【導(dǎo)讀】為電表發(fā)展的主流。智能電表具有數(shù)據(jù)的保護(hù)，報警功能，斷電的顯示，負(fù)荷的控制，防。竊電功能，遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)等功能，從計量到數(shù)據(jù)處理都采用以集成電路為核心的電子器件，本文主要應(yīng)用IC卡單元，89C51單片機(jī)，LED顯示器等各個單元來完成費(fèi)。率的計算，數(shù)據(jù)的顯示，報警，使電表實(shí)現(xiàn)智能化。并根據(jù)階梯電價計算出卡內(nèi)電費(fèi)剩余

　　

【正文】 r(loop=0。loopdatabit。loop++) { SCK=1。 _nop_()。 rtdata=(rtdata1)。 //上升沿讀出數(shù)據(jù) if(SDI) rtdata+=1。 _nop_()。 第四章 軟件設(shè)計 24 SCK=0。 _nop_()。 } return(rtdata)。 } 本次設(shè)計的另一個重點(diǎn)就是現(xiàn)實(shí)程序， 1602 的顯示程序同樣按照其讀寫時序圖完成，不同的是， 1602 的顯示，需要在主程序的開始寫一個初始化函數(shù)用以設(shè)定 1602 的顯示方式，光標(biāo)等等，在本次設(shè)計中，只涉及到 1602 的寫程序，寫數(shù)據(jù)時，同樣需要先寫入地址，寫地址時，先將 RS,EN 置低，延遲后再將 EN 拉高，賦予地址，最后將 EN 拉低，寫數(shù)據(jù)與讀不同之處在于要將 RS 拉高其余同寫地址時一樣，具體初始化函數(shù)，寫函數(shù)如下 ： void init() { lcden=0。 dula=0。 wela=0。 set_time()。 write_(0x38)。 write_(0x0c)。 write_(0x06)。 write_(0x01)。 } void write_(uchar ) { rs=0。 lcden=0。 delay(5)。 lcden=1。 P0=。 lcden=0。 } 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 25 void write_date(uchar date) { rs=1。 lcden=0。 delay(5)。 lcden=1。 P0=date。 lcden=0。 } 本次設(shè)計采用 Keil uVision2 作為編程工具，用 Protues 進(jìn)行實(shí)物制作前的仿真， Keil作為現(xiàn)在主流的單片機(jī)編程工作具有操作簡單，快捷的優(yōu)點(diǎn)，同時可以與 Protues 聯(lián)動 ,方便調(diào)節(jié)和仿真，另用 STCISP V31 將程序下載至單片機(jī)上運(yùn)行。 在本次軟件設(shè)計中，最困難的地方在于對 ADE7758 的讀寫操作， ADE7758 是一塊應(yīng)用非常廣泛的電能計量芯片，第一次使用該芯片時，對于串行的讀寫操作了解不夠深入，導(dǎo)致在書寫程序的過程中，時序先后發(fā)生錯誤，不知道如何 移位讀取等等，后來參考一些例子以后最終調(diào)試成功。 第五章 仿真調(diào)試 26 第五章 仿真 調(diào)試 該程序是用 C 語言完成， C 語言具有簡潔緊湊，靈活方便的特點(diǎn)，在調(diào)試程序的時候，軟件部分大致可以分為兩個部分，一部分是萬年歷等信息的顯示部分，一部分是信號采集部分。第一部分，萬年歷等信息的顯示部分，可以用 Protues 進(jìn)行仿真， Protues 是一款非常實(shí)用的仿真原件，通過載入程序到單片機(jī)中，利用 DS12887 時鐘芯片構(gòu)成的仿真效果圖，如下圖所示： 圖 仿真演示效果圖 Ⅰ 如上圖所示，當(dāng)路燈亮的時候，表示計價開始 ，圖中 4 個鍵盤，通過鍵盤掃描程序，可以切換顯示萬年歷，電價，余額等信息，當(dāng)電價為零時，蜂鳴器長鳴，同時，綠燈熄滅，紅燈亮起， LCD 顯示屏顯示余額為零，效果如下圖所示： 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 27 圖 仿真演示效果圖 Ⅱ 由于 ADE7758 在 Protues 的庫里面沒有，所以無法進(jìn)行仿真，只有用實(shí)物進(jìn)行演示。 本次軟件設(shè)計中比較艱難的部分在于 ADE7758 的讀寫程序以及 DS12887 在沒有實(shí)物的情況下經(jīng)行仿真，前者是因?yàn)閷τ?SPI 接口的讀取掌握還是不到位，后者是因?yàn)檐浖姹締栴}， 版本以前的庫中沒有 DS12887 時鐘芯片，出于經(jīng)費(fèi)和穩(wěn)妥起見的考慮長時間滯留在此處，后來在朋友的幫助下得以解決。 