【正文】 通信 同時，我還要真誠地感謝電氣學(xué)院的各位老師們，在這四年的學(xué)習(xí)過程中，你們孜孜不倦地對我們進行悉心指導(dǎo)，嘔心瀝血，不圖回報。目前本文研究開發(fā)的只是相對簡單 的 數(shù)字電度表，下一步的工作是設(shè)計出精度和穩(wěn)定度更高的電度表 ，最終 使數(shù)字費電度表成為在市場上普及的新型電度表，取代當(dāng)前人工抄表的落后局面 。 在系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)設(shè)計方面以技術(shù)上的先進性、實現(xiàn)上的可能性、使用上的靈活性和安全性以及發(fā)展上的可擴充性為原則進行系統(tǒng)配置，提供了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖和結(jié)構(gòu)功能模塊圖。接下來 ,尋址下一從機 , 直到所有 用戶 都被尋址。主機詢問階段 ， 主機以幀 的形式將 用戶 地址碼、命令、數(shù)據(jù)和校驗碼傳送到指定 用戶 ； 用戶 應(yīng)答階段 ， 用戶 解釋接收的命令碼 ， 并組織相應(yīng)幀信息回送到主機 ； 鏈路釋放階段 ， 用戶 清除接收緩沖區(qū)及相關(guān)變量 ， 準(zhǔn)備與主機下次通信。以下，為按鍵掃描程序源代碼。流程圖如圖 。 當(dāng)沒有電量時，先檢查電表是否斷電，如果沒有，繼續(xù)執(zhí)行檢測， 整個流程見圖 。 用戶用電時， 單片機對脈沖進行累計，當(dāng)累計脈沖數(shù)達到每度電的轉(zhuǎn)數(shù)時，就對 存儲單元 中的剩余電量和累計用電量進行處理并重新存入 存儲單元 中。功能選擇位設(shè)為 1，為計數(shù)功能。設(shè)置定時器 0 開始 初始化 是否有 電量信息 是否有鍵按下 讀信息 讀鍵值 顯示 Y N Y N 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 22 MAIN1: LCALL KEY 。執(zhí)行顯示復(fù)位程序 LCALL KEYRST 。首先對系統(tǒng)進行初始化，包括對內(nèi)部存儲器單元清零，特殊功能寄存器置初值，開中斷，設(shè)置定時器 T0方式并賦初值，從 EEPROM 中讀取系統(tǒng)參數(shù)并存入 RAM 中，判斷電表是否已開戶，電表剩余電量是 否達到報警電量值，從而確定用戶用電源的斷、通情況以及是否報警 ，等待電能檢測電路中斷的進入，同時定期顯示電表用電情況。這是非常 耗時的，但又是設(shè)計者必須做的。如該產(chǎn)品程序通過一個月就夠了，但要變成產(chǎn)品起碼要一年半的時間。另外，它的輸入阻抗為 RS485 標(biāo)準(zhǔn)輸入阻抗的 2倍（≥24 kΩ），故可以在總線上連接 64 個收發(fā)器。與普通的 RS485 芯片相比，它不但能抗雷電的沖擊而且能承受高達 8 kV 的靜電放電沖擊，片內(nèi)集成 4個瞬時過壓保護管，可承受高達 400 V 的瞬態(tài)脈沖電壓。電源電壓正常時， VV+，比較器輸出高電平； 當(dāng)電源掉電時， V跟隨電源電壓下降，而 Vz 在一定時間內(nèi)保持 。串行 EEPROM選用 AT24C04， AT24C04為低電壓 (~)、長壽命 (可擦寫 10 萬次以上 )器件。 在使用時，對控制器的每次讀寫操作之前，都必須進行讀寫檢測。 圖 顯示電路 下面介紹一下液晶顯示器 SMG12232B2 的相關(guān)知識。其特點是顯示內(nèi)容豐富，功耗小，可靠性高。電容 C31 可濾除高頻干擾，防止單片機誤復(fù)位。電源開啟時，電源對電容 C13 充電，在 CPU 的復(fù)位端產(chǎn)生一高脈沖。 本設(shè)計選用 Atmel 公司的 AT89C52，其內(nèi)部有 8KB 的程序存儲器， 使硬件電路簡單，電路如圖 所示。 C6， C7 為積分電容。 圖 電能計量電路 在圖 中，采用 340? ? 的錳銅片作為電流采樣電阻，用精密金屬膜作為電壓采樣電阻。 SM9903 是將取自電阻網(wǎng)絡(luò)的交流電壓和交流電流信號進行放大。 i u 四 象 限 模 擬 乘 法 器 積分器 V/F 轉(zhuǎn)換器 p p 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 10 圖 波形圖 在圖 ， u是瞬時電壓， i是瞬時電流， p是瞬時功率。 SM9903 內(nèi)部電路模型如圖 所示 。 CPU 采用 AT89C52，它內(nèi)部有 8KB 的程序存儲器，應(yīng)用于此系統(tǒng)綽綽有余。系統(tǒng)框圖如圖 所示。 電能計量模塊方案設(shè)計 電能計量模塊方案選擇與確定 在實際應(yīng)用中，電能計量模塊主要存在 功率累加式 、 電壓頻率轉(zhuǎn)換式 、 機械電子式 和 模 數(shù)轉(zhuǎn)換式 四種方案。硬件結(jié)構(gòu)如圖 所示。