单相多用户多功能智能化电能表设计与实现

单相智能电能表设计近年来，智能电能表作为现代电力系统中的重要组成部分，逐渐受到人们的关注和重视。

单相智能电能表起到了电能计量和数据采集的作用，具备了遥程抄表、遥程控制、需量管理等功能。

本文将探讨单相智能电能表的设计原理和关键技术。

一、设计原理单相智能电能表的设计原理主要分为电能计量和通信采集两部分。

电能计量：智能电能表通过当前电流和电压的采样，经过一系列运算处理，得到有功功率、无功功率和视在功率等计量参数。

其中，有功功率通过乘积表算法得到，无功功率通过反相积分算法和功率因数得到，而视在功率则是有功功率和无功功率的矢量和。

通信采集：智能电能表通过内部集成的通信模块和遥程服务器进行数据传输。

通信模块可以选择有线通信或无线通信，有线通信主要包括RS485、Modbus等协议，无线通信则主要接受GPRS、NB-IoT等技术。

通过通信模块，智能电能表可以实现数据的遥程抄表、遥程控制、需量管理等功能。

二、关键技术1. 电流、电压采样技术：智能电能表需要对电流和电压进行采样，以得到准确的计量参数。

为了提高采样的精度，设计中常接受电流互感器和电压互感器，以降低对系统的干扰和安全隐患。

2. 运算处理技术：基于采样得到的电流、电压数据，通过一系列的运算处理，可以得到准确的有功功率、无功功率和视在功率等计量参数。

为了提高运算处理的速度和精度，可以接受DSP（Digital Signal Processor）等专用芯片进行计算。

3. 通信技术：通信模块是实现智能电能表遥程抄表、遥程控制、需量管理等功能的关键。

有线通信模块可选择RS485总线和Modbus协议进行数据传输，无线通信模块则可以选择GPRS、NB-IoT等技术进行数据传输。

通过通信模块，智能电能表可以与遥程服务器进行数据交互。

4. 数据安全技术：为了保证数据的安全性和防止黑客攻击，智能电能表需要在通信过程中加密数据、验证数据的完整性，并设置访问权限等措施，确保系统的稳定和可靠。

单相智能电表【篇一】单相智能电表的组成和工作原理单相智能电表是一种具有智能化功能的电力计量设备，它能够实时采集电力信息并进行在线监测、统计和管理，为用户提供准确、可靠的用电数据，同时也为电力管理部门提供良好的数据支持。

那么单相智能电表是如何实现这些功能的呢？本文将为您介绍单相智能电表的组成和工作原理。

1. 单相智能电表的组成单相智能电表一般由电测电路、信号处理单元、通讯模块和数据存储模块等主要部分组成。

具体来说，其主要组成包括以下几个方面：（1）电测电路电测电路是单相智能电表中最重要的组成部分，它能够实现电压、电流、功率等电参数的实时采集和测量，采集到的数据将被传输到信号处理单元进行处理和分析。

（2）信号处理单元信号处理单元一般由微处理器、存储器、时钟和算法等组成，其主要功能是实现电能计量、数据存储和通信控制等操作，同时也能够对电力数据进行分析和管理。

（3）通讯模块通讯模块使单相智能电表具有了远程通讯功能，其主要作用是与能源管理系统进行数据交换，实现电表数据的传输和远程抄表、管理等操作。

通讯模块的类型包括GPRS、CDMA、以太网等多种形式。

（4）数据存储模块数据存储模块是单相智能电表中用来存储电力数据和用户信息的部分，常用的存储容量为512KB。

2. 单相智能电表的工作原理单相智能电表的工作原理可以归纳为三个步骤：采集电力数据、处理电力数据和控制电力数据。

（1）电力数据采集单相智能电表的电测电路可以对电压、电流、功率等电参数进行实时采集和测量，采集到的数据将被传输到信号处理单元进行处理和分析。

（2）电力数据处理信号处理单元能够对电力数据进行防伪验证、电能计量、数据存储和通信控制等操作，同时也能够对电力数据进行分析和管理。

（3）电力数据控制通过通讯模块，单相智能电表可以与能源管理系统进行数据交换，实现电表数据的传输和远程抄表、管理等操作，也可以通过关机指令、限流指令等方式对电能进行控制，以确保电网的安全和稳定。

