【正文】 AT89C52 芯片管腳 與 AT89C51 不同之處是， 和 還可分別作為定時 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和輸入（ ），參見表 。對端口寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸出口。在 FLASH 編程時， P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口 P0 寫“ 1”時，可作為高阻抗輸入端用。 AT89C52 的芯片管腳及功能說明 AT89C52 管腳如圖 ?？臻e方式停止 CPU 工作，但允許 RAM，定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 AT89C52 的工作原理 AT89C52 提供以下標準功能： 8K 字節(jié) FLASH 閃存， 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個 I/O口線， 3 個 16 位定時 /計數(shù)器，一個 6 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。因為 AT89C52 是我們最熟悉的器件， AT89C52 存儲模塊 24LC256 電能計量模塊ADE7755 24LC256 繼電器 報警 LED 射頻讀寫模塊 MF RC500 24LC256 通訊模塊 RS232 通訊模塊 RS232 揚聲器 四位LED 電源模塊 管理 微機 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 10 用起來可以很好地控制和調(diào)試。以下各節(jié)是系統(tǒng)各部分的具體設(shè)計方案。但是因為其性能的優(yōu)越、成本的低廉、功能的豐富、系統(tǒng)的高度集成的優(yōu)勢，決定了未來電能表計的發(fā)展方向。以 SOC 作為基礎(chǔ)的電能表芯片處理體系在電能計量芯片單元與 MCU 進一步地集成的基礎(chǔ)上逐漸形成，并且進一步集成的芯片還具有其它的功能模塊，從而使多功能電能表軟硬 件的實現(xiàn)被極大的簡化。在 SOC 中，越來越多的數(shù)字信號處理單元（ DSP）在 SOC 之中取代了模擬元器件，使得長期工作穩(wěn)定性和性能可能會比傳統(tǒng)設(shè)計方案更加優(yōu)越，這是因為整個產(chǎn)品關(guān)于如電磁環(huán)境、濕度、溫度及長時間工作漂移等等條件變的敏感程度極低。在工業(yè)領(lǐng)域以及民用產(chǎn)品中， SOC 整體解決方案也正在逐步被使用，例如消費電子和精密儀器都使用了這種方案，這都要歸功于超大規(guī)模的集成電路的設(shè)計水平與數(shù)模混合集成電路的制造工藝的迅速提高。性能優(yōu)越、功能較為齊全是此結(jié)構(gòu)下的電能表所具備的特點。這些芯片組成的電能表都在廣泛的應(yīng)用。國際上 Cirrus Logic、 ADI 公司等各大 IC 生產(chǎn)廠商相繼推出了他們在電能表領(lǐng)域的專業(yè)的電能計量芯片。在專用電能計量芯片開始試用階段，其計量精度及性能的限制使得實現(xiàn)起來不夠靈活，所以電能專用計量芯片不能夠廣泛的運用到實際之中?！皩Ｓ糜嬃啃酒?MCU”方案，先由專用 計量芯片對電能采集及計算，接下來由 MCU 進行電能數(shù)據(jù)的管理。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 8 第二章 方案設(shè)計及硬件選擇 方案選擇 “ A/D 采樣 +DSP+MCU”方案和“專用電能計量芯片 +MCU”為當前的多功能電能表的兩種選擇方案。使用非接觸式 IC 卡的電子車票具有防偽性高、結(jié)算安全、使用方便等特點。 公交管理是在中國應(yīng)用最早，且最成功的領(lǐng)域。在這些讀卡器中通常采用 Philips 公司生產(chǎn)的 RC531 或 TI 的 RIR6C 等射頻讀寫芯片。其一般都工作在 135KHz 以下或 ，因為這個頻段對人體或動物影響較小。