高頻波阻器阻止載波信號的通過，對 220V． 50Hz的 工頻交流電的通過無任何影響。由于采用 220V 交流供電線路作為有線載波通訊的信道，因此在信道與調(diào)制解調(diào) 器 間 設(shè)置有結(jié)臺設(shè)備。 當(dāng)它 對用戶用電情況進行實時監(jiān)控管理 時 ，是通過微機與用戶電子電度表的全雙工或半雙工數(shù)據(jù)通訊實現(xiàn)的。 因此，在系統(tǒng)的硬件設(shè)計中， 考慮到數(shù)字電度表的實際需要，有時需要同時收發(fā)多個數(shù)據(jù)，如果選用 RS485作為通信方式 ，那么在通信中難免會出現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)失敗或流失，這對通信準(zhǔn)確性要求的數(shù)字電度表來說，是不能接受的。河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 5 RS485接口在不同的使用場合，對芯片的要求和使用方法也有所不同。 電量信息傳輸方式 電量傳輸方式的選擇與確定電量信息傳輸是數(shù)字電度表將電量信息反饋給控制中心，當(dāng)電量低于某一值時，通知用戶購電 。 （ 6）具有掉電保護功能。 （ 2）實現(xiàn)電能計量信息與監(jiān)控系統(tǒng) 之間數(shù)據(jù)傳輸，確保電量信息能直接，快速被監(jiān)控系統(tǒng)掌握，從而即時做出反饋信息。并通過液晶顯示器顯示剩余電量，每用一度電，單片機內(nèi)剩余電量減一度，當(dāng)單片機內(nèi)剩余電量減到不足 時，監(jiān)控中心反饋信息通過表 在液晶顯示器上顯示“請及時購電”以提醒用戶余電不多， 請 及時購電。既可累計顯示每小時用電量，又可累計顯示，一日，一月，一年用電量， 并有相應(yīng)的時間顯示，是目前使用的磁電式電度表的換代產(chǎn)品。目前，電能的計量方法已經(jīng)十分成熟，已有用于計量電能的專用集成電路，可將電功率轉(zhuǎn)換成頻率信號供計算機處理。 數(shù)字 電度表 雖然只是普通計量器具，但由于微控制器的引入，對設(shè)計者提出了很高的要求。以色列尤尼克 (Unique)技術(shù)公司開發(fā)了 collectric 集中抄表系統(tǒng)，利用現(xiàn)有的電網(wǎng)和電表，以電力線作為信息傳遞媒介，建立數(shù)據(jù)采集通訊系統(tǒng)，通過電力線載波技術(shù)將信息遠(yuǎn)距離傳送。因此，開發(fā)出成本低、可靠性高、計量準(zhǔn)確、安全的智能電度表具有重要意義。數(shù)字電度 表具有 電能計量功能 ，能顯示剩余電能值、已用電能值，還具有超負(fù)荷斷電等功能 。 研究意義 隨著 電能管理向電子化、 信 息化 方向 發(fā)展 ， 供電企業(yè) 作為管理電力資源的主要單位，急需提高自己的管理能 力 。s living standards, the growing demand for electricity, which is the measurement and management of electricity has made new demands: the use electricity price, automatic meter reading and charges. In order to meet these requirements, digital power meter came into being. This article from the hardware and software were two aspects of digital power meter system design a more prehensive exposition. Hardware, energy metering to ASIC SM9903 and AT89C52 microprocessor as the core, on the power measurement, control of the show circuit, information transmission of electricity, electricity and other five major data memory expansion module circuit design. Software, is the main subroutine flow chart of the design process and some of the source code list, including the powerdown routines can be detected, show routines, munications routines and keys scan routines. This design for digital electric meter39。 