基于单片机的智能抄表系统

智能化测控应用系统设计报告

目 录

1前言...............................................................................................................................1

2总体方案设计...............................................................................................................2

2.1方案比较...............................................................................................................2

2.1.1方案一...........................................................................................................2

2.1.2方案二...........................................................................................................3

2.2方案比较及选择...................................................................................................4

3单元模块设计...............................................................................................................5

基于单片机的远程智能电表抄表系统设计

远程抄表技术是一个集电能表数据采集、传输、存储、共享等功能于一体,以达到为客户、电力企业的电费、计量等数据应用部门服务的自动化系统。本文以当前电能计量与抄表系统的发展背景为依据,提出了基于单片机的远程智能抄表系统。

自动抄表改变了以往人工抄表的服务方式,实行无人查表,由物业管理公司或供给公司在控制中心集中抄收,避免了因人工抄表所造成的错抄、漏抄、估抄、抄表时间跨度大、工作效率低、存在安全隐患等弊端。既节省了人力物力,也提高了安全性。

本文主要设计完成了以AT89C52单片机为控制核心,具有电量测量和数据通信功能的智能型电能表,为了实现智能电能表的各种功能,在硬件设计中采用了多种芯片,并提出了多种基于单片机的自动抄表系统网络结构。硬件设计主要设计模块如下：(1)智能电能表计量模块中的单相电量计量芯片ADE7755和三相电量计量芯片ATT7026与单片机的接口电路。

(2)数据采集器、数据集中器接口电路设计。在软件设计部分主要实现了智能电能表的主程序和部分重要功能程序流程设计。

在最后对系统的干扰进行了分析,并在硬件和软件上提出了抗干扰措施,着重分析了智能电能表误差产生的来源和误差调整的方法。

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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。软件部分带有设置中断，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 第 II 页

Abstract

With rapid development of Chinese economy, people's living standards improve and the

demand for energy growing day by day. The traditional single rate policy has been unable to

meet the demand. In this case ,the grid started the new electricity policy to balance peak

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。应根据实际使用需求进行相应的选择。