其典型應(yīng)用有： 身份識別。而隨著國內(nèi)某些行業(yè)在開始采用 ISO/IEC 14443 標準規(guī)定的 Type B 型近距離非接觸式 IC 卡，因此對該類讀寫器的需求也在逐漸增加，讀卡器生產(chǎn)廠家的競爭也在加劇，產(chǎn)品進入微利時期。在現(xiàn)階段國內(nèi)使用的讀卡器的核心射頻電路讀寫芯片基本上都是使用 Philips、 TI、 ATMEL 等國外公司的專用集成電路芯片，特別是用 Philips 公司所生產(chǎn)的 RC500(Type A)或 RC531 (Type A 和 Type B) 芯片制作的讀卡器占有較大市場份額?？梢韵嘈牛S著大規(guī)模集成電路和制造工藝的發(fā)展及開發(fā)工具的日漸成熟，非接觸式 IC 卡必將在我國各個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。 圖 射頻識別系統(tǒng)原理圖 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 7 非接觸 IC 卡讀寫器 非接觸式 IC 卡是射頻識別技術(shù)與 IC 卡技術(shù)的結(jié)合而出現(xiàn)的，自出現(xiàn)以來就成為這兩種技術(shù)的重要發(fā)展方向。射頻卡的電氣部分 由天線和專用集成電路組成。大多數(shù)系統(tǒng)的讀取距離和寫入距離是不同的 ,寫入距離大約是讀取距離的 40%~80%。目前 ,長距離射頻識別系統(tǒng)的價格還很貴 ,因此尋找提高其讀寫距離的方法很重要。對一些特殊的系統(tǒng)還有執(zhí)行反碰撞算法 ,對射頻卡與讀寫器間要傳送 的數(shù)據(jù)進行加密和解密 ,以及進行射頻卡和讀寫器間的身份驗證等附加功能。控制與射頻卡的通信過程 (主一從原則 )。不同射頻識別系統(tǒng)的高頻接口設(shè)計具有一些差異。 高頻接口包含發(fā)送器和接收器 ,其功能包括 :產(chǎn)生高頻發(fā)射功率以啟動射頻卡并提供能量 。不同的射頻識別系統(tǒng)雖然在禍合方式 (電蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 6 感一電磁 )、通信流程 (FDX、 HDX、 SEQ)、數(shù)據(jù)傳輸方法 (負載調(diào)制、反向散射、高次諧波 )以及頻率范圍等方面有根本的區(qū)別 ,但所有的讀寫器在功能原理上 ,以及由此決定的設(shè)計構(gòu)造上都很相似。系統(tǒng)接收天線接收到從射頻卡發(fā)送來的載波信號 ,經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到讀寫器 ,讀寫器對接收的信號進行解調(diào)和解碼 ,然后送到后臺主系統(tǒng)進行相關(guān)處理 。 有些系統(tǒng)還通過讀寫器的 RS232 或 RS485 接口與外部計算機 (上位機主系統(tǒng) )連接 ,進行數(shù)據(jù)交換。 b、讀寫器 :讀取 (在讀寫卡中還可以寫入 )射頻卡信息的設(shè)備。特別是世界頭號零售商沃爾瑪宣布大范圍使用射頻識別技術(shù)和美國軍方宣布軍需物品均使 用射頻識別來進行識別與跟蹤 ,這些極大地推動了射頻識別技術(shù)的研究和應(yīng)用。 從 20xx 年至今 ,射頻識別技術(shù)標準化問題日趨為人們所重視。 1981 一 1990 年 RFID 技術(shù)及產(chǎn)品進入商業(yè)應(yīng)用階段 ,各種規(guī)模應(yīng)用開始出現(xiàn)。 1961 一 1970 年 RFID 技術(shù)的理論得到了發(fā)展 ,開始了一些應(yīng)用嘗試。 在過去的半個多世紀里 ,射頻識別技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個階段 : 1941 一 1950 年雷達的改進和應(yīng)用催生了 RFID 技術(shù) ,1948 年奠定 TRFID 技術(shù)的理論基礎(chǔ)。 1948 年 ,哈里178。射頻識別技術(shù)最早被用于物品的識別與管理 ,但隨著射頻識別技術(shù)的發(fā)展 ,近年來還被廣泛用于非接觸式電子錢包、身份識別等領(lǐng)域。 