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 28 結(jié)語 如前期仿真中所示，電源部分使用 220V 交流電，通過變壓器變壓為 12V 之后，利用一塊 L7805 穩(wěn)壓芯片，很好的得到了一個較為穩(wěn)定，且接近 5V 的電壓，誤差在 + 左右，可以利用其很好為單片機(jī)與其 它 核心芯片進(jìn)行供電，且在自己搭建的電路中，采取了濾波等措施，電源質(zhì)量較良好。 采集電路部分，也是自己利用萬用板搭建，運(yùn)用電壓互感器，電流互感器為核心，進(jìn)行變壓采樣，變壓后的電壓理想值為 ，由于實(shí)際環(huán)境等影響，其 電壓真實(shí)值為 ，但不會對功率計算造成太大的影響，電壓電流信號進(jìn) ADE7758 之后，即可由單片機(jī)進(jìn)行讀取，獲得有功功率，用于計算電價，在制作過程中，用 15W 的燈泡作為用戶的負(fù)載真實(shí)的采集電路 。 核心處理器件部分以 AT89C51單片機(jī)為核心運(yùn)行，分別可以顯示萬年歷，電價，余額等信息，整體設(shè)計的實(shí)物圖 應(yīng) 附帶 包含 效果演示，萬年歷，電價，以及余額 等部分 。 在硬件搭建過程遇見了很多問題，比如， ADE7758 是一塊貼片封裝的芯片，由于條件限制萬用板上不能進(jìn)行焊接，后來經(jīng)過尋找，在網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)了一種小型 PC 貼片轉(zhuǎn)雙列直 插式的 PCB 電路板，但是由于技術(shù)水平有限， PCB 板還是沒做成功 。在調(diào)試 LCD1602 顯示的時候，由于操作不當(dāng)，導(dǎo)致 1602 損壞，屏幕 無法 顯示，造成了元器件的浪費(fèi)，同時在采集回路中，由于考慮不全，在采購電阻時，只考慮到其電阻值的大小，沒有考慮到其功率的承受能力，導(dǎo)致 51K 電阻在稍微長時間的運(yùn)行狀態(tài)下發(fā)熱比較嚴(yán)重，也導(dǎo)致功率的計算結(jié)果也產(chǎn)生了一定的誤差。 雖然最終沒能做出實(shí)物，但我收獲很多。 本次 畢業(yè)論文 的題目為 基于單片機(jī)的智能 IC 卡電表設(shè)計 ， 由于我是負(fù)責(zé)硬件部分，所有的數(shù)據(jù)計算， 電路的設(shè)計、修改、完成 都是自己獨(dú) 立完成，進(jìn)一步了解了產(chǎn)品制作的流程 。 為了完成設(shè)計， 我也 同時查閱了大量的書籍和資料，自己獨(dú)立思考和學(xué)習(xí)能力得到了很好的鍛煉和提升，在設(shè)計同時，大量運(yùn)用了 Keil,protel99， Protues 等軟件，大大提升了熟練度，在 Protel 繪制電路 原理 圖， 在 protues 中畫了電路仿真圖，通過 keil 編程并將程序?qū)雴纹瑱C(jī)中，最后在 protues 中仿真。通過這個過程我 了解到仿真與實(shí)際電路效果之間存在較大的差距，通過本次設(shè)計對于智能電表在設(shè)計過程 中 存在的問題有了一些初步的了解，并著手解決這些問題，并且本次設(shè)計是自己 和 另一個同學(xué)共同 設(shè)計并 仿真出來的 ，雖然 沒做出實(shí)物 ，但是大大提升了自己的綜合實(shí)踐能力 和團(tuán)隊(duì)合作能力 。 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 29 參考文獻(xiàn) [1] 曹天漢等 . 單片機(jī)原理與接口技術(shù) [M].第 2 版 .北京：電子工業(yè)出版社， 2020 [2] 李建忠 . 單片機(jī)原理及 應(yīng)用 [M].第 2 版 .西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2020 [3] 陳杰 . 黃鴻編著 . 傳感器與檢測技術(shù) [M].北京：高等教育出版社， 2020. [4] 王思彤 ,周暉 ,袁瑞銘 ,易忠林 . 智能電表的概念及應(yīng)用 [J]. 電網(wǎng)技術(shù) . 2020(04) [5] 王智 ,佟國香 . 一種 IC 卡 電表系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) [J]. 儀表技術(shù) ,2020(12) [6] 楊玉婷 . 一種基于 IC 卡的電能收費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計方案 [J]. 計算機(jī)光盤軟 件與應(yīng)用 ，2020， (15). [7] 呂馥云 . 