单相智能电表设计方案首先，为了实现准确的电能计量，我们需要选用高精度的电能表芯。

这个芯片应该能够测量电流、电压和功率因数，并结合运算，实时计算出功率和电能的值。

我们可以选择一款集成度高、精度高、功耗低的芯片，比如TI的MSP430系列芯片。

此外，还应加入防止非法盗电的措施，例如使用高精度的电流互感器检测负载变化，当检测到异常的用电情况时，及时报警或停电。

其次，为了实现通信功能，我们可以选择无线通信和有线通信两种方式。

无线通信可以采用常见的蓝牙、Wi-Fi或NFC等协议，使得电表能够与用户的手机或电脑进行数据交互。

有线通信可以采用RS-485、以太网等方式，使得电表能够与电力公司的数据采集终端或用户的集中管理系统进行通信。

这样一来，电表就可以及时上传用电数据，电力公司或用户就可以远程实时监测用户的用电情况，并进行用电计费和管理。

另外，为了实现数据处理和显示功能，我们可以在电表内部集成一块处理器和显示屏。

处理器可以处理来自电表芯片的原始数据，并计算出有用的用电参数，比如电流、电压、功率、功率因数等。

它还可以将计算出的数据进行存储和处理，比如存储用电数据的历史记录、进行用电特征分析等。

显示屏可以显示当前的用电参数和历史数据，以及一些警告或提示信息，比如电量超标、功率过载等。

此外，还可以设计一个简单的操作界面，供用户设置一些用电限制或查询用电信息。

最后，为了提高电表的可靠性和安全性，我们可以在电表内加入一些保护设备和防护措施。

比如，可以加入过流保护、过压保护、欠压保护等电气保护设备，以防止因负载过大或电源波动而导致电表的损坏或误差。

此外，还可以加入密码锁、防篡改电路等防护措施，以阻止非法操作和数据篡改。

综上所述，单相智能电表的设计方案主要包括电能计量、通信、数据处理和显示等功能。

通过选择合适的芯片、通信方式、处理器和显示屏，加入保护装置和防护措施，可以设计出一款性能稳定、功能全面、安全可靠的单相智能电表。

山东科技大学信息与电气工程学院单片机在电力系统中的应用多用户电能表设计姓名＿＿＿＿学号＿＿手机Email专业电气工程及其自动化＿班级指导教师及职称＿＿公茂法教授＿＿开课学期至＿学年＿学期提交时间年月日摘要：本文主要设计一个多用户电子式单相电能表，以C8051F360单片机为核心，配备电能变换模块、LED显示模块、存储芯片等功能模块，实现对8户的用电情况进行集中检测、循环显示。

采用查找资料、protel画原理图、软件调试等方法，最终实现了电能计量、数码管显示、掉电存储等功能。

关键词：AD7755电能测量芯片 C8051F360单片机 LED数码管 24C16存储芯片目录引言 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。

一设计任务及要求 (4)1.1硬件设计 (4)1.2软件设计 (4)1.3设计的主要要求： (4)二设计原理 (4)2.1系统方案 (4)2.2 设计总论 ........................................................................................ 错误！未定义书签。

2.3 设计方案框图 (5)三硬件电路设计 (5)3.1硬件设计总述 (5)3.1.1 单片机电路部分 (9)3.1.2 稳压电源 (5)3.1.3光电隔离电路 (10)3.1.4 AD7755相关电路 (5)3.1.5 24C16设计方案 ................................................................. 错误！未定义书签。

3.2 本章小结 ........................................................................................ 错误！未定义书签。

新型多功能单相智能电表研究与设计作者：陈启健来源：《电子技术与软件工程》2017年第07期摘要电表发展的过程与信息技术发展有着密切的联系，目前我国每天用电量和耗电量都是极大的，因此需要使用与电网系统融为一体的电表，这样可以满足精准抄表和远程控制的要求。

