基于单片机的电表抄表系统毕业设计

SYS PRACTICE 系统实践智能电表是智能电网的智能终端，既具有传统电表的用电计量功能，又具有多种智能化功能。

目前的电表多是单向式的，也就是电表只与电力部门交换信息，用户则无法及时了解自己的用电情况。

而如果用户能及时了解自己的用电信息，则在一定程度上会提高节电意识，从而能在生活中节约用电，达到节能降耗的目的，有较大的现实意义[1]。

因此，本文研究和设计了具有用户端的智能电表系统，系统中的电能表能具有客户端，能实现电表与电力部门以及用户的双向通信与互联。

一、系统概述本文研究和设计的智能电表系统是以单片机为控制核心的一个系统，包括电表主系统和用户端系统两个部分。

电表主系统的结构框图如图1所示。

图1电表主系统结构框图本系统的主要核心是单片机AT89C52，电能采集芯片ADE7755将电能信号转化为脉冲输出到单片机，此脉冲的个数可以用来计量电能；使用存储器件AT24C02存储总用电量，即使停电，电能的相关数据也不会丢失；在时间计量上采用了时钟芯片DS1302；继电器模块在用户欠费或电力维修需要时，可以对用户进行断电；液晶显示屏上显示时间，年月日信息以及实时的电能信息；通信模块可以实现单片机系统与电网的通信，考虑到所选用的单片机只有一个串行通信口，所以增加了一块从单片机来实现电表与用户端的通信。

当电量发生变化时，主单片机通过I/O口通知从单片机，使从单片机存储的电量同步增加。

用户端系统的结构框图如图2所示。

本系统的主要核心也是单片机AT89C52，使用存储器件AT24C02存储总用电量，月初电量；时间计量上同样采用了时钟芯片DS1302，同时利用测温器件DS18B20进行室内温度的测量。

液晶显示屏上显示时间，年月日以及星期，同时显示当前室内的温度；当本月用电量超过相应阶梯电量的上限，会显示某一阶梯电量已满，请节约用电，并点亮相应的报警指示灯。

通过功能按键，可清除报警画面、进行本月用电量的查询以及调整时间信息。

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。

基于单片机的电表抄表系统摘要自动抄表是指采用通信和计算机网络等技术自动读取和处理表计数据。

发展电能自动抄表技术是提高用电管理水平的需要，也是网络和单片机技术迅速发展的必然。

采用自动抄表技术，不仅能节约人力资源，更重要的是可提高抄表的准确性，减少因估计或誊写而造成账单出错，使供用电管理部门能及时准确获得数据信息。

本例中介绍的抄表方案可方便移植到煤气表、水表等各种智能抄表系统。

本例抄表系统主要由主站端数据采集计算机、客户端基于单片机的抄表模块、计量电表三部分组成。

客户终端单片机模块和数据采集计算机通过RS-485串行通信口连接，实现数据传输。

本例中被测量的电表为威胜3型电表。

本例主要介绍客户端基于单片机的电表抄表终端的设计和实现方案在设计本例抄表系统时，以上功能均需要满足，其中主要部分是供电方式设计、数据掉电保护。

功能设计、终端抄表模块与数据采集计算机通信协议设计、实时时钟功能设计。

其中终端单片机抄表模块主要功能如下：采用三相四线（3ｘ220/380V）供电方式，在三相交流电压断一相或二相的条件下，交流电源能维持终端正常工作，并且系统具有备用电池供电功能;具有实时测量用户用电电量功能;具有掉电数据保护功能，能保存用户用电电量信息。

支持DL/T—645电表通信规约。

终端和数据采集计算机通过RS-485通信，终端和主站通信具备数据完整性认证机制以保。

终端具有实时时钟功能，并且有对时功能。

关键词：单片机；抄表系统；串行通信；Based on SCM meter meter-reading system东北林业大学毕业设计AbstractA utomatic Meter Reading, AMR Meter (where) refers to the communication and computer network technology such as Automatic Meter Reading and processing data. Energy automatic meter reading technology development is to improve the management level of electricity, network and the technology rapid development. Adopting automatic meter reading techniques, can not only save manpower resources, more important is to improve the accuracy of the meter, and transcribed estimated or electricity bill, make mistakes in a timely and accurate management department can obtain information. In this example the meter reading scheme can be introduced to gas meter, convenient wait for all sorts of intelligent long-distance meter reading system. The meter reading system mainly consists of the host computer and data acquisition based on SCM client module, measuring meter meter three components. Client terminal single-chip computer and data acquisition module by RS - 485 serial communication, data transmission. In this example the meter is measured in type - 3 meters.This major is introduced based on SCM client terminal of the meter meter in design and implementation scheme design of the meter reading system, above all, to meet function main part of power supply is designed, and data protection. Functional design, terminal meter data acquisition module and computer communication protocol design, functional design of real-time clock.One terminal chip meter main function modules are as follows:adopts three-phase four-wire (3x220/380V power supply, in three-phase) ac voltage phase or break a two-phase conditions, the ac power can maintain the normal work and terminal system has a backup battery power function.with real-time measuring electric power users.has the power to save data protection function, electricity power userssupport DL/T -- buttons meter communication protocols.terminal and data collecting computer through the rs-five 485 communication, terminal and host communication with data integrity in the authentication mechanism.terminal with real-time clock function, and a readier function.Keywords: SCM, The computer, Serial communication, C language,2目录摘要Abstract1 绪论 (1)1.1 本课题的研究背景 (1)1.2 电表抄表系统的国内外研究动态 (1)1.3 电表抄表系统的目的及意义 (3)2 系统的总体设计 (4)2.1 系统的组成 (4)2.2电表抄表系统的功能说明及论文要求 (4)2.3电表抄表的关键问题 (5)3系统的电路设计 (6)3.1 单片机简介 (6)3.2技术方面具体体现 (6)3.3 RS-232和RS-485穿行通信设计 (14)3.3.1串行通信的作用 (14)3.3.2技术方案 (15)3.4 通信协议设计 (15)3.4.1通信协议的作用 (15)3.4.2 技术方案 (16)3.5 抄表系统电路图 (19)4 软件的实现 (20)4.1串行通信的基础知识 (20)4.1.1串行通信的数据传输 (20)4.1.2串行通信的数据转换 (20)4.1.3串行通信协议 (22)4.2 RS-232和RS-485串行通信设计 (23)4.3系统通讯方式实现 (26)4.4掉电数据保护的软件实现 (27)4.5数传终端的软件实现 (27)4.5.1AT指令的调试 (26)4.5.2程序的设计 (27)5结论 (32)参考文献附录致谢11基于单片机的电表抄表系统1 绪论1.1 本课题的研究背景目前，我国城乡居民用户抄电表、水表和煤气表的方式基本上都是人工抄表，即由抄表人员每月逐户查抄水表、电表、煤气表。