射頻識別技術(shù) 射頻識別技術(shù)的基 本概念與發(fā)展歷史 無線射頻識別技術(shù) (Radio Frequency Identification ,RFID)是一種非接觸的自動識別技術(shù) ,其基本原理是利用射頻信號和空間禍合 (電感或電磁禍合 )傳輸特性 ,實現(xiàn)對被識蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 5 別物體的自動識別。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 ,計算機已經(jīng)應(yīng)用于各個行業(yè) !各個部門 用電管理工作也將由傳統(tǒng)的管理模式向現(xiàn)代化管理模式轉(zhuǎn)變 ,實現(xiàn)無紙化管理。預(yù)付費電能表實行的是先買電后用電 ,完全是按商品交換的原則進行 ,改變了過去先用電后交費的方式 ,有利于培養(yǎng)用戶電是商品的意識。長期以來 ,由于計劃經(jīng)濟的影響 ,一些人頭腦中還沒有電是商品的概念 ,因此 ,“偷電不是偷”“欠電費不算欠”等錯誤觀念還有一定的市場。 4）有利于培養(yǎng)用戶電是商品的意識。預(yù)付費售電系統(tǒng)可以對用戶的用電 情況進行監(jiān)視 ,當用戶超過預(yù)期時間不來買電時 ,預(yù)付費售電系統(tǒng)可以自動生產(chǎn)清單 ,有關(guān)人員可根據(jù)清單進行核查。預(yù)付費電能表對反向用電的處理方式 ,是將反向用電計入正向用電 ,因此 ,當用戶采取反接電流進出線或采用竊電器竊電時 ,其反轉(zhuǎn)電量還會疊加在正向電量中去 ,竊電是無法得逞的。預(yù)付費電能表具有功率限制功能 ,當用戶虛報用電容量時 ,其實際負荷超過表內(nèi)設(shè)置限定功率 ,表計會自動跳閘 ,可迫使用戶如實申報用電容量。感應(yīng)式電能表沒有功率限定的功能 ,且其過載能力較大 ,不能限制用戶超容量用電。按照規(guī)定 ,用戶用電應(yīng)如實申報用電容量 ,以便于電力部門確定供電方式及準確計算應(yīng)繳貼費。使用預(yù)付費電能表是先購電后用電的方式 ,可有效地解決了電費回收的問題。由于流動人口活動的不確定性 ,抄收人員很難找到他們 ,這蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 4 些人的電費收繳很困難。 2）可以解決一些電費收繳困難用戶的收費問題。預(yù)付費電能表采用的計量方式 ,是用戶持卡先到供電部門買電 ,然后才能用電。隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展 ,人民的物質(zhì)生活 水平得到了極大的提高 ,不少省份實現(xiàn)了村村通電。預(yù)付費電能表按其使用的介質(zhì)不同而分為投幣式預(yù)付費電能表、磁卡式預(yù)付費電能表、電卡式預(yù)付費電能表及 IC 卡式預(yù)付費電能表。按理論上計算全電子預(yù)付費電能表平均無故障時間 MTBF(Mean Time Between Failures)可以達 10 年以上 ,但實際應(yīng)用中因受干擾、漂移及產(chǎn)品本身設(shè)計等方面問題的影響 ,而達不到預(yù)期壽命 隨著半導(dǎo)體技術(shù)及工藝的進步 ,全電子式預(yù)付費電能表必將成為主流。但這種表如對電能測量單元測量的電能進行采樣的傳感器設(shè)計不當 ,質(zhì)量不可靠 ,就會造成機械計度器和電子計度器計量的電量不一致 ,從而造成不必要的糾紛。 按電能測量單元的原 理可分為機電式預(yù)付費電能表和全電子式預(yù)付費電能表 機電式預(yù)付費電能表是采用機械電能表作為電能測量單元 ,即用感應(yīng)式電能表作為其基表 (也叫母表 )。 分體式預(yù)付費電能表是將斷電機構(gòu)置于表外 ,表計本身僅發(fā)出斷電信號 ,斷電信號經(jīng)線路傳輸?shù)綌嚯姍C構(gòu)。