因此，在原有电表的基础上进行设计，实现新型多功能单相智能电表的全面使用。

本文主要针对新型多功能单相智能电表的设计原理，软件设计，硬件设计抗干扰设计等内容进行详细的分析，从而为我国新型多功能智能电表的发展提供一点助力和帮助。

【关键词】新型多功能单相智能电表设计原理软件设计硬件设计抗干扰设计目前我国单向智能电表的应用逐渐在普及，作为电力系统的终端，不再独立于电网系统之外，而是利用电网数据传输系统，实现了远程操控，精准读数和抄数的功能，及时的交换数据信息，并且进行存储，保证数据记录的准确性。

因此，本文主要针对新型多功能单相智能电表的设计和研究进行分析，主要针对设计新型多功能单相智能电表的设计原理、软件设计、硬件设计以及系统的抗干扰的设计进行详细的分析，从而促进我国的新型多功能单相智能电表的发展。

1 新型多功能单相智能电表设计原理新型多功能单相智能电表的设计原理是依据测量原理进行设计的。

首先，测量原理主要是依据电表信号输入的方式的不同会产生一定的误差值，关系到信号的精准度，所以，需要选择精准的电力数据采样的方式。

信号输入方式有两种，分别是电阻采用和互感器。

而一般选择的采用方法为同步采样，或者是准同步采样，还可以选择非同步采样。

由于采样方法的定义可以了解到，同步采样是非同步采样的一种特殊采样方法，就是当非同步采样变化周期为零的时候，就会变为同步采样。

因此，新型多功能单相智能电表的数据采样一般采用的就是非同步采样定理，并且需要对电参数进行计算，从而平衡和控制影响新型多功能单相智能电表采样的因素，确保数据采集的真实有效性。

2 新型多功能单相智能电表硬件设计新型多功能单相智能电表硬件设计主要包括了四个部分，第一部分是信号采集计量模块，第二部分是MCU数据存储模块，第三部分是显示按键及报警模块，第四部分则是通信接口。

毕业设计设计题目单相电能表的设计与实现学生姓名学号专业班级指导教师院系名称计算机与信息学院2015 年月日目录摘要 (1)Abstract (2)1 绪论 (3)1.1 课题背景和意义 (3)1.2 电能表的发展历史和现状 (3)1。

2。

1 电能表的发展历史 (3)1。

2.2 电能表的研究现状 (3)1。

3 本文研究内容 (4)2 电能表工作原理及ADE7755介绍 (6)2.1 电能表工作原理 (6)2.2 ADE7755介绍 (7)2。

2。

1 外部引脚及功能说明 (7)2。

2。

2 功能简介及功能框图 (9)2。

2.3 ADE7755工作原理 (11)3 电能表的硬件设计 (12)3.1 控制系统设计 (12)3。

1。

1 单片机AT89C51简介 (12)3.1。

2 最小单片机系统设计 (13)3.2 电能计量模块设计 (14)3.3 LCD1602显示模块设计 (15)3.3。

1 LCD1602工作原理 (15)3.3。

2 LCD1602电路设计 (15)3。

4 数据存储模块设计 (16)3.4.1 24C02简介 (16)3。

4。

2 数据存储电路设计 (17)3.5 电源模块设计 (18)3。

6 PCB图 (19)4 电能表的软件设计 (20)4.1 软件开发环境简介 (20)4。

2 主程序模块 (21)4.3 按键扫描中断子程序 (22)4.4 LCD1602显示程序 (23)5 设计结果及分析 (25)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)单相电能表的设计与实现摘要：随着我国近年来经济技术的快速发展，企业和居民对电能的需求越来越大。

但是传统的机械式电表计费单一、计量误差较大、寿命较短,已经不足以满足人们的需求,所以开发一款寿命长、计量精准的多功能电子式电能表就成为一种必然趋势.本文主要是基于芯片ADE7755设计的一种针对于普通家庭用户使用的电子式单相电能表。

