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正文內(nèi)容

基于單片機(jī)的電能表自動(dòng)抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)

2025-06-27 19:56本頁(yè)面
  

【正文】 的功能是按照通訊規(guī)約實(shí)現(xiàn)與抄表器和抄表系統(tǒng)的可靠通信,由抄表系統(tǒng)讀取用戶電量數(shù)據(jù)和設(shè)置時(shí)段、費(fèi)率、地址等電表參數(shù)。顯示模塊的功能是顯示用戶的峰、平、谷、總電量及時(shí)間、上月電量等信息。 系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)智能復(fù)費(fèi)率電能表主要是基于單片機(jī)的系統(tǒng),單片機(jī)系統(tǒng)極易受到強(qiáng)電磁場(chǎng)、溫度、濕度等的干擾,在諸多干擾源中,來自電網(wǎng)電壓的波動(dòng)、尖脈沖干擾、瞬間斷電對(duì)單片機(jī)的工作是一些很重要的干擾源,它使單片機(jī)不能連續(xù)正常工作。電網(wǎng)瞬間斷電或電壓突然下降將使微機(jī)系統(tǒng)陷入混亂狀態(tài),電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常后,微機(jī)系統(tǒng)難以恢復(fù)正常,有效的方法就是掉電保護(hù),掉電信號(hào)由硬件電路檢測(cè)到,加到單片機(jī)的外部中斷輸入端。軟件中將掉電中斷規(guī)定為高級(jí)中斷,使系統(tǒng)能夠及時(shí)對(duì)掉電作出反應(yīng),在掉電中斷子程序中,首先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)保護(hù),把當(dāng)時(shí)的重要狀態(tài)參數(shù)、中間結(jié)果、某些片內(nèi)專用寄存器的內(nèi)容一一從片外RAM中調(diào)入單片機(jī)內(nèi)部RAM中。其次是對(duì)有關(guān)外設(shè)做出妥善處理,使外設(shè)處于某一個(gè)非工作狀態(tài),最后在片內(nèi)RAM的某些單元做上特定標(biāo)記。采用上電自動(dòng)復(fù)位電路,使單片機(jī)上電后保持兩種確定的狀態(tài),要么復(fù)位,要么工作,電源突然出現(xiàn)的短脈沖不會(huì)造成異常狀態(tài),確保系統(tǒng)正常工作。 數(shù)據(jù)其中器的軟件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)集中器的軟件功能同樣有很多子程序?qū)崿F(xiàn),其中的通信中斷子程序、存儲(chǔ)器操作子程序、延時(shí)子程序都與數(shù)據(jù)采集器的子程序相同,在此只對(duì)其主程序和電源管理子程序作一介紹。 主程序設(shè)計(jì) 主程序負(fù)責(zé)輪詢16個(gè)數(shù)據(jù)采集器,對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲(chǔ),同時(shí)響應(yīng)管理中心和IC卡抄表器的命令,主程序流程圖如下圖:由于PIC16F73只有一個(gè)串口,而系統(tǒng)既要與上位機(jī)通信,又要與下位機(jī)通信,在設(shè)計(jì)時(shí)采取的措施是:接收或發(fā)送上位機(jī)時(shí),下位機(jī)屏蔽。接收或發(fā)送下位機(jī)時(shí),位機(jī)屏蔽。其中通信中斷子程序1用來接收和解析管理中心下傳的命令并執(zhí)行相應(yīng)操作,如開戶時(shí)對(duì)采集器初始化表底數(shù),上傳燃?xì)鈿獗頂?shù)據(jù)等操作,其操作和數(shù)據(jù)采集器的通信中斷子程序類似。通信中斷子程序2用來接收IC卡抄表器命令并上傳抄表數(shù)據(jù),其操作和數(shù)據(jù)采集器的存儲(chǔ)器操作子程序類似。 電源管理程序的設(shè)計(jì)電源管理程序是對(duì)電源模塊進(jìn)行管理,程序流程圖如下圖:電源管理程序主要負(fù)責(zé)檢測(cè)蓄電池的電壓,根據(jù)電平高低進(jìn)行恒流、恒壓、浮充充電,充電過程中的各種狀態(tài)由兩個(gè)指示燈顯示。YellowLED亮表示恒流充電:YellowLED間隔亮表示恒壓充電。GreenLED亮表示浮充充電。GreenLED閃亮表示浮充放置。 數(shù)據(jù)采集器的軟件設(shè)計(jì)在數(shù)據(jù)采集器的程序設(shè)計(jì)中,為了確保系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性,提高數(shù)據(jù)采集器程序的執(zhí)行速度和精度,節(jié)約系統(tǒng)資源,這里采用匯編語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。軟件的功能由各個(gè)子程序完成。主要的子程序有數(shù)據(jù)采集與處理、通信中斷、存儲(chǔ)器操作子程序和延時(shí)子程序。 主程序主程序首先對(duì)單片機(jī)進(jìn)行初始化,還包括堆棧指針設(shè)置。端口的通信方式。定時(shí)器(WDT)的預(yù)分頻系數(shù)和初值設(shè)置:串行通信的控制寄存器和波特率寄存器的設(shè)置等,并且調(diào)用數(shù)據(jù)采集與處理子程序?qū)θ細(xì)獗磉M(jìn)行流量采集,利用存儲(chǔ)器操作子程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行存取,通過通信中斷子程序響應(yīng)數(shù)據(jù)集中器的命令。其工作流程圖如下圖每采集一個(gè)通道的數(shù)據(jù),都要與光電采樣電路標(biāo)定的電平進(jìn)行比較、判斷。采樣由路標(biāo)定結(jié)果 。