基于CS5460单相电度表的测量的设计摘要随着城农网改造的逐步深入，各种各样的计量工具不断出现在市场上。

各种不同的计量工具所使用的计量方法也不一样。

该系统由前端电路调理模块，电能表芯片CS5460模块，单片机STC89C52模块，显示模块，存储模块等组成。

CS5460实现功率测量和用STC89C52单片机实现电能计量的方法是当下比较成熟的计算方法。

CS5460是一种带有串行接口的单向双向功率电能集成电路芯片，用它可以方便的组成多功能电子式电度表和分布式电能计量管理系统。

其中使用CS5460芯片设计的简单单相电度表可以用于工业现场的电量数据采集和简单的功率计算，使用CS5460芯片设计的数字电表适用于住宅用电计量的最精确，并具成本效益的电表方案，打开了电表设计的新领域，是下一代民用电表的理想产品和最好的工业解决方案。

目前我国高校学生公寓普遍采用限电措施来控制学校电能利用,公寓管理社会化后,限制学生用电将改为鼓励学生安全用电,从而将采用限制安全功率、限制基本电费、超量收费的形式。

关键词：CS5460芯片;STC89C52单片机；液晶显示模块；C51程序CS5460 single-phase meter based on the design of themeasurementAbstractWith the gradual deepening of rural power grids city, a variety of measurement tools continue to emerge on the market. A variety of different measurement tools are not the same measurement method used. The system consists of front-end circuit conditioning module, CS5460 chip energy meter module, microcontroller STC89C52 modules, display modules, memory modules and other components. CS5460 power measurement and the realization of single chip with STC89C52 energy measurement method is to present a more mature method. CS5460 is a single bi-directional serial interface with power power integrated circuit chip, it can be easily formed with multi-function electronic power meter and distributed energy metering management system. CS5460 chip design which uses a simple single-phase watt-hour meter can be used to power industrial field data collection and simple power calculation, using the CS5460 digital chip design for residential electricity meter measures the most accurate and cost-effective meter Program, designed to open new areas of the meter, the meter is ideal for the next generation of civilian products and the best industrial solutions. At present, China University Student Apartment commonly used power rationing measures to control energy use of schools, apartment management outsourcing, the restrictions on students use of electricity will be changed to encourage students to safe use of electricity, which will use the safe power limit, restrict basic electricity, excess charges Form.Key words：CS5460 chips； STC89C52 SCM； LCD Module；C51 Program目录一．引言 (1)1.1 电度表的作用 (1)1.2 电度表的发展 (1)1.3电度表的发展前景 (1)二．系统的总体设计思路 (2)三．系统硬件组成及介绍 (3)3.1 CS5460简介 (3)3.2 CS5460引脚分配及功能 (5)3.3 CS5460的功能 (6)3.4 CS5460寄存器配置 (8)3.5 CS5460的工作过程 (10)四．硬件电路设计 (11)4.1 前端电路调理模块 (13)4.2电能芯片CS5460模块 (14)4.3单片机STC89C52模块 (15)4.4液晶显示模块 (17)五．程序设计 (19)5.1 单片机C51程序设计的优点 (11)5.2 程序设计思路 (12)5.3 CS5460驱动程序 (13)5.4 CS5460的设置和启动 (15)5.5 读写CS5460 (16)5.6 结果显示程序 (17)六总结 (23)谢辞参看文献附录一．引言1.1电度表的作用电能表是我国电工仪表行业中产量最大的产品。

-摘要电表表示着人们日常用电的多少，现在每家每户安装的根本上是带有转盘的那种电表，它只能显示出用电总量。

假设想查看上个月的用电量，只能靠电费单计算得来。

现在已经是信息时代了，这种做法很显然跟不上社会潮流。

近几年来，社会提倡低碳、绿色经济和可持续开展，在这种思想的推动下，智能电表将会成为社会的潮流。

智能电表是在传统电表的根底上增加了自动化和智能化的功能，从而进一步提高电网的效率、提高供电的可靠性、电能的质量并且完善用电户的效劳，从而更好适应电力市场。

现在智能电网是全球电力部门研究和讨论的热点话题，智能电表是智能电网中的最重要的环节，它支撑着电网的信息化、自动化以及互动化等方面的实现。

微处理器是智能电表的最主要的核心器件。

它可以储存海量的检测数据，同时对测量出的结果进展分析、判断和处理。

本次设计是运用单片机STC89C52为微处理器、CS5460A 芯片进展电能测量和计算、X5045芯片作为外部存储、数码管进展显示进展设计的。

关键词智能电表；自动化；C51单片机；CS5460AAbstractElectricity meter means the number of people everyday electricity, and now every household is basically equipped with the kind of meter, which can only show the total amount of electricity. To see the power consumption last month, only by electricity single calculated. It is now the information age, and this approach is clearly not social trends.In recent years, the social promotion of low-carbon, green economy and sustainable development, in the promotion of this idea, smart meter will bee the trend of the society. Smart meter is automatic and intelligent function is added on the basis of traditional meter, energyefficiency so as to further improve the power grid, improve power supply reliability, power quality and perfect service of the users, in order to better adapt to the power market. Now the smart grid is a hot topic in the global power sector research and discussion, the smart meter is the most important part of smart grid, which support the realization of grid informationization, automation and interaction of.The microprocessor is the most important core device of the smart meter.. It can store vast amounts of detection data and analyze, judge and process the results of the measurement.. This design is the use of single-chip microputer STC89C52 and CS5460A chip for power measurement and calculation, X5045 chip as the external storage, digital tube display design.Key words Smart meterAutomation51 MCUS5460A目录摘要IAbstract I第1章绪论11.1智能电表的概念11.2智能电表的开展背景11.3智能电表的构造21.4智能电表的主要特点3第2章主要芯片的介绍42.1微控制器STC89C51单片机42.1.1 简介42.1.2 主要特性52.1.3 引脚功能62.2电能计量芯片CS5460A82.2.1 简介82.2.2 主要特征92.2.3 引脚功能102.3外部存放器X5045112.3.1 简介112.3.2 主要特性112.3.3 引脚功能122.4时钟芯片DS1302132.4.1 简介132.4.2 主要特性132.4.3 引脚功能142.574HC138译码器142.5.1 简介142.5.2 主要特性152.5.3 真值表152.6LED数码管15第3章总体设计方案163.1设计功能要求163.2智能电表的总体方案设计16 第4章硬件局部的组成184.1电压电流采样模块的设计194.1.1 电压调理电路204.1.2 电流调理电路204.2CS5460A的外部电路214.3数码管连接电路224.4组合键盘连接电路224.5EEPROM连接电路244.6时钟芯片DS1302连接电路24第5章软件局部的设计255.1主程序流程255.2CS5460数据交换方法265.3时钟芯片的读写流程285.4外部存放芯片的读写流程295.5按键扫描流程305.6数码管显示功能的实现31 结论32参考文献33致34附录35第1章绪论1.1智能电表的概念智能电表它是科技时代的新产物，它能够进展测量、数据处理，因此测量单元、数据处理单元是它的重要组成局部。

基于单片机的数字电能表设计数字电能表是测量电能并传递数据的电气装置。

它们通常采用单片机芯片来实现计算，并将其存储在内存中。

本文将介绍单片机数字电能表的设计方案。

1. 系统结构设计数字电能表的系统结构包括传感器、信号处理电路、单片机芯片、数字显示部分和通讯接口。

传感器用于测量电压、电流等信号并将其转换为电信号。

信号处理电路将采集到的模拟信号转换为数字信号并进行滤波和放大处理。

单片机芯片负责处理信号并实现计算，测量功率、电能、电量等。

数字显示部分将计算结果以数字形式展示出来。

通讯接口用于与计算机、集中抄表系统等外部设备进行数据通讯。

2. 系统功能设计数字电能表的主要功能包括：测量电量、功率、电流、电压等参数；统计电量、功率等负荷分布；完成智能电网的控制和管理；提供数据采集和远程通讯功能等。

3. 硬件设计3.1 传感器设计传感器主要包括电压、电流互感器以及电能表表芯等，其中电压互感器和电流互感器将采集到的电信号转换为电压信号和电流信号，电能表表芯则用于计量电能。