全電子式智能卡預(yù)付費(fèi)電表與用電管理 [J]， 2020， (12) [8] 周軍 ,史興 才 ,徐超 . 基于 ZigBee 的多用戶智能電表設(shè)計 [J]. 電測與儀表 . 2020(01) [9] 莊葛巍 . 直流電能表智能化的研究與應(yīng)用 [D]. 上海交通大學(xué) 2020 [10] 胡長安 . 基于智能費(fèi)控電能表的預(yù)付費(fèi)用電體系架構(gòu)設(shè)計與實(shí)踐 [D].華北電力大學(xué) 2020 [11]張毅剛 . MCS51 單片機(jī)運(yùn)用設(shè)計。哈爾濱 工業(yè) 大學(xué) 出版社 ， 1997 [12] 梅麗鳳 . 《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》 ,北京清華大學(xué)出版社 . 2020 [13] 楊寧 . 《單片機(jī)與控制技術(shù)》 ,北京北京航空航天大學(xué)出版社 . 2020 [14] 陳偉人 .李華 . 《 MCS51 系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)》 .北京航天航空大學(xué)出版社 . [15]張毅剛 . 《 MCS51 系列單片機(jī)實(shí)用子程序集錦》 .清華大學(xué)出版社 ,2020 [16] 何立民 . 《單片機(jī)應(yīng)用文集》 .北京航天航空大學(xué)出版社 . 2020 [17] 徐永權(quán) ,汪明慧 ,黃英 等 . 《單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用》 ,電子工業(yè)出版社 . [18] 趙茂泰 . 《智能儀器原理及應(yīng)用》 ,電子工業(yè)出版社 . [19]何立明 . 《單片機(jī)典型模塊設(shè)計實(shí)例導(dǎo)航》 .人民郵電出版社 . [20] Simon Newman,Gavin PaymentsThe Smart Card:Smart Cards,ePayments,amp。Law— Part I. Computer Law and Security Report . 2020 [21] Identification card Integrated circuit card with contacts Part 3 Electronic signals and transmission protocols. International Standard ISO 78163 . 1997 [22] Attali, card programming and security. International Conference on Research in Smart Cards,Esmart 2020 . September19 2020 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 30 [23]王浩．接觸式智能卡讀寫器設(shè)計研究 [J]．山東電子， 2020 [24]Simon Newman， Gavin SuRer,Electronic Payments— TheSmart Card： Smart Cards，ePayments， amp。Law Part I,ComputerLaw and Security Report， 2020 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 31 致謝 在本次 畢業(yè)論文 設(shè)計 過程 中，遇見了很多的困難，但是在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)們的 熱情 幫助下，基本實(shí)現(xiàn)了預(yù)定功能，完成了設(shè)計，從最開始茫然無措，到后來慢慢步入正軌， 幾 個月的奮斗，讓我收獲良多，在老師的悉心 指導(dǎo) 下，從最開始的仿真模擬，到后來的 功能完成 ，每一個微小的進(jìn)步都讓我興奮不已。 在 此我要特別感謝本次畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)老師 ，王 老師 和歐陽 老師 ，通過每周的見面 或者打電話 ，老師對我進(jìn)行了悉心的指導(dǎo)，對我設(shè)計中存在的問題和不足進(jìn)行了批評和指正，不厭棄煩的進(jìn)行講解，讓我受益匪淺， 因此 本次設(shè)計的順利完成和老師的悉心指導(dǎo)密不可分，感謝 我的指導(dǎo) 老師。 同時也要感謝其他所有老師和我的同學(xué)對我的幫助！ 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 32 附錄 電路圖