能電表則需要傳感器來傳達(dá)。人們出現(xiàn)了什么問題會以生病的形式表現(xiàn)出來，在生病之前機(jī)體就會發(fā)出報警，所以智能電表也需要一個報警裝置，不過智能電表的報警裝置不是來表現(xiàn)自身問題的，而是防止竊電行為的發(fā)生。當(dāng)有人試圖打開電表蓋篡改數(shù)據(jù)或者干一些其他違法勾當(dāng)時，智能電表就會向中央處理器發(fā)出警告。這樣一來，智能電表才能夠像人一樣，實現(xiàn)簡單的智能。 6 智能電表硬件設(shè)計 微處理器或者微控制器 眾所周知，微處理器或者微控制器是任何智能器物的核心，因為任何東西想要具有最基本的智能，那么他必須去運算一些數(shù)據(jù)或者儲存一些數(shù)據(jù)。那么微處理器就是必不可少的了。微處理器就是一臺小型計算機(jī)，他能后把得到的數(shù)據(jù)按照內(nèi)部設(shè)計程序的要求進(jìn)行計算和處理。根據(jù)需要實現(xiàn)功能的不同，微處理器的選擇也不同，這樣才能發(fā)揮未處理的最大功能。本文選擇的基本都是現(xiàn)在較為流行的芯片。 傳感器 傳感器是將外界輸入的被測 量信號轉(zhuǎn)變成電信號的元器件或者裝置。在智能電表中其占及其重要的作用。傳感器的工作原理本文不做詳解，但是我們知道，智能電表肯定是要測量電的，傳感器就是將得到的信息的能量形式轉(zhuǎn)變成電信號。這主要是因為電信號相比其他信號而言更容易進(jìn)行操作。 微處理器 鍵盤 LCD/LED A/D轉(zhuǎn)換 信號調(diào)理 傳感器 被測量參量 報警裝置 ROM 或EPROM 或EEPROM SRAM 或DRAM 或NVSRAM 或FLASHMemory D/A 驅(qū)動器 模擬執(zhí)行裝置 RS232（接口） 圖 21 智能電能表硬件原理圖 7 光耦 光耦是以光為媒介傳輸電信號的器件，光耦是單項傳輸信號的。它的輸出端與輸入端是相互隔離的，而且是電氣隔離，這樣就避免了輸出信號對輸入信號的影響，使其工作更加穩(wěn)定，而且其使用范圍極廣，能夠構(gòu)成各種邏輯電路，關(guān)鍵是它的傳輸效率還高。其主要有光敏三極管和發(fā)光二極管構(gòu) 成。當(dāng)發(fā)光二極管電路導(dǎo)通時，發(fā)光二極管發(fā)光，光敏三極管感光后電阻減小也導(dǎo)通。 A/D 轉(zhuǎn)換器和 D/A 轉(zhuǎn)換器 A/D 轉(zhuǎn)換器是將模擬信號轉(zhuǎn)換成微處理器能夠處理的數(shù)字信號，而 A/D 轉(zhuǎn)換器的使用是有要求的，它必須根據(jù)輸入通道的總誤差來決定使用 A/D 轉(zhuǎn)換器的類型，因為不同的 A/D 轉(zhuǎn)化器其精度與分辨率是不同的。選擇正確的 A/D 轉(zhuǎn)化器才能保證電表的實時性。而 D/A 轉(zhuǎn)換器是將離線的控制信號轉(zhuǎn)換成離散的模擬信號。這是實現(xiàn)智能所必須的。同樣 D/A 轉(zhuǎn)換器芯片的選擇也是很重要的。這樣在設(shè)計轉(zhuǎn)換器時才能實現(xiàn)接口方面，電路的 簡單，價格低廉的要求。 智能電表的通信接口的選擇（ RS485 和 RS232） 智能電表，通信接口是必須的。因為作為智能電表的一大功能，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信是必須的。在國際上現(xiàn)在流行的通信接口是 RS485，所以在智能電表行業(yè)，多說 485 通信。 RS485 的電氣特性：邏輯 “1”以兩線間的電壓差為 +（ 2—6） V表示；邏輯 “0”以兩線間的電壓差為 （ 2—6） V 表示。相對于早些時候較為流行的 RS232,RS485 在接口信號所需電平降低了，這樣以來能夠更好地保護(hù)接口電路芯片。且 RS485D 的電平與 TTL電平能夠?qū)崿F(xiàn)兼容，這樣與 TTL 電路的連接就不是問題了。 RS485 的數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá) 10Mbps 。 RS485 將差分接收器和平衡驅(qū)動器進(jìn)行了有機(jī)有效的結(jié)合，增強了其抗干擾性。相對于 RS232，RS485 實際可達(dá) 3000 米的傳輸距離更加具有優(yōu)勢。另外 RS232 接口在總線上只允許連接 1 個收發(fā)器， 即單站能力。而 RS485 接口在總線上是允許連接多達(dá)128 個收發(fā)器。即具有多站能力 ,這樣用戶可以利用單一的 RS485 接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。 8 智能電表的軟件設(shè)計 在硬件設(shè)計完成情況下，開始設(shè)計軟件流程圖。因為電表的功能主要靠軟件實現(xiàn)。軟件來實現(xiàn)信號的處理計算等。首先要確定電表是否上電，也就是電表是否被安裝。在確定已上電的情況下，進(jìn)行系統(tǒng)的初始化，將電表出廠時自帶數(shù)據(jù)去除。然后進(jìn)行系統(tǒng)測試，看系統(tǒng)是否正常工作。如果系統(tǒng)正常則進(jìn)入下一步。這就是簡單的準(zhǔn)備程序。然后就是電表上的按鍵，掃描電表按鍵是否被按下，確定被按下則確定是按下哪個鍵，然后調(diào)用該鍵對應(yīng)子程序。然后進(jìn)行命令狀態(tài)查詢，受到命令后實行系統(tǒng)控制程序。這就是智能電表的基本程序框架。 9 圖 22 智能電能表的典型結(jié)構(gòu) 置 A轉(zhuǎn)移 上電復(fù)位 初始化 系統(tǒng)測試 正常？ 提示符顯示 鍵掃描 鍵按下？ 散轉(zhuǎn) 01 鍵功能程序 N 鍵功能程序 02 鍵功能程序 鍵功能程序 準(zhǔn)備程序 命令狀態(tài)查詢 條件控制轉(zhuǎn)移 系統(tǒng)控制程序 循環(huán)轉(zhuǎn)移 等待轉(zhuǎn)移 復(fù)位轉(zhuǎn)移 10 3 智能電表各個模塊的設(shè)計 通訊模塊功能描述及設(shè)計 MAX3085EESA 芯片介紹 ： MAX3085 是一塊 + 工作電壓， + 保護(hù)， RS48
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