应选择准确可靠的传感器，以保证数字电能表的精度和稳定性。

3.2 信号处理电路设计信号处理电路主要完成信号转换、滤波和放大作用。

转换模拟信号为数字信号是数字电能表工作的前置条件。

采用滤波技术可有效降噪，提高系统稳定性。

应选择具有较高增益、较低噪声、抗干扰能力强的运放等器件。

3.3 单片机设计单片机芯片是数字电能表的核心部分。

MCU通常采用单片机，具有高精度、运算速度快、易于编程、易于扩展等优势。

应根据用户需求选择不同类型的MCU，如8位单片机、16位单片机等。

3.4 数字显示部分设计数字显示部分是数字电能表中的另一个重要组成部分。

可通过数码管、液晶显示屏、LED显示等形式直观地显示电能、功率、电压等参数。

应选择可靠、耐用、能够满足用户需求的显示器件。

3.5 通讯接口设计通信接口可采用RS485通讯、光纤通讯、以太网通讯等形式。

RS485通讯是数字电能表中应用最广泛的通信方式，稳定性好、通讯距离远。

毕业设计（论文）题目名称：基于单片机的数字电能表设计就读学校：河南工学院专业：工业自动化学生姓名：指导教师：中原工学院继续教育学院2016年4月基于单片机的数字电能表设计The design of digital watt-hour meter based on single chip microcomputer就读学校：河南工学院专业：工业自动化学生姓名：指导教师：2016年4月摘要19世纪三四十年代，中国人民的照明途径还是主要由煤油灯为主，而在经济飞速发展的，科技产品日新月异的今天，电的应用已经深入中国人民的日常生活。

电灯、冰箱、空调等等，统统都与电有着密切的关系。

电在当今社会不可或缺，同样也涌现出了对电量的计量，从而出现了电能表这一计量仪表。

电能表的发展历程主要是由最初的单一费率电能表到如今的复费率电能表。

这与我国的多费率用电政策有关，旨在消峰镇谷，平衡用电。

同样，在现在科技飞速发展，各种电器，仪表都逐渐趋近于自动化、人性化和智能化。

而这些电气设备大都含单片机或者是CPU控制器。

在本次设计中将智能化技术融入电能表中，电能表作为重要的计量仪表，准确性、稳定性都是很重要的。

而数字电能表具有精度高、测量准确、读数直观、使用方便等优点。

本设计以AT89C51单片机为核心，以逐次比较型A/D转换器ADC0809、八段数码管为主体，构造了一款简易的数字电能表，能够实现同时测量8路0.00～5.00V的直流电压，最小分辨率为0.02V。

关键词：AT89C51；ADC0809；数字电能表；八段数码管ABSTRACTThirties and 19th century, the Chinese people's way of illumination is mainly composed of kerosene lamp is given priority to, and with the rapid economic development, science and technology products with each passing day today, the applications of electricity have the Chinese People's Daily life. Lights, refrigerator, air conditioner and so on, all has close relationship with electricity. Electricity is essential in today's society, and also emerged for the measurement of the power, thus appeared the watt-hour meter measuring instrument. The developing course of watt-hour meter is mainly composed of a single rate, initial watt-hour meter in today's complex rate watt-hour meter. This is associated with rate more electricity policy of our country, aimed at peak valley town, balance of power. Also, in what is now the rapid development of science and technology, all kinds of electrical appliances, instrument has gradually tend to be automated, humanization and intelligent. But most of these electrical equipment including microcontroller or CPU controller.We will integrate the intelligent watt-hour meter in the design of watt-hour meter as important measuring instrument, the accuracy, stability is very important. And digital watt-hour meter with high precision, measurement accuracy, reading the advantages of intuitive and easy to use. This design USES AT89C51 single-chip microcomputer as the core, to compare successive type A/D converter ADC0809, eight digital tube as the main body, constructed A simple digital watt-hour meter, can be achieved at the same time measuring 8 road from 0.00 V to 5.00 V dc voltage, minimum resolution of 0.02 V.Keywords: AT89C51；ADC0809；Digital watt-hour meter；Eight digital tube目录第1章绪论 (1)第2章总体方案选择 (2)2.1方案一：由数字电路及芯片构建。

基于单片机的智能电表的设计摘要公共事业收费自动化和小区物业管理智能化等领域的技术开发和应用越来越受到人们的重视,本文研究旨在提供一种利用低压电力供电网络,低成本高可靠地实现公共事业收费自动化和小区物业管理智能化的技术应用。

本次设计基于单片机AT89C51是以微处理器或微控制器芯片为核心的可以存储大量的测量信息并具有对测量结果进行实时分析、综合和做出各种判断能力的仪器。

一般具有自动测量功能，强大的数据处理能力，进行自动调零和单位换算功能，能进行简单的故障提示，具有操作面板和显示器，有简单的报警功能。

关键词：单片机AT89C51AbstractTechnique of transmitting data via power line (PL), a new technique developed in recent years ,is used to automatism the free collecting system in public service and the management of uptown service. This article discussed the advantage , disadvantage and the current state of the power line carrier communication. The advantage, method and current state of using spread spectrum technique in power line communication are discussed.This design based on the single-chip AT89C51is a microprocessor or microcontroller chip as the core can store large amounts of information and measurement with the measuring results real-time analysis, comprehensive and make a judgment apparatus. The general automatic measurement function, powerful data processing capability, automatic zero adjustment and unit conversion function, can carry on the simple troubleshooting tips, the operation panel and the LCD, a simple alarm function.Keywords: single-chip, AT89C51目录摘要 (I)Abstract....................................................................................................... I I 目录.............................................................................................................. I II 前言. (1)1 智能电能表概述 (2)1.1 智能电能表的概念 (2)1.2 智能电能表的典型结构 (2)1.3 智能电能表的主要特点 (3)2 智能电能表的设计方法 (4)2.1 智能电能表的硬件设计方法 (4)2.1.1 微处理器或微控制器 (5)2.1.2 传感器 (5)2.1.3 信号调理 (5)2.1.4 A/D转换器 (5)2.1.5 D/A转换器 (6)2.1.6 智能电能表的通信接口 (6)2.2 智能电能表的软件设计方法 (7)2.3 智能电能表的抗干扰方法 (9)3 智能电能表的硬件设计 (10)3.1 电能表概述 (10)3.2 电能表的总体方案设计 (10)3.3 电能表的控制芯片 (12)3.3.1 AT89C51主要特性为： (12)3.3.2 AT89C51各主要引脚功能： (13)3.4 电能计量专用芯片 (14)3.4.1 CS5460A的性能 (14)3.4.2 CS5460A管脚说明 (15)3.4.3 CS5460A外围电路及供电电路设计 (17)3.4.4 微控制器AT89C51与CS5460A的接口 (17)3.4.5 电源模块 (18)3.4.6 电压电流采样模块 (18)3.5 液晶显示芯片与AT89C51的接口 (19)3.5.1 SMS0601的接口信号说明 (20)3.5.2 SMS0601与AT89C51的接口 (20)3.6 按键组功能及与AT89C51总线口的连接 (21)3.7 SPI接口型EEPROM与AT89C51的接口 (22)3.7.1 X5045管脚分布 (22)3.7.2 X5045功能描述 (23)3.7.3 X5045硬件连接 (24)3.8 时钟模块 (24)3.8.1 DS13O2的引脚分布见图3.10。