该设计采用高精度电能计量芯片ADE7755来计量用电量，并使用51单片机来控制整个电路。

单相多费率电能表的智能化管理及监控系统设计摘要：随着能源管理的不断发展和科技进步，单相多费率电能表的智能化管理及监控系统设计已成为一个热门的研究领域。

本文旨在探讨如何设计一种智能化的管理及监控系统，以提高对单相多费率电能表的管理效率和准确性。

1. 引言单相多费率电能表是一种用于测量消费者用电的仪表，它能够根据电力公司制定的不同电价时间段，对电能进行准确计量和费率切换。

然而，传统的管理和监控方式在效率和准确性上存在一些不足，为此，开发一种智能化的管理及监控系统是十分必要的。

2. 智能化管理系统设计2.1 数据采集智能化管理系统需要通过数据采集来获取电能表的实时数据。

可以采用无线通信技术或有线通信技术，以便及时接收到电能表的抄表数据和电能消耗情况。

2.2 数据存储和处理采集到的数据需要存储和处理，以便实现对用电情况的分析和管理。

可以利用云计算技术将数据存储在云服务器中，然后通过数据分析算法对数据进行处理和挖掘，为用户提供用电量分析、异常检测等功能。

2.3 远程控制智能化管理系统还应该具备远程控制的功能，使用户可以通过手机App或电脑终端对电能表进行远程控制。

例如，用户可以通过远程控制系统来实现远程抄表、查询电能消耗情况、设置电能表的费率切换等。

3. 智能化监控系统设计3.1 实时监测智能化监控系统应该能够实时监测电能表的工作状态和电能消耗情况，以便及时发现异常情况并进行处理。

可以利用传感器技术对电能表进行监测，当电能表发生故障或异常时，系统能够及时报警并提醒相关人员进行处理。

3.2 远程监控智能化监控系统需要具备远程监控功能，使电力公司或维护人员能够随时随地通过互联网对电能表进行监控和管理。

远程监控系统可以实时显示电能表的抄表数据、状态和用电情况，同时还能提供远程操作电能表的功能。

3.3 数据分析和报告智能化监控系统还应该具备数据分析和报告功能，以便对用电情况进行分析和评估。

可以利用数据挖掘和机器学习算法对电能消耗情况进行分析，为电力公司提供用电趋势、负荷预测等报告，以便优化能源管理和节约电能消耗。

多用户电子式单相电能表设计【摘要】多用户电子式单相电能表采用单片机作为中央处理器，每块电能表可对多达24 户的用电情况进行集中检测、循环显示。

各户的用电量可以就地读取。

多用户电子式电能表采用了“分户用电、集中检测”的方式，与传统感应式电能表相比，有效地提高了电能计量的准确性，而且整机体积小、质量轻、安装方便。

【关键词】多用户;电子式;单相电能表一、AD7755设计方案AD7755是美国模拟器件公司生产的用于功率测量或电能计量的专用集成电路，是目前电子式电子表的核心芯片之一。

1.主要特性●高精度●具有平均有功功率脉冲输出口（F1、F2）●具有瞬时有功功率脉冲输出口（CF）●负向有功功率指示●在电流通道中具有可编程增益放大器（PGA）●电源监控功能●内置2.5V的电压基准值（典型值：55ppm/℃）●单电源工作，低功耗●CMOS工艺2.内部结构和工作原理内部结构框图如图1所示：图1AD7755是一个24脚的芯片，内部结构框图如图1所示。

