基于单片机的数字电度表的设计

基于单片机的数字电压表设计一、引言在电子测量领域中，电压表是一种常用的测量仪器，用于测量电路中的电压值。

传统的模拟电压表由于精度低、读数不便等缺点，逐渐被数字电压表所取代。

数字电压表具有精度高、读数直观、抗干扰能力强等优点，广泛应用于工业自动化、电子设备检测、实验室测量等领域。

本文将介绍一种基于单片机的数字电压表设计方案，详细阐述其硬件电路设计、软件编程实现以及系统性能测试。

二、系统总体设计方案（一）设计要求设计一款基于单片机的数字电压表，能够测量 0 5V 的直流电压，测量精度为 001V，具有实时显示测量结果的功能。

（二）系统组成本数字电压表系统主要由以下几个部分组成：1、传感器模块：用于将输入的电压信号转换为适合单片机处理的电信号。

2、单片机模块：作为系统的核心，负责对传感器采集到的数据进行处理和计算，并控制显示模块显示测量结果。

3、显示模块：用于实时显示测量的电压值。

三、硬件电路设计（一）传感器模块选用 ADC0809 作为模数转换芯片，它具有 8 个模拟输入通道，可以将 0 5V 的模拟电压转换为 8 位数字量输出。

（二）单片机模块选择 AT89C51 单片机作为控制核心，它具有 4K 字节的 Flash 程序存储器和 128 字节的随机存取数据存储器。

（三）显示模块采用液晶显示屏（LCD1602）作为显示器件，它能够清晰地显示数字和字符信息。

四、软件编程实现（一）编程语言选择使用 C 语言进行编程，C 语言具有语法简洁、可移植性强等优点。

（二）主程序流程主程序首先进行系统初始化，包括单片机端口初始化、LCD1602 初始化、ADC0809 初始化等。

然后启动 ADC0809 进行模数转换，读取转换结果并进行数据处理，计算出实际的电压值。

最后将电压值发送到 LCD1602 进行显示。

（三）模数转换子程序ADC0809 的转换过程通过控制其启动转换引脚（START）和读取转换结束引脚（EOC）来实现。

时 间是 数字 电能 表一 个非常 重要 的参 考
Hale Waihona Puke 数 据 ，主 要 是 记 录 所 耗 电 能 的 时 刻 ，对 于有 效
【关键词 】单 片机 数字 电能表 设计
监 控 电 能 的使 用 情 况 有 着 重 大 的 意 义 。 由 于
８０Ｃ５ｌ内部的时钟精确度不够 ，因此本 设计 中
图 ２： 系 统 整体 电路 原 理 图
２．４ 停 电抄 表 电路 模 块设 计
本 设 计 中 为 了 保 证 停 电 时 系 统 的 核 心 部 分仍 能正常 工作，采用 的是 ３．６Ｖ的锂 电池与 低 功 耗 稳 压 芯 片 相 配 合 的 方 式 作 为 系 统 的 后 备 电源 。 当停 电 需 要 查 表 时 ， 可 以通 过 按 键 将 系 统中断Ｉ唤醒，数字 就会显示在液晶屏上 。停 电 时与正常供电时所采用的 电源形式不一样。为 了 实 现 这 两 者 之 间 的 切 换 ． 我 们 将 电 源 开 关 电 路经过 的稳压 芯片的 电压控制 在 ３．３Ｖ左右 ， 而电池供 电的电压控制在 ３Ｖ左右 ，再将 肖特 基二极管连接 在两个电路的输出端。在正常供 电 的时 候 由 于 二 极 管 不 可 以反 响 导 电 而 被 切 断 供 电；在停 电时 ，开关 电源的输 出电压为 ０，
１系统工 作原理
当今 电力 自动 化 的程度 逐渐 提 高，越 来 越 多 的居 民 区已经 实现 了远 程抄 表系 统 的使 用 。近 年来，为 了适应峰谷 电价 不同的需要， 分时 数 字 电 能 表 产 生 了 。它 可 以 分 别 计 量 峰 ， 谷 。 平 三 个 时 段 的 用 电 量 ， 对 不 同 时 间 的 用 电量 采 取 不 同 的 计 价 方 式 。 发挥 电价 调 节 的作 用 ，将 电力资源进行合理的应用 。数字 电表分 为 电能计量 模块和电能数据处理及通讯模块这 两个方面 。电能计量模块是通过使用 电能计量 芯片来记录 是否有 电能产生 ，电压 ，电流值 ， 功率等 数据 。然后再将采集到的数据传递到 电 能数据处理模 块。该模块将处理后 的数据储存 到 Ｆｌａｓｈ芯 片 中 ，将 电能 数 据 显 示 在 液 晶屏 上 。 整体框 架如 图 ｌ所示 。