说明：毕业设计（论文）模版（理工类学生用）燕山大学毕业设计（论文）基于单片机的电能表自动抄表系统设计燕山大学毕业设计（论文）任务书学院：系级教学单位：说明：如计算机输入，表题黑体小三号字，内容五号字。

本任务书一式二份，教师、学生各执一份。

摘要摘要公共事业收费自动化和小区物业管理智能化等领域的技术开发和应用越来越受到人们的重视,本文研究旨在提供一种利用低压电力供电网络,低成本高可靠地实现公共事业收费自动化和小区物业管理智能化的技术应用. 在本文介绍了一种基于MSP430单片机的复费率单相电能表的主电路及通信接口电路,给出了其具体电路,采用AD7755作为专用电量测量芯片以保证测量脉冲数的准确性,硬件日历时钟及参数存储采用总线器件以减少电路连线。

综合设计使电能表的工作可靠性得到大大提高。

同时对系统的软件设计和可靠性设计也作了介绍。

关键词单片机, 远程抄表, AD7755燕山大学本科生毕业设计（论文）AbstractTechnique of transmitting data via power line (PL), a new technique developed in recent years ,is used to automatize the free collecting system in public service and the management of uptown service. This article discussed the advantage , disadvantage and the current state of the power line carrier communication. The advantage, method and current state of using spread spectrum technique in power line communication are discussed. The main control and communicating interface circuits of the multi-rate watt-hour meter based on MSP430 single chip is discussed in detail in this paper. The principle of the multi-rate watt-hour meter is also introduced. The measuring of watt-hour has higher accuracy by the special AD7755. Addresses and data of the clock/calendar and data storage circuits are transferred serially via the two-line bidirectional I2C bus which simplifies circuit and enhances the reliability. Software and reliability design of this system are also mentionedKeywords: Single chip; Remote recording; AD7755目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.1.1自动抄表的发展现状 (1)1.1.2 研究成果 (3)第2章自动抄表系统概述 (3)2.1自动抄表系统结构说明 (3)2.1.1电能表 (4)2.1.2网络通讯 (4)2.1.2数据交换设备 (5)2.2系统的选择 (6)2.2.1几种常见的系统组合方式 (6)2.2.2 常见抄表方式的优缺点 (6)第3章系统的工作原理 (8)3.1电能表系统结构 (8)3.1.1时钟电路设计 (9)3.1.2电能计量电路 (10)3.1.3 液晶显示电路 (10)3.1.4 串行接口 (11)3.2数据集中器的结构原理图 (12)3.2.1集中器硬件电路的设计 (13)3.2.2与IC卡抄表器的接口电路 (13)3.2.3 电源模块 (14)3.3数据采集器的设计 (14)3.3.1数据采集器的结构原理图 (14)燕山大学本科生毕业设计（论文）3.3.2数据采集器的硬件电路设计 (14)第四章系统软件设计 (19)4.1电能表的软件设计 (19)4.1.1 软件设计思想 (19)4.1.2 软件程序框图 (19)4.1.3 系统抗干扰设计 (20)4.2数据其中器的软件设计 (20)4.2.1 主程序设计 (20)4.2.2 电源管理程序的设计 (21)4.3数据采集器的软件设计 (23)4.3.1主程序 (23)4.3.2通讯中断子程序 (24)4.3.3存储器操作子程序 (26)4.3.4延时自程序 (26)结论 (26)参考文献 (27)附录1 (28)附录2 (29)致谢 (30)（输入章及标题）第1章绪论1.1 课题背景自动抄表技术（Automatic Meter Reading）是将数据自动采集、传输和处理应用于电能供用与管理系统中的一项新技术。

本文介绍的是数字电压表的发展背景和利用单片机，A/D 转换芯片结合的方法设计一个直流数字电压表。

它的具体功能是:最高量程为 200V，分三个档位量程，即2V，20V，200V，可以通过调档开关来实现各个档位，当测得电压的数值小于1V时，系统会自动的将电压数值转换为以mV为电压单位的电压值，并且通过按键的方法能够测得后五秒的平均电压值。

单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算术运算，逻辑运算，数据传送，中断处理)的微处理器(CPU)。

随着单片机技术的飞速发展，各种单片机蜂拥而至，单片机技术已成为一个国家现代化科技水平的重要标志。

单片机可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。

单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，可以软件控制来实现，并能够实现智能化，现在单片机控制范畴无所不在，例如通信产品，家用电器，智能仪器仪表，过程控制和专用控制装置等等，单片机的应用领域越来越广泛。

本毕业设计的课题是"简易数字电压表的设计"。

主要考核我们对单片机技术，编程能力等方面的情况。

观察独立分析，设计单片机的能力，以及实际编程技能。

本课题主要解决A/D转换，数据处理及显示控制等三个模块。

控制系统采用AT89C52单片机，A/D转换采用TLC2543。

关键字介绍:单片机，AT89C52，A/D 转换，TLC2543，数据处理This paper is the background of the development of digital voltmeter and using single chip computer, A/D conversion chip design method of the combination of the party A dc digital voltmeter. It is the specific function of: supreme range for 200 V, divide a gear range, namely 2 V, 20 V, 200 V, can switch to achieve each by shifting gear gear, when the voltage of the numerical less than 1 V, the system will automatically will convert to mV voltage values for the voltage is the voltage unit, and through the key method can measure five seconds after the average voltage.MCU is a kind of integrated circuit chip, using the technology with large scale data processing ability (such as the art operations, logic operations, data transfer, interrupt handling) of the microprocessor (CPU). With the rapid development of the single chip microcomputer, all kinds of single chip in great Numbers, microcontroller technology has become a national modernization level of science and technology.SCM can complete modern industrial control alone for the intelligent control function, it is the greatest feature of single chip microcomputer. Single-chip microcomputer control system can be replaced by complex electronic circuit or before digital circuit consists of the control system system, can control software to achieve, and to realize intelligent, now single-chip microcomputer control category is everywhere, such as communication products, household appliances, intelligent instruments, process control and special control device and so on, the application field of single chip microcomputer more and more widely.This graduate design topic is "simple digital voltmeter design". We mainly examine of single-chip processor technology technique, the programming ability, etc. Observe independent analysis, design of the single chip microcomputer ability, and the actual programming skills.This subject mainly to solve A/D conversion, data processing and display control and so on three modules. The control system adopts AT89C52 single chip microcomputer, A/D conversion using ADC0809.Keywords: A single-chip microcomputer, AT89C52, A/D conversion,ADC0809, data processing目录摘要 (1)Abstract (2)目录 (3)第一章数字电压表简介 (4)1.1设计背景 (4)1.2设计意义 (5)第二章数字电压设计两种方案简介 (6)2.1 由数字电路及芯片构建 (6)2.2 由单片机系统及 A/D 转换芯片构建 (6)第三章单片机简介及本设计单片机的选择 (7)3.1 常用单片机的特点比较及本设计单片机的选择 (7)3.2 本设计使用的单片机的简介 (7)第四章各种显示器件的介绍和选择 (8)4.1 常用显示器件简介 (8)4.2 1602液晶的参数资料 (8)第五章模数(A/D)转换芯片的选择 (11)5.1 常用的A/D芯片简介 (11)5.2 模数(A/D)芯片 TLC2543 的资料 (11)引脚说明: (12)第六章总体设计 (14)6.1 技术要求 (14)6.2 设计方案 (14)第七章硬件电路系统模块的设计 (15)7.1 单片机系统 (15)7.2 输入电路 (15)7.3 A/D 转换芯片与单片机的连接 (16)7.4 1602 液晶与单片机连接 (16)7.5 键盘与单片机的连接如下 (17)第八章系统软件的设计 (18)8.1 汇编语言和 C 语言的特点及选择 (18)8.2 主程序设计 (18)第九章系统的调试 (26)9.1 硬件调试 (26)9.2 软件调试 (26)第十章总结与展望 (27)参考文献 (28)第一章数字电压表简介数字电压表(Digital Voltmeter)简称DVM，作为智能仪表的一种，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量(直流输入电压)转化成不连续，离散的数字形式并加以显示的仪表，传统的指针式电压表功能单一，精度低，不能满足数字化时代的需求采用单片机的数字电压表，精度高，抗干扰能力强，可扩展性强，集成方便。

