【正文】 共用一個A/D 轉(zhuǎn)換器，這樣對 電能的計量只能采用分時排隊來進行，勢必造成計量準確度的下降，這點在設計選型時應該注意。而電子式智能電表主要是由電子元器件構(gòu)成，其工作原理是先 通過對用戶供電電壓和電流的實時采樣，再采用專用的電能表集成電路，對采樣電壓和電流信號進行處理，并轉(zhuǎn)換成與電能成正比的脈沖輸出，最后通過單片機進行處理、控制，把脈沖顯示為用電量并輸出。當剩余電量為零時，自動拉閘斷電，用戶必須再次持卡交費購電，才可以恢復用電。 智能電表的工作原理 用戶持 IC 卡到供電部門交款購電，供電部門用售電管理機將購電量寫入 IC 卡中，用戶持 IC 卡在感應區(qū)刷非接觸式 IC 卡 (簡稱刷卡，下同 )，即可合閘供電，供電后將卡拿走。又如：采用專用的錳銅片進行直接電流采樣的全電子電能表誤差可調(diào)整到 +%，而采用電流互感器采樣，由于激磁電存在，若不采取補償措施，互感器本身誤 差就可能超過 5%。采用互感器采樣，在起動電流、線性范圍、功耗和精度等指標皆不如直接采樣，尤其是小電流時更為突出。采用互感器采樣即利用電壓互感器和電流互感器分別來采集用戶的電壓信號和電流信號 。 全電子式電度表 當前電子式電能表對用戶用電采樣方式主要有兩種形式。這個比例就是所謂的電表常數(shù) (imp/kWh)，由于電路中所用的決定脈沖速度的定時元件大都是 參數(shù)離散性較大的阻容元件，為了保證電度表的計量精度和產(chǎn)品的一致性，就必須在生產(chǎn)過程中加強對元件的篩選和對半成品的調(diào)校，也就是說要增加相應的人力物力的投入并要延長生產(chǎn)周期，從而使電度表的生產(chǎn)費用和成本有所增加。這類電度表由于其計量原理沒有改動，其計量精度和特 性與機械表完全一樣，而成本相對較高，其優(yōu)勢在于能充分利用現(xiàn)已安裝使用中的大量的機械電度表，且其計量原理為大眾所基于單片機的智能電表的設計 3 熟悉而容易接受。 機電一體式的電度表 第一類機電結(jié)合的電度表，是在原有的機械表的基礎上，加裝電子式計數(shù)裝置和相應的控制、通訊電路，或加上 IC 卡讀寫接口以實現(xiàn)自動計量計費和控制 。 智能電表的結(jié)構(gòu)分類 目前，國內(nèi)智能電度表從結(jié)構(gòu)上大致可分為機電一體式和全電子式兩大類。智能電表通過用戶交費對智能 IC 卡充值并輸入電表中，電表才能供電 ，表中電量用完后自動拉閘斷電，從而有效地解決上門抄表和收電費難的問題。使之符合社會的發(fā)展需要，所以我選擇了基于單片機的智能電能表的設計。但是這種管理方式，給居民和管理人員帶來諸多不便，而且還存在著一些弊端。 隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，各地對于電能需求量也隨之急劇增加，電力已經(jīng)成為國家最重要的能源。 作為智能電網(wǎng)中最為基礎的設備之一，智能電表本身的節(jié)能技術也在不斷受到關注。電力公司利用智能電表向用戶發(fā)送電力相關信息，從而根據(jù)需求響應減少電力消費量。雖然智能電表和智能開關需要成本和安裝費用，但是可以控制對發(fā)電與配電設備 的投資。智能電表最初的安裝目的是提升遠程抄表、遠程開關等業(yè)務的效率。 關鍵詞：智能電表，數(shù)據(jù)采集電路， PCB 板，程序設計基于單片機的智能電表的設計 II Abstract With the rapid development of economy, people life level continuously improve, the traditional power grid already cannot satisfy the demand of modern society. Now, smart grid technology to flourish, as an important ponent of smart grid, smart meters also get great development. In the near future, smart meters will be installed on a national scale. So the smart meter technology research is of great practical significance. Traditional meters can only show the overall power consumption, but also need artificial meter reading, wasted a lot of manpower material resources. Smart meters research mainly in order to realize the realtime munication of supply and demand, the supplier can adjust the price according to demand load, the buyer can be regulated according to electricity power consumption. Ultimately reached peak cut and save electricity effect. The meter at present, and puts forward the overall design scheme of intelligent electric meter based on single chip microputer. This paper mainly pleted the following work: proposed the overall design scheme of smart meter data acquisition circuit was designed, using Protel DXP software to draw the schematic diagram and generated the PCB, welded the data acquisition circuit, using the Keil uVision2. Write the program. After debugging, the circuit board can accurately show the input of the effective value of voltage, current, power factor Angle and power in real time . Keywords: data acquisition circuit, PCB board, the program design基于單片機的智能電表的設計 III 目錄 摘 要 ...............................................................................................................I Abstract ......................................................................................................... II 目錄 .............................................................................................................. III 前言 ................................................................................................................ 1 1 智能電表的概述 ........................................................................................ 2 智能電表的定義 .............................................................................. 2 智能電表的 結(jié)構(gòu)分類 ...................................................................... 2 智能電表的工作原理 ...................................................................... 3 2 智能電能表的設計方法 ............................................................................ 5 智能電能表的硬件組成 .................................................................. 5 微處理器或微控制器 ............................................................... 6 傳感器 ....................................................................................... 6 信號調(diào)理 ................................................................................... 6 A/D 轉(zhuǎn)換器 ................................................................................ 6 D/A 轉(zhuǎn)換器 ................................................................................ 7 智能電能表的通信接口 ........................................................... 7 智能電能表的軟件設計方法 .......................................................... 8 智能電能表的抗干擾方法 ............................................................ 10 3 智能電能表的硬件設計 .......................................................................... 11 電能表概述 .................................................................................... 11 電能表的總體方案設計 ................................................................ 11 電能表的控制芯片 AT89C51 ....................................................... 13 單片微控制器、微處理器 ................................................. 13 AT89C51 各主要引腳功能： ................................................. 14 電能計量芯片 ................................................................................ 15 CS5460A 的性能 ..................................................................... 16 CS5460A 管腳說明 ................................................................. 16 基于單片機的智能電表的設計 IV CS5460A 外圍電路及供電電路設計 ..................................... 18 微控制器 AT89C51 與 CS5460A 的接口 .............................. 18 電源模塊 ................................................................................. 19 電壓電流采樣模塊 ................................................................. 20 顯示模塊 ........................................................................................ 20 八段數(shù)碼管顯示器 ..............................................