102程序员之家此设置时自动发出警报的功能。

近些年，单片机技术发展迅速，在各种电子产品中都占有一席之地。

市面上关于单片机的种类型号也数不胜数。

本文设计数字电度表的核心控制模块选用的是单片机8051。

它的功能特点主要是处理器运行速度快，振荡器工作效率高；内部存储器容量大，可以满足本电表的存储需求。

它的基本工作原理是与数字电度表的各模块相连，将电能计量模块采集到的电量传到电量显示模块进行显示。

并利用自身的烧制程序控制时钟芯片在电量显示模块中实时显示系统时间，可以自由设置电量上限，并在超出此设置时控制系统自动发出警报。

3.3 电量显示模块数字电度表的电量显示模块，顾名思义，就是显示系统的用电量、电费、实时时间等信息。

本模块主要由两个重要部分组成：LCD1602显示器和DS1302时钟芯片。

LCD1602是市面上比较常见的，应用比较广泛的一种极低功耗的液晶显示器件，它具有显示质量高、重量轻、寿命长，字迹清晰美观等特点，是设计数字电度表的一种很好选择。

DS1302一种高性能、 低功耗的实时时钟芯片，它的主要功能是实时提供秒、分、时、日、星期、月和年的时间信息。

3.4、电能供应模块电能供应模块的主要功能是为数字电度表系统板上的其他模块提供+5V 电压。

它的重要组成部分是三端稳压器7805。

它主要有两种工作方式。

一种是大家比较常见的，在日常生活中接触也比较多的插盘式电源供应方式。

这种方式主要通过通过7805三端稳压器得到5V 的直流电源，供给系统其它模块工作。

另一种是从学生电脑的USB 接口获取＋5V 电源，只要用相应配套的USB 线，便可以方便地从电脑主机获取＋5V 直流电源。

4 研究小结以上就是本文所研发的基于单片机的数字电度表在电能监测系统中的设计。

本在技术方面还存在很大的不足，希望读者且看且思考。

另外，笔者希望，新型的电能监测系统可以真正投入运行，积极响应国家的节能减排政策，为当代大学生敲响电能节约的警钟。

摘要语智能抄表系统是利用当代微机技术、数字通讯技术及计量技术完美结合，集能耗计量、数据采集、数据处理于一体，将城市居民能耗信息及综合处理相结合系统。

该系统使公用事业部门及物业管理部门从根本上减轻人工上门抄表繁杂劳动。

准确而便捷收费系统，既可节省人力，又可减少相关事业部门及客户之间纠纷，不但能提高管理部门工作效率，也适应了现代用户对缴费新需求。

本文充分利用了居民住宅现有电表资源和通讯资源，借助RS-485通讯便利，建立了集底层电表层、中层数据集中层以及上层上位机人机界面管理一体智能远程抄表系统。

该系统选用了单片机作为中央处理单元，具有硬件简单、功能强大、可移植性强、安装及维护方便、环境适应能力强、成本较低等特点。

但是，由于条件和测试手段限制，本系统还需要在实用环境进行检验，针对使用过程中出现硬件和软件问题来进行系统升级，最终实现硬件和软件固化，形成比较成熟抄表系统产品。

虽然论文作了大量研究设计工作，但整个远程抄表系统设计是一个相当大系统工程，由于时间和条件限制，论文只作了其中一部分研究工作，仍存在一些问题需要今后去研究解决。

随着技术工作者不断努力，不久就会有更趋完善方案出现。

本文提供了一种基于GPRS网络电表远程自动抄表系统设计原理和实现方案，简要介绍了GPRS技术基本知识，描述了GPRS无线传输应用于电表远程抄表实现方法。

通过实际应用，获得了理想效果。

关键词：GPRS；DTU；Internet；电表目录摘要 (I)引言 (3)第一章系统组成 (4)1.1数据中心主站 (4)第二章产品功能 (6)第三章抄表方法 (8)3.1 居民用户抄表系统 (8)3.2 大集团用户抄表系统 (8)第四章系统功能 (10)第五章技术指标 (11)第六章变电站抄表系统 (12)第七章组网实施 (13)第八章系统安全 (15)8.1 IP 过滤技术 (15)8.2 身分授权和密码认证体系 (15)8. 3 数据安全加密通道 (15)第九章抄表系统管理软件设计 (15)9．1系统要求及功能结构 (15)9.2 Client／Server结构 (16)9.3 SOL Server数据库 (17)9.4用VisuaI C++开发SOL Server (18)9.5数据库系统设计原则 (18)9.6Autometer数据库设计 (19)第十章通讯实现 (22)结束语 (23)参考文献 (24)引言在电力抄表系统中，很多必须无人值守设备或监测点，不适合搭建有线通讯网络。