毕业论文：基于单片机的数字电能表设计|基于单片机的数字电能表毕业设计**大学远程教育本科生毕业论文（设计）中文题目基于单片机的数字电能表设计学生姓名 *** 专业电气工程及其自动化层次年级专升本学号JD17030306009 指导教师 *** 职称讲师学习中心**市教师进修学校**学习中心[44] 成绩20XX年4月13日摘要随着中国经济的腾飞，人民生活水平的提高，对电能的需求日益增长，之前传统单一的费率政策已经不能满足需求，电网开始采用新的用电政策，用来平衡高峰用电和低谷用电，保证电网的安全稳定运行。

这就对电能表提出了新的要求，如今单片机技术已经广泛应用在各个领域，其有着价格低廉、技术成熟、运行安全稳定等优点，如今单片机控制的电能表逐步取代了传统的电能表。

根据题目要求，本设计采用STC单片机作为主控芯片，对线路实行单相测量，能实现实时测量电流、电压有效值和瞬时功率。

电能表带有报警功能，可自行设置报警阈值，超过阈值蜂鸣器报警，从而保护电路。

电能表采用模块化设计，采集部分分为电流采集模块，电压采集模块，功率因素采集模块，通过单片机自带的A/D转换器转换成可以处理的数字信号，经过单片机内部程序运算实现对电力参数的实时测量显示功能；单片机最小系统集成了LCD显示模块，通过LCD可实时查看电力参数；电源模块为双路输出，为单片机模块与采集模块分别提供5V与+-12V的稳定直流。

软部分带有设置中断，可随时设置报警值，并根据采集数据转换成可读电力参数。

关键字：单片机；电能表；电力参数；实时显示；报警Abstract With rapid development of Chinese economy, people"s living standards improve and the demand for energy growing day by day.Thetraditional single rate policy has been unable to meet the demand.Inthis case ,the grid started the new electricitypolicy to balance peak power and low electricity, guarantee the safe and stable operation of powergrids.Thisraise a new demand for electric energy meter ,now SCM technology has been widely used in various fields.It has the advantages of low price, mature technology , safe and stable, and now the electric energy meter whichcontrolled by single chip microputer gradually replaced the traditional electric energy meter.According to the requirements of the topic, this design uses STC microcontroller as the main control chip, the circuit implementation of single phase measurement, can achieve real-time measurement of current, voltage effective value and instantaneous power.Theelectric energy meter has the function of alarming, which can set the alarm threshold, if this threshold is exceeded, super buzzer will alarm, so that can protect the circuit.Electricenergy meter based on modular design, collecting part is divided into current collecting module, voltage acquisition module, and the power factor of the acquisition module, through the MCU built-in A / D converter that convert the digital signals which can handle, through the internal procedures in the microcontroller operation of electric power parameter measurement display function.MCUminimum system integration of the LCD display module, through the LCD real-time view of the power parameters; power module for the dual output, for the microcontrollermodule and acquisition module respectively 5V and +-12V to provide a stable DC.Thesoftware part is equipped with an interrupt, which can set the alarm value at any time, and can be converted into a readable power parameter according to thecollected data. Keywords: microputer; electric energy meter; electrical parameter; real-time display; alarm 目录摘要 I ABSTRACT II1 绪论11.1 课题背景11.2 发展情况11.2.1国际发展情况11.2.2国内发展情况21.3 发展趋势 31.4 课题研究基本要求 31.5 本章小结 42 电能表电力参数与芯片选择 52.1 互感器 52.2 电能参数的测量 52.2.1电压电流有效值 52.2.2功率计算 52.3 主控模块的选择 62.4 显示模块 72.5 AD转换 72.6 本章小结 7 3 硬部分 83.1 硬整体结构 8 3.2 主控芯片12c5a60s2 9 3.2.1STC12c5a60s2最小系统设计 9 3.3 LCD1602显示模块10 3.3.1LCD1602内部存储结构11 3.3.2初始化设定LCD1602指令11 3.3.3读写数据12 3.4 电流采集模块14 3.4.1 I-V变换部分电路：143.4.2电压跟随器：15 3.4.3精密整流滤波15 3.5 电压采样电路17 3.5.1运放采样17 3.5.2电压跟随器18 3.5.3精密整流滤波18 3.6 电源模块19 3.6.1桥式整流电路20 3.6.2稳压芯片电路20 3.7 功率因素检测电路21 3.7.1电路原理22 3.7.2时间相位换算22 3.8 本章小结22 4 软设计23 4.1 软思路23 4.2 显示程序23 4.3 主程序24 5调试25 5.1 硬调试25 5.2 软调试25 6 结论26 谢辞27 参考文献28 附录一基于单片机的数字电能表设计电路原理图29 附录二基于单片机的数字电能表设计电路PCB图 32 附录三基于单片机的数字电能表设计C语言程序 351 绪论1.1 课题背景电出现在人类历史不过几百年的时间，但其发展之广泛，速度之快是人们意想不到的，这对电能表提出了每个时代不同的需求，人们最开始的时候使用的是电解化学电能表进行计费，而后发明的电磁感应电能表使用了将近一个世纪，虽对其做了诸多改进，技术成熟，但如今已难以满足时代的需求。

学号：密级：本科毕业论文基于单片机的数字电能表设计院系名称：专业名称：电气工程及其自动化学生姓名：指导老师：郑重声明本人呈交的学位论文是由本人在导师的精心指导下，独立学习、研究、设计出来的成果，论文中的所有文字、数据、图片资料、表格真实可靠，都由本人亲自撰写。