發(fā)訊電表可能出現(xiàn)的狀況模擬量A (V)數(shù)字量D(VDD=5V)斷路255D235信號(hào)高電平235D148信號(hào)抖動(dòng)狀態(tài)148D128信號(hào)低電平128D36短路A0V36D0對(duì)于信號(hào)發(fā)生抖動(dòng)(其實(shí)是一種臨界狀態(tài),處在高低電平之間),在處理時(shí)直接將其剔除,等到下一采集周期重新進(jìn)行采樣并判斷。通信中斷程序負(fù)責(zé)與集中器的通通信并執(zhí)行數(shù)據(jù)集中器下達(dá)的各項(xiàng)指令。在接收集中器命令幀時(shí),為了防止長(zhǎng)期處于偵聽接收數(shù)據(jù)狀態(tài),進(jìn)而影響對(duì)發(fā)訊燃?xì)獗淼牟杉^程,所以對(duì)接收過程進(jìn)行計(jì)時(shí),從數(shù)據(jù)集中器喚醒數(shù)據(jù)采集器開始250ms內(nèi)數(shù)據(jù)未接收到或通訊字節(jié)接收時(shí)間間隔超過2. Sms,則終止此次通訊。當(dāng)數(shù)據(jù)接收完畢之后,需對(duì)命令幀進(jìn)行檢驗(yàn),保證命令幀的可靠性。通過以下步驟實(shí)現(xiàn):檢驗(yàn)報(bào)頭,檢驗(yàn)報(bào)文長(zhǎng)度、累加校驗(yàn)報(bào)文、檢驗(yàn)報(bào)尾。任何一步檢驗(yàn)報(bào)錯(cuò)均視為干擾信號(hào)并中斷檢驗(yàn),返回到主程序中。只有以上四個(gè)步驟的檢驗(yàn)都通過,才確認(rèn)為正確的命令幀。對(duì)通過校驗(yàn)的不同命令幀,數(shù)據(jù)采集器處理方法有所不同,但差別不大,均需經(jīng)歷以下幾步: ①檢驗(yàn)命令所指采集器地址與采集器地址是否一致。 ②通過IZC總線讀取 FM24C04存儲(chǔ)器,獲取所需表的抄收數(shù)據(jù)。 ③根據(jù)規(guī)定的應(yīng)答幀格式建立應(yīng)答幀。 ④通過RS485總線向數(shù)據(jù)集中器發(fā)送應(yīng)答幀。 ⑤返回主程序。存儲(chǔ)器操作子程序包括對(duì)FM24C04的讀操作和寫操作,采用IC模式。讀操作是在向數(shù)據(jù)集中器發(fā)送應(yīng)答幀時(shí)進(jìn)行的,寫操作是在數(shù)據(jù)采集上來并處理好后進(jìn)行的,這部分非常重要,因?yàn)橄到y(tǒng)一旦工作后,記錄的數(shù)據(jù)是絕對(duì)不能丟失的。在數(shù)據(jù)采集器工作時(shí),很多情況下需要延時(shí)環(huán)節(jié)。例如PIC16F73的RAO, RAI口的8位模數(shù)轉(zhuǎn)換需要采樣時(shí)間20個(gè)振蕩周期,單片機(jī)采用4MHz晶振,故每個(gè)指令周期為1毫秒,所以采樣時(shí)間20毫秒。在通道A/D轉(zhuǎn)換期間,對(duì)通道的操作都會(huì)引起模數(shù)轉(zhuǎn)換中斷,造成無(wú)法獲得模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果。因此,程序設(shè)計(jì)中的延時(shí)子程序相當(dāng)重要,延時(shí)子程序的延時(shí)時(shí)間必須足夠大,但又不能過大,以免影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間延時(shí),一般采用循環(huán)來實(shí)現(xiàn).結(jié) 論智能型復(fù)費(fèi)率電能表作為一個(gè)智能型器件,十分適用于高層建筑、密集的住宅區(qū)等密集用戶區(qū)的集中管理,配合適當(dāng)?shù)耐ㄓ嵰?guī)約,可以方便的與管理計(jì)算機(jī)接口或通過集控器構(gòu)成遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表網(wǎng)絡(luò)。本設(shè)計(jì)方案采用低功耗器件,成本較低,便于集成。經(jīng)過試驗(yàn),本文所設(shè)計(jì)的復(fù)費(fèi)率電能表的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家多費(fèi)率電能表的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),具有一定的推廣價(jià)值和較好的市場(chǎng)前景。本文介紹的這種基于MSP430單片機(jī)的復(fù)費(fèi)率單相電能表的主電路及通信接口電路, 采用AD7755作為專用電量測(cè)量芯片以保證測(cè)量脈沖數(shù)的準(zhǔn)確性,硬件日歷時(shí)鐘及參數(shù)存儲(chǔ)采用總線器件以減少電路連線。綜合設(shè)計(jì)使電能表的工作可靠性得到大大提高。參考文獻(xiàn)附錄1附錄2 致謝 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)評(píng)審意見表指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ):成績(jī): 指導(dǎo)教師簽字: 年 月 日評(píng)閱人評(píng)語(yǔ):成績(jī): 評(píng)閱人簽字: 年 月 日燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)表答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ):總成績(jī): 答辯委員會(huì)主席簽字: 年 月 日 作者簡(jiǎn)介姓 名:此處粘貼本人2寸像片(或復(fù)印像片)性 別:政治面貌:出生年月:班級(jí)系別: ( 個(gè)人簡(jiǎn)介內(nèi)容 300字左右 ……………………………… )……………… ……………… 專業(yè)知識(shí):英語(yǔ)水平:計(jì)算機(jī)水平:社會(huì)實(shí)踐:曾任職:獲獎(jiǎng)情況:畢業(yè)
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