硬件方面 ， 以電能計量專用芯片 SM9903 和 AT89C52 微處理器芯片為核心， 闡述了 電能計量 、控制部分 、顯示電路、 電量信息傳輸、用 電 數(shù)據(jù) 存儲器 擴展等五大模塊的電路設(shè)計。河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 I 摘 要 隨著現(xiàn)代 工業(yè) 的迅速發(fā)展以及人民生活水平的不斷提高，對 電能 的需求越來越大，這對電量 的計量與管理提出了 新 的要求 :實施分時電價，實現(xiàn)自動抄表和收費等。軟件方面， 給出了主要子程序的設(shè)計流程圖 及部分程序的源代碼清單，包括掉電能檢測 子程序、顯示子程序、 通信 子程序及 按鍵掃描子程序。s software design, therefore the selective analysis software design, has made the simple introduction to the hardware aspect, elaborated in the conclusion must further solve question as well as next step work content. Key words: Numeral Power meter SM9903 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 i 目 錄 1 前 言 ..................................................... 1 研究意義 ............................................. 1 研究現(xiàn)狀 ............................................. 2 2 數(shù)字電度表概述 ............................................. 3 數(shù)字電度表工作原理 ................................... 3 工作原理 ........................................ 3 數(shù)字電度表工作過程 .............................. 4 電量信息傳輸方式 ..................................... 4 數(shù)字電度表系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ................................... 6 電能計量模塊方案設(shè)計 ................................. 7 電能計量模塊方案選擇與確定 ...................... 7 有功電能計量的基本原理 .......................... 8 3 數(shù)字電度表的硬件設(shè)計 ...................................... 11 數(shù)字電度表硬件設(shè)計 .................................. 11 硬件設(shè)計概述 ................................... 11 SM9903 簡介 .................................... 11 SM9903 構(gòu)成的電能計量電路設(shè)計 .................. 13 模塊電路設(shè)計 ........................................ 14 控制部分電路設(shè)計 ............................... 14 顯示電路設(shè)計 ................................... 15 電能存儲器設(shè)計 ................................. 17 掉電檢測電路設(shè)計 ............................... 17 信息傳輸電路的設(shè)計 ............................. 18 4 數(shù)字電度表的軟件設(shè)計 ...................................... 20 軟件系統(tǒng)概述 ........................................ 20 系統(tǒng)軟件主程序設(shè)計 .................................. 20 電能計量子程序設(shè)計 .................................. 22 定時器 0初始化 ................................. 22 定時器 0中斷服務(wù)子程序設(shè)