从图中可以看出，AD7755由模数转换电路（ADC）和信号处理电路两部分组成。

ADC二部分包括电流采样通道和电压采样通道。

电流采样通道有可编程增益放大器（PGA），它分为xl、x2、x8、X16四档。

电压监控单元和基准电压源单元电路也在此部分。

两个通道的16位ADC分别对负载电流和电压信号进行模数转换。

信号处理部分包括相位补偿网络、HPF、乘法器、LPF及数字一频率转换器等。

由于AD7755对采样的两路模拟信号先进行模数转换，然后再相乘，故在外界环境恶劣的条件下仍可保证良好的性能指标和长期的稳定性。

AD7755的各项指标均满足IEC1036或GB/T 17215-1998标准要求。

二、+5V稳压电源电源是电能表设计的重要部分，其设计的好坏对整个系统的性能有较大影响。

本设计使用的稳压电源是由MC7805实现的，输入电压220V，输出电压+5V 。

集成三端稳压器稳压精度高、工作稳定可靠、外围电路简单、容易设计和制作、体积小、重量轻、成本低、维修简单。

单相多功能电能表的智能化管理与运维研究在现代社会中，电能表是电力系统中不可或缺的一部分。

随着科技的不断发展，智能化管理与运维成为电能表领域的热门研究课题之一。

本文将探讨单相多功能电能表的智能化管理与运维，包括其意义、技术应用及未来发展方向。

首先，单相多功能电能表的智能化管理与运维具有重要的意义。

随着电力系统的发展，电能表不再只是简单完成电量计量的功能，而成为电力系统中的信息节点。

智能化管理与运维可以提高电能表的性能和功能，实现远程监控、数据采集和故障诊断等功能，从而提高电力系统的效率和安全性。

其次，技术应用是单相多功能电能表智能化管理与运维的关键。

目前，人工智能、物联网、云计算和大数据等技术被广泛运用于电能表的智能化管理与运维中。

人工智能可以通过模式识别和学习算法，实现对电能表数据的智能分析和预测，提高故障检测和预防的能力。

物联网技术可以实现电能表与其他设备、系统之间的互联互通，实现数据的实时传输和共享。

云计算和大数据技术可以存储和处理庞大的电能表数据，提供数据分析和决策支持。

在智能化管理与运维中，远程监控是一项重要的技术应用。

通过远程监控，电力公司可以实时获取电能表的工作状态、用电负荷和数据采集情况，从而及时发现和解决问题。

同时，远程监控还可以实现对电能表的远程控制，如开关电源、调整负荷等，提高电力系统的灵活性和响应速度。

此外，远程监控还可以帮助电力公司优化运维策略，减少人员调度和巡检成本。

此外，数据采集和分析也是单相多功能电能表智能化管理与运维的重要环节。

通过对电能表数据的采集和分析，可以了解用户的用电行为和用电习惯，优化电力系统的运行和供电策略。

同时，数据采集和分析还可以帮助电力公司及时发现故障和异常，预测电力需求和负荷变化，减少停电和电力损失。

此外，数据采集和分析还可以为用户提供能耗分析和节能建议，引导用户合理用电，达到节能减排的目的。

除了远程监控和数据采集分析，故障诊断和维护也是单相多功能电能表智能化管理与运维的重要内容。

单相长寿命电能表的多功能和智能化改进随着科技的不断发展，电能表在能源管理中扮演着至关重要的角色。

随着能源消费需求的不断增长，传统的单相长寿命电能表需要提供更多的功能和智能化改进，以适应现代社会的需求。

本文将探讨单相长寿命电能表的多功能和智能化改进。

首先，多功能是单相长寿命电能表改进的重要方向之一。

传统的电能表仅仅能够测量电量消耗，无法提供更多的功能。

然而，现代社会对能源消费的管理需求越来越高。

因此，电能表需要增加更多的功能，以满足用户的需求。

一种可能的改进是增加实时监测功能，使用户能够实时了解电能的消耗情况。

这将帮助用户更加有效地管理和节省能源。

另外，添加远程控制功能也是一种有意义的改进。

用户可以通过手机或其他远程设备操控电能表的操作，远程读取数据，调整用电量等，从而更加方便地管理能源消费。

其次，智能化改进是单相长寿命电能表改进的另一个关键方面。

随着人工智能和物联网技术的发展，电能表可以变得智能化。

通过使用智能技术，电能表可以自动学习用户的用电模式，并根据用户需求进行智能调整。

例如，当电能表检测到用户在晚上不使用电能的时候，它可以自动调整用电量，以减少能源浪费。