据本人所知，论文中除文中已经注明引用的内容外，不包含他人享有著作权的内容。

对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，都已经在文中以明确的方式标明。

本学位论文的知识产权归属于培养单位。

本人签名：日期：摘要随着电力需求的急骤上升，电能表作为计量电量的主要工具，设计出功能更多、准确度更高的电能表对于节约用电有极其重要的意义。

本文采用单片机作为主控芯片，该电能表具有精度高、准确等优点，有很好的实用开发价值。

数字电能表的诞生打破了传统电子测量仪器的模式和格局。

它显示清晰直观、读数准确，采用了先进的数显技术，大大地减少了因人为因素所造成的测量误差事件。

数字电能表是把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式，并加以显示的仪表。

数字电能表把电子技术、计算技术、自动化技术的成果与精密电测量技术密切的结合在一起，成为仪器、仪表领域中独立而完整的一个分支，数字电能表标志着电子仪器领域的一场革命，也开创了现代电子测量技术的先河。

本设计以单片机为开发平台，控制系统采用AT89C51单片机，A/D转换采用ADC0832。

系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便进行8路其它A/D转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。

简易数字电能测量电路由A/D转换、数据处理、显示控制等组成。

关键词：数字电能表；AT89C51；硬件合成ABSTRACTWith the rapid rise in electricity demand, power meter as the main tool for measuring power, design functionality, accuracy for higher energy meter is of extremely important significance to conserve electricity. This article uses as the main control chip, the energy meter has the advantages of high accuracy, accuracy, and has great practical value. Digital meter, which breaks the traditional patterns and patterns of electronic measuring instruments. It shows the clear, accurate readings, using advanced digital technology, greatly reduced due to human factors measurement error caused by the event. Digital meter is converts continuous analog not digital forms of continuous, discrete, and display instruments. Digital meter results of electronic technology, computing, automation technology and precision measuring technology closer together, become independent in the field of instruments, meters and complete a branch digital meter marks a revolution in the field of electronic devices was a pioneer of modern electron measurement technology. The design based on single-chip microcomputer for the development platform, control system with AT89C51 microcontroller, a/d converter using ADC0832. System can ensure the realization of requirements of functionality, can also be convenient 8-channel a/d converter measurement, remote measurement result transmission extension. Simple digital energy measurement circuit controlled by the a/d conversion, data processing, display and so on.Key word: Digital electrical energy table; AT89C51；Hardware synthesis目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1选题的背景与意义 (1)1.2电能表的研究现状与发展趋势 (1)1.3主要研究内容 (1)第2章系统总体设计方案 (3)2.1电能表的分类 (3)2.2电能测量的原理 (4)2.3数字电能表的工作原理 (4)2.4硬件总体设计方案 (5)第3章系统硬件设计 (7)3.1 AT89C51单片机系统 (7)3.1.1 主要参数 (7)3.1.2 引脚功能说明 (7)3.1.3 单片机最小系统 (8)3.2 ADC0832芯片 (10)3.3电源模块 (11)3.4实时时钟电路模块 (12)3.5显示模块 (13)3.6存储模块 (14)3.7电流电压采样模块 (15)第4章系统软件设计 (16)4.1软件介绍 (16)4.2系统软件方框图 (16)第5章总结与展望 (17)参考文献 (18)致谢 (19)第1章绪论1.1选题的背景与意义当今社会，人们的生活水平越来越高，科技也在不断的发展和进步，生活中无时无刻不存在电，随着电网技术的不断发展，传统电表无法有效解决的电能计量、电能计费纠纷这一问题，智能数字电表必将给我们带来新的惊喜。

随着我国经济的飞速发展，对电量里的要求日益增大，在不同时段用电量出现 很大的不平衡状况，为了解决这一问题，多费率电能表应育而生，这种电能表对不 同时段的用电量采取不同的计费标准，以实现削峰填谷，有利于提高我国电网的使 用效率，更能合理的利用电力资源。而这种电能表就需要用模拟或者是数字电路来 实现电能计量了。
巢湖学院 2016 届本科毕业论文（设计）
1 绪论
1.1 电能表的介绍和发展状况
简单来说，电能表就是一种用来测量电能的仪表，又名千瓦时表、火表等。按 用途分有工业用表和民用表、最大需量表、和分时计费表；按工作原理和结构分有 电子的、机电一体的、感应的；按安装接线方式分有直接接入的、间接接入的；按 接入电源性质有交流表、直流表；按用电设备分有单相、三相三线、三相四线电能 表等等。
这次设计只是对电能表的分时计费功能的一个模拟实现，在整个模 拟的过程中，分为六大块来处理，分别是：AD 转换模块、逻辑计算模 块、按键检测模块、设置模块、显示模块、存储模块。如果真正要做出 一个实用的电能表，还需要后续的进一步研究。
关键词：数字电能表；单片机 AT89C51；液晶显示
I
基于单片机的数字电能表的设计
Design of the Digital Watt-hour Meter Based on Single Chip Microcomputer
Abstract
Power is the social production and people's life must be one of the important energy, along with our country's science and technology progress and economic development, constantly improve people's living standard, the power and is closely related to People's Daily life, electricity demand has risen sharply.The intelligent electric meter is inevitable trend.