整體式預(yù)付費電能表的特點是外觀整潔 ,安裝方便 ,容易密封 其缺點是當電流較大時 ,由于斷電機構(gòu)置于表內(nèi) ,體積較 小 ,斷電機構(gòu)的觸點發(fā)熱及滅弧問題很難解決。 按結(jié)構(gòu)可分為整體式預(yù)付費電能表和分體式預(yù)付費電能表。 主要技術(shù)指標 ： 1)工作電壓 220V； 2)最大輸出功率 40KW。瞬時功率檢測顯示，電量余額顯示，用電過流保護功能。可以說 RFID 技術(shù)是預(yù)付費電能表發(fā)現(xiàn)的一項重大的突破，而且將會有更大的作為。在 RFID 領(lǐng)域以 頻段的發(fā)展最為成熟 ，我國的奧運會門票和第二代居民身份證就采用的是這種技術(shù)。目前，接觸式 IC 卡在預(yù)付費應(yīng)用較多，但缺點是顯而易見的。此外，儲存的信息量也非常大。 RFID 技術(shù)使用安全、可靠、方便、快鍵。 射頻識別（ Radio Frequency Identification，簡寫 RFID）是一種新型的非接觸式的自動識別技術(shù)，可工作在各種惡劣環(huán)境中。是世界上最近幾年發(fā)展起來的一項新技術(shù) ,它成功的將射頻識別技術(shù)和 IC卡 技術(shù)結(jié)合起來 ,結(jié)束了無源 (卡中無電源 )和免接觸這一難題 ,是電子器件領(lǐng)域的一大突破。為了解決這些問題推出了非接觸式 IC 卡。 如今 ,接觸式 IC 卡在人們的 日常生活中得到了普遍的應(yīng)用在接觸式 IC 卡的普及過程中 ,逐漸發(fā)現(xiàn)了許多的弊端 :卡在讀寫模塊上經(jīng)常拔插造成的磨損導(dǎo)致接觸不良 ,從而引起數(shù)據(jù)傳輸錯誤 ,并且卡與讀寫模塊之間的磨損也大大縮短了卡和讀寫模塊的使用壽命 。隨著容量大，保密性好，可反復(fù)使用，攜帶方便等特 點 的 RFID 技 術(shù) 在 我 國 廣 泛 使 用 ， 基 于 射 頻 識 別 (Radio Frequency Identification， RFID)技術(shù)的預(yù)付費電能表應(yīng)運而生，它能在很大程度上解決其他電能表存在的諸多問題，原因在于它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境，操作方便快捷，價格低廉，能有效降低供電管理成本，提升管理水平，確保電能計量準確，信息安全可靠。近年來預(yù) 付費電能表的面世已基本解決了普通感應(yīng)式電能表帶來的“抄表困難、需定期校準、收費難”的現(xiàn)象，它的出現(xiàn)使得我國長久以來采取“先用電、后核算”的收費方式，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榭蛻簟跋荣忞?，后用電”的電力營銷模式，凸顯了電量的商品屬性。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高，能量計的發(fā)展從機電式費拉里計數(shù)器發(fā)展為全面的電子式計數(shù)，電子表的發(fā)明不僅提高了計量的精度且能夠?qū)崿F(xiàn)自動抄表并能測量以前無法測量的功率因數(shù)等參數(shù)。由于我國電力系統(tǒng)普遍存在著技術(shù)落后、設(shè)備陳 舊等問題，導(dǎo)致電力系統(tǒng)的管理水平和配電自動化程度較低，大部分地區(qū)長期以來一直采用人工抄表的收費方式，導(dǎo)致大量的電費不能及時回收。 Energy measurement； IC card 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 III 目錄 第 一章 緒論 ............................................................ 1 課題背景及意義 ....................................................1 課題任務(wù)及目標 ....................................................2 研究現(xiàn)狀 ..........................................................2