此外，智能化的电能表还可以与其他智能设备进行互联，实现整体能源管理的协调。

例如，它可以与智能家居系统连接，根据用户的需求和能源消耗情况，智能地调整照明、加热、空调等设备的使用。

此外，单相长寿命电能表的改进还需要侧重于使用寿命的延长。

传统的电能表使用寿命有限，经常需要更换。

然而，频繁更换电能表不仅增加了维护成本，而且对环境也造成了不良影响。

因此，改进单相长寿命电能表的设计，使其具有长久的使用寿命是非常重要的。

例如，可以采用更耐用的材料制造电能表，增加其抗老化能力。

此外，设计电能表时也应考虑易于维护和维修的因素，以降低维护成本并延长使用寿命。

在多功能和智能化改进的背景下，确保电能表的安全性也是非常重要的考虑因素。

由于电能表与电网直接相连，它承担着安全监测和计费的责任。

具有远程抄表功能的单相电子式电能表设计1 引言电能表作为体现电力部门经济效益的唯一计量器具，需要其能正确反映供电与用电的情况。

目前，一般的家用全电子式的电能表[1,2]，大多数采用专用计量芯片设计电量计量采集电路，只具有电能计量功能，难于实现分时计量、预付费、定时供电控制[3,4]等功能。

在一些用电集中的场所，给施工、抄表、控制等带来困难。

该文设计一种单相远程多用户多功能智能化电能表，采用一块微处理器、RS485 总线，不仅能实现对多个用户的电能计量，而且还具有分时计量、远程集中抄表、预付费、定时供电控制等功能。

2 带有RS-485 总线接口的单相电能表设计电能表主要由电能计量单元、单片机系统和输出部分组成。

电能计量单元主要由电流、电压采样和专用电能表芯片（ADE7755）构成，它的任务是完成电量累积、储存，并同时将电量转换成相应的脉冲分别输出或送入单片机（PIC16C63）进行处理。

单片机系统是一个智能数据采集处理和控制单元，它的任务是接收并存储各用户电量，经处理后控制显示器，显示各用户电量，控制对外通信，完成抄表或遥控等功能。

输出部分主要包括显示器和对外通信、控制接口等。

红外通讯和RS-485 接口通讯可同时进行而互不干扰，RS-485 总线自动抄表系统的电能表，单片机可读取电能表的数据，然后将电能表数据传到电力部门的电能管理系统中。

系统原理框红外通讯的硬件由发射电路和接收电路两个部分组成，电路如RS-485 通讯电路通过3 个光耦器件对单片机电路和RS-485 总线电路进行隔离,提高系统的抗干扰能力。

光电耦合器件是把发光器件(如发光二极管)和光敏器件(如光敏三极管)组装在一起，通过光线实现耦合构成电-光和光-电的转换器件。

当电信号送入光电耦合器的输入端时，发光。

具有远程抄表功能的单相电子式电能表设计1 引言电能表作为体现电力部门经济效益的唯一计量器具，需要其能正确反映供电与用电的情况。

目前，一般的家用全电子式的电能表[1,2]，大多数采用专用计量芯片设计电量计量采集电路，只具有电能计量功能，难于实现分时计量、预付费、定时供电控制[3,4]等功能。

在一些用电集中的场所，给施工、抄表、控制等带来困难。

该文设计一种单相远程多用户多功能智能化电能表，采用一块微处理器、RS485总线，不仅能实现对多个用户的电能计量，而且还具有分时计量、远程集中抄表、预付费、定时供电控制等功能。

2 带有RS-485 总线接口的单相电能表设计电能表主要由电能计量单元、单片机系统和输出部分组成。

电能计量单元主要由电流、电压采样和专用电能表芯片（ADE7755）构成，它的任务是完成电量累积、储存，并同时将电量转换成相应的脉冲分别输出或送入单片机（PIC16C63）进行处理。

单片机系统是一个智能数据采集处理和控制单元，它的任务是接收并存储各用户电量，经处理后控制显示器，显示各用户电量，控制对外通信，完成抄表或遥控等功能。

输出部分主要包括显示器和对外通信、控制接口等。

红外通讯和RS-485接口通讯可同时进行而互不干扰，RS-485总线自动抄表系统的电能表，单片机可读取电能表的数据，然后将电能表数据传到电力部门的电能管理系统中。

2.1 通信电路设计2.1.1 红外通讯接口硬件电路红外通讯的硬件由发射电路和接收电路两个部分组成，电路如图2所示，具体是由NE555时基电路、红外发光二极管及外围元件组成。