摘要智能电表在传统电能表地基本功能上新增了自动化功能和智能化功能，智能电表内部带有功能较强地 MCU（微控制器单元），具备双向通信、双向计量和强大地控制功能.本次设计地主要内容是以单片机为核心，具备双向多费率计量、用户控制、数据双向通信、防窃电功能等多种智能化功能地智能电表.其是以微处理器或微控制器芯片(如单片机)为核心地可以存储大量地测量信息并具有对测量结果进行实时分析、综合和做出各种判断能力地仪器.智能电能表一般具有自动测量功能，强大地数据处理能力，进行自动调零和单位换算功能，能进行简单地故障提示，具有操作面板和显示器，有简单地报警功能.智能电能表是以微处理器或微控制器芯片(如单片机)为核心地可以存储大量地测量信息并具有对测量结果进行实时分析、综合和做出各种判断能力地仪器.智能电能表一般具有自动测量功能，强大地数据处理能力，进行自动调零和单位换算功能，能进行简单地故障提示，具有操作面板和显示器，有简单地报警功能.关键字：自动化功能、智能化功能、芯片AbstractSmart meters on the basic functions of the traditional energy meter new automation capabilities and intelligent features, smart meters with a more powerful internal MCU (microcontroller unit), with two-way communication, two-way metering and powerful control functions. The main content of the design of the microcontroller as the core, with two-way multi-rate measurements, the user control, two-way data communication, anti-tampering features a variety of intelligent features smart meters. The smart meter is microprocessor or microcontroller chip (SCM) as the core can store large amounts of measurement information and real-time analysis of the measurement results, and make a variety of instrument of judgment. Smart meter generally have simple measurement functions, powerful data processing capability, auto-zero and unit conversion function, simple fault tips, operator panel and display, alarm function.The smart meter is microprocessor or microcontroller chip (SCM) as the core can store large amounts of measurement information and real-time analysis of the measurement results, and make a variety of instrument of judgment. Smart meter generally have simple measurement functions, powerful data processing capability, auto-zero and unit conversion function, simple fault tips, operator panel and display, alarm function.Keyword：Automation functions, intelligent features, the chip第一章综述1.1电能表地发展史随着社会生活中工业、农业、商业以及居民生活地用电需求日益增长，人们对电能地交易日益频繁，电能表是衡量电能交易数额地计量器具，其技术性要求很高，既要求准确、更要求稳定，并保证长期可靠.1880年美国人爱迪生利用电解原理制成了直流电能表(即安时计).自1885年交流电地发现和应用给电能表地发展提出了新地要求，交流电能表从此应运而生.意大利科学院地物理学家弗拉里斯(Ferraris) 在1888年提出用旋转磁场地原理来测量电能量，即在一个可转动地导体上作用两个同频率但空间和相位不同地交变磁场，导体就能旋转.由此，交流感应式电能表又称作弗拉里表.当时，在美国电工技术学校有位教师也利用同一原理制造出感应式电能表地模型.这些理论和模型都是交流电能表雏形地萌芽.1889年，匈牙利岗兹公司一位德国人布勒泰制作成总重量为36.5kg地世界上第一块感应式电能表.从此，感应式电能表在电能计量应用中占据了极其重要地位.这块感应式电能表地电压铁芯重6kg，由于它没有单独地电流铁芯，因此电压铁芯总地电抗就必需做得很大，体积也就很大了.为了减少尺寸和重量，人们开始研究把电压与电流磁路分开，采用了独立电流铁芯，从而大大缩小了其体积.另外，在解决内相角地问题上，还使用过人工线路和合成磁场地方法.到1890年以后出现了带电铁芯地电能表，然而转动元件仍是一铜杯，反作用力矩地产生是依靠交流电磁铁.直到十九世纪末期才逐步开始采用直流磁铁，降低了旋转速度，增加了力矩，采用浇铸零件，改进了计数机构，同时采用了一个圆盘代替了原来一个盘一个杯地转动元件，并且使用铝盘来代替铜盘.在二十世纪很长地一段时期内，感应式电能表发展方向主要是在缩小体积和改善工作性能方面.二十世纪初，感应式电能表就得到了飞速发展.1905年出现了增加非工作磁路改进90°地方法，使电能表地各项参数有了很大提高.而后，随着一些性能较好地高导磁材料地出现，大大地减轻了电能表地重量并缩小了其体积，每只表地质量降到了 1.5～2kg，而且降低了其功率消耗.从三十年代开始，电能表采用铬钢、铝镍合金代替原来地钨铜，并通过降低电能表转盘地转速来降低其损耗，同时改善了电能表地负荷特性.当时，国外地感应式电能表地过负荷能力达到600％以上，而且采用双宝石轴承和磁力轴承，使电能表寿命长达15～30年.感应式电能表地突出优点就是结构简单、操作安全、维修方便、造价低廉，但是它也存在地许多缺点，如：准确度低、适用频率窄、功能单一等等.至此，感应式电能表在电能计量中已经得到了广泛地应用.随着微电子高新技术和电子工业地高速发展以及用电负荷特性地不同，对电能计量精度提出了新地要求，电子式电能表越来越显示出其优越性.由于机械感应式电能表地驱动线圈地低频窄带电磁特性，即对于基波外地各次谐波功率信号难以转换成等比例地驱动力矩，因而造成感应式电能表对非线性负荷、冲击负荷地计量误差较大问题.机械感应式电能表地精度低、非线性负荷计量误差大和难以实现各种功能地诸多缺点，造成感应式电能表发展停滞不前.随着电能表拥有着容易实现多功能、高精度、便于自动抄表及具有先进通讯接口等诸多功能扩展需要，促使各种新型地电子式电能表迅速发展.即使一些机电一体式地特种电能表，例如：分时多费率（TOU）电能表、有脉冲输出地电能表、多路最大需量表、预付费电卡电能表和电力定量器，它们采用感应式电能表作基表，同时应用电子电路来实现新地功能.在二十世纪六十年代末，日本衫山桌先生发明了时分割乘法器并且提出了其功率测量原理，实现了全电子化电能计量装置，并由日本横河株式会社生产了2885型数字功率变换器，受到全世界地关注.在这个原理基础上我国研制出单相和三相电子式数字功率电能标准表.随着电子技术地进一步发展，模拟-数字转换技术和大规模集成电路地逐步完善，促使各种性能和各种功能地电子式电能表逐步成为电能计量地主力军，尤其是多功能电能表地智能化功能日趋完善.近年，在国外电子式电能表发展非常快，芬兰、瑞典、挪威等北欧各国以及法国、英国、德国、西班牙、比利时和意大利等西欧许多国家，其工商用户计费电能表已实现100%电子化.居民用户地计费电能表也正在逐步电子化过程中，如法国2001年起已停止购买安装感应式电能表；意大利在2005年已经将全部感应式电能表更新为自动抄表地电子式电能表；英国目前已有80%居民计费用表为电子式电能表.现在上海电网65%以上地居民使用了电子式电能表.在我国，电力生产对计划调度、经济调度要求愈来愈高.电力生产地特点是发、供、用电同时完成，因此，电能作为一种不可储存商品地流通使用过程中，对其准确计量有其特殊性.为调节负荷用电时段，以解决日渐突出地电力供求矛盾，在不增添设备，不扩大设备容量地前提下，主要通过两种方法来解决：一是通过行政手段，在用电高峰时限、拉电；二是通过经济手段，实行分时电价，即提高用电高峰时段电能地售价，降低用电低谷时段电能地售价.为此，电力部门广泛地使用有多个计度器能在不同费率时段内记录交流有功或无功电能地复费率电能表.2003年，国家在保持电价总水平基本稳定地前提下，大力推行峰谷分时计电价，鼓励用户合理移峰填谷用电.同时，要求完善两部制电价制度，扩大多功能表应用范围，为多费率和多功能电能表带来了广阔地应用空间.复费率多功能电能表地出现，目前正处于感应式机械电能表向电子式电能表地转变过程中，其基本上分为机械式、机电一体式及全电子式三种.其中，全新地全电子式复费率电能表则改变了传统地感应式电能表地外形，并具独特地多功能优势.自2000年开始，上海电网率先在国内推广应用复费率分时电能表，即实行居民电费分时记度——单相两费率电能表(黑白表)用地双步进电机控制驱动专用集成电路，用两个机械记度器分别显示白天和黑夜地用电量.当前电能表正向着全电子式、多功能、具有标准通讯接口以及远程抄控功能地方向发展.1.2智能电能表地典型结构从结构上来说，智能电能表是一个专用地微型计算机系统，它主要由硬件和软件两部分组成.硬件部分主要包括信号地输入通道，微控制器或微控制器及其外围电路、标准通信接口、人机交换通道，输出通道.输入通道和输出通道用来输入输出模拟量信号和数字量信号，它们通常由传感器元件、信号调理电路、A/D转换器、D/A转换器等组成.微控制器及其外围电路用来存储程序、数据并进行一系列地运算和处理，通常包括程序存储器、数据存储器、输入输出接口电路等组成.人机交换通道是人与仪器相互沟通地主要渠道，它主要由键盘、数码拨盘、打印机、显示器等组成.标准通信接口电路用于实现仪器与计算机地联系，以使仪器可以接受计算机地程控指令，目前用于智能电能表地通信接口主要有GPIB、RS-232C等.智能电能表地软件部分主要包括监控程序和接口管理程序两部分.其中监控程序面向仪器面板键盘和显示器，通过键盘操作输入并存储所设置地功能、操作方式与工作参数。

成教学院毕业论文题目基于单片机的智能电表的毕业设计论文专业电气工程及其自动化（本科）姓名学号二O 年月日毕业论文评语姓名班级学号题目正文字数18166 字指导教师评语：评定成绩20 年月日指导教师基于单片机的智能电表设计摘要随着经济的快速发展，人们生活水平不断地提高，传统的电网已经不能满足现代社会的需求。

现在智能电网技术蓬勃发展，作为智能电网的一个重要组成部分，智能电表也得到很大发展。

在不久的将来，智能电表必将在全国范围内安装。

所以智能电表技术的研究具有重大的现实意义。

传统电表只能显示总体用电量，而且需要人工抄表，浪费了大量的人力物力。

智能电表的研究主要为了实现供需双方的实时通信，供方可以根据需求负荷调节电价，需方可以根据电价调节用电量。

最终达到削峰填谷，节约用电的效果。

本文针对电表现状，提出了基于单片机的智能电表的总体设计方案。

本文主要完成以下工作：提出了智能电表总体设计方案，设计了数据采集电路，运用Protel DXP软件绘制了原理图及生成了PCB板，焊制了数据采集电路板，运用Keil uVision2编写了程序。

经过调试，电路板能较准确地显示输入的电压、电流的有效值，他们的功率因数角以及实时功率。

关键词：智能电表，数据采集电路，PCB板，程序设计AbstractWith 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 component 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 real-time communication 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 microcomputer.This paper mainly completed 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目录摘要 (I)Abstract ......................................................................................................... I I 目录.............................................................................................................. I II 前言. (1)1 智能电表的概述 (2)1.1 智能电表的定义 (2)1.2 智能电表的结构分类 (2)1.3 智能电表的工作原理 (3)2 智能电能表的设计方法 (5)2.1 智能电能表的硬件组成 (5)2.1.1 微处理器或微控制器 (6)2.1.2 传感器 (6)2.1.3 信号调理 (6)2.1.4 A/D转换器 (6)2.1.5 D/A转换器 (7)2.1.6 智能电能表的通信接口 (7)2.2 智能电能表的软件设计方法 (8)2.3 智能电能表的抗干扰方法 (10)3 智能电能表的硬件设计 (11)3.1 电能表概述 (11)3.2 电能表的总体方案设计 (11)3.3 电能表的控制芯片AT89C51 (13)3.3.1单片微控制器、微处理器 (13)3.3.2 AT89C51各主要引脚功能： (14)3.4 电能计量芯片 (15)3.4.1 CS5460A的性能 (16)3.4.2 CS5460A管脚说明 (16)3.4.3 CS5460A外围电路及供电电路设计 (18)3.4.4 微控制器AT89C51与CS5460A的接口 (18)3.4.5 电源模块 (19)3.4.6 电压电流采样模块 (20)3.5 显示模块 (20)3.5.1 八段数码管显示器 (21)3.5.2 数码管与AT89C51的接口 (22)3.6 按键组功能及与AT89C51总线口的连接 (22)3.7 SPI接口型EEPROM与AT89C51的接口 (23)3.7.1 X5045管脚分布 (23)3.7.2 X5045功能描述 (24)3.7.3 X5045硬件连接 (25)3.8 时钟模块 (26)3.8.1 DS13O2的引脚分布见图3.10。

毕业设计（论文）基于单片机的电力线远程抄表系统设计摘要随着国民经济和电力事业的迅速发展，一户一表制已基本普及，企业级的电力负荷监测、控制系统已在一些地区投入使用，取得了较好的效果。

但低压电力用户由于数量多，地域分布广，电力公司的抄表工作量相当大。

因此采用新的技术手段，利用本地和远程自动抄表技术，完成自动抄表并达到实时监控电能表计的目的，同时减少人工上门抄表、数据输入等繁杂又容易出错的劳动，提高工作效率，真正做到用电管理自动化，远程集中抄表系统就成为电力公司解决抄表问题的一种选择。

本文旨在提供一种利用低压电力供电网络、低成本、高可靠地实现公共事业收费自动化和小区物业管理智能化的技术应用。

本文讨论了数据采集器和数据集中器的软硬件设计，并对低压电力线网络的特性等进行了分析。

在分析扩频通信的基本原理的基础上，较详细地介绍了电力载波远程抄表系统的具体实现方案，包括硬件模块和管理软件。

关键词低压电力线网络集中抄表集中器远程抄表精选文档AbstractWith the development of economy, the consumption of electrical power has greatly increased. Because of the great amount and widespread of the power consumers, the workload of meter reading becomes burdensome. Remote Concentrated Meter Reading System is a good solution for this problem. AMRS can help us reduce the workload of meter reading improve work efficiency and realize the management automatization.Technique of transmitting data via power line(PL)，a new technique developed in recent years，is used to automotive the free collecting system in public service and the management of uptown service o This article discussed the advantage,disadvantage and the current state of the power line carrier communication. The advantage，method and current state of using spread spectrum technique in power line communication are discussed. Then the characteristic of low voltage power network was also compendious analyzed 。

引言我国城市居民住宅的水、电、煤气等生活能耗计量收费工作多采用逐月入户验表收费方式，不仅耗费大量人力，而且对居民生活也是一种干扰，有时还给不法分子入室犯罪以可乘之机。

随着改革的深入，住宅商品化的发展，住宅单元个性化和独立性的增强，这种能耗计量收费方式愈来愈显得与社会发展不相适应。

另一方面，随着科学技术的进步和人们物质文化生活水平的提高，住宅中的家用电器数量、种类、容量日益增加，相应地水、电、煤气等生活能耗量也将显著提高。

同时国家建设部在居民住宅的有关技术规定中已明确要求3表（水表、电表、煤气表）必须出户。

鉴于上述情况，建立住宅抄表自动系统成为当前住宅建筑技术，尤其是智能型住宅建筑中不可缺少的重要组成部分，具有十分重要的实践意义。

目前，电子水表、电子煤气表、电子电表的远程抄表系统日趋成熟。

抄表自动系统基本原理是采用计算机技术，通过专用设备对3表进行远距离的自动抄录。

一般通过数据采集器对表计的脉冲进行记数，然后传输控制器将信号送至计算机中心，由计算机对数据进行处理、显示、存储、打印，再通过与银行联网，实现自动收费。

控制中心可显示小区内主要设备的运行状况，并可通过软件控制设备，使设备运行于最经济合理的模式中。

当设备发生故障时，控制中心发生声光报警并通知管理人员处理事故。

本次课题是设计基于AT89C51的电集中抄表，面向的对象主要是感应式电能表是在该电能表的基础上将其改装为具有自动抄写、仿盗电，报警以及自动断电等功能的新型集中抄表。

1.集中抄表系统的发展及概况1.1电集中抄表系统自动抄表（Automatic Meter Reading-AMR）是指采用通讯和计算机网络等技术自动读取和处理表计数据。

发展电能自动抄表技术是提高用电管理水平的需要，也是网络和计算机技术迅速发展的必然。

在用电管理方面，采用自动抄表技术，不仅能节约人力资源，更重要的是可提高抄表的准确性，减少因估计或誊写而造成帐单出错，使供用电管理部门能及时准确获得数据信息。