其中NE555时基电路和电阻R51、R52和电容C21,构成一个载波频率为f的振荡器。

通常固定电容C21调节R51或R52的阻值来改变载波频率值。

在实际电路中，我们选取载波频率f为38kHz 。

微控器(MCU)的串行通讯口TXD输出的数据进入NE555时基电路的4脚，并控制NE555的起振和停振。

目录第一章绪论 (5)1.1电能计量装置在发、供、用电中的地位 (5)1.2电能计量装置和经济以及商品的关系价值 (6)1.3国内、国外电能计量装置的发展历程 (6)第二章工作原理 (8)2.1 电源 (8)2.2 计量电路 (9)2.3 CPU (9)2.4 跳闸控制和继电器 (10)2.5 液晶 (11)2.6 贮存单元 (12)2.7 实时时钟 (12)2.8 RS485 (12)2.9 红外 (13)第三章性能指标与功能 (14)3.1 技术特性 (14)3.2 功能 (15)第四章工艺流程 (17)4.1 外形 (17)4.2 电路板与表壳端子的连接 (19)4.3 各功能模块在电路板上的分布 (20)4.4 工艺制程、工序： (21)结论 (24)参考文献 (25)第一章绪论电能计量装置是一种特殊的测量仪器，记录用电量的多少。

生活中常用的计量设备是：仪表和电压的支撑作用，电流互感器。

随着微电子技术的飞速发展，使得采纳应用单片型微控制器和大规模集成型电量计量芯片设计的电度表在日益普及，同时促进了能源计量技术和稳定性能长足的发展。

对能源计量的要求越来越高的使用者，不仅要求电表性能的相对稳定、测量准确，这还需要能量值的显示，即用户可以直观地看到计量的工作状态和用电负荷以及其他相关资料;本机还需要单相电能表的辅助，以实现低功耗，高质量和高可靠性，另一个需要具有的重要功能是掉电保护计费。

功能测量表显著功能，如：有功功率显示屏，显示无功功率，功率因数显示，当前的显示，电压显示。

单相费控智能电能表是一种新型电能表，它由测量单元，数据处理单元等组成，具有电能计量，信息存储及处理，实时监测，自动控制，信息交换等功能。

相比传统的电能表，单相费控智能电能表除了基本的测量功能，智能电能表是全电子式电能表，具有硬件时钟，并且支持双向计量一个完整的通信接口。

除了支持双向计量还具有电量自动采集、分阶级电价、分时段电价、冻结电量、控制电能、监测使用等功能，同时具有高可靠性、高安全等级以及特大存储容量等特点。

摘要随着电子技术的发展，电能表的生产规模越来越大。

同时，在能源越来越紧张的环境下，多用户智能电能表具有重要的现实意义和较高的应用价值。

多用户智能电能表十分适合我国国情，其功能也很完善。

本文在电能计量理论研究的基础上，是以ATT7022为模数转换芯片，用S3C44BOX为主要控制芯片，通过ARM-uClinux嵌入式平台，GPRS通信技术，CAN通信技术等，研究设计和开发一套用于智能电网的智能型三相多用户电能表。

电能表采用模块化的设计，主要分为硬件和软件两个方面。

这种设计不仅能够很好地满足电能计量、远程抄表等需求，还有有利于节能和平衡用电。

具有一定的社会应用价值。

关键词：ATT7022；S3C44BOX；多用户电能表；AbstractWith the development of electronic technology, watt-hour meter production scale is bigger and bigger. At the same time, in an increasingly tense energy environment, multi-user intelligent watt-hour meter has important realistic meaning and high application value. Multi-user intelligent watt-hour meter is very suitable for China's national conditions, its function is also very perfect.Electric energy measurement is presented in this paper, on the basis of theoretical research is ATT7022 modulus conversion chip, using S3C44BOX as main control chip, through the ARM - uClinux embedded platform, and GPRS communication technology, the CAN communication technologies, such as research design and development of a set of intelligent multi-user three-phase watt-hour meter used in smart grid.Watt-hour meter adopts modular design, mainly divided into two aspects of hardware and software. This design not only can well meet the demand of electricity measurement, remote meter reading, etc, and is good for energy saving and balance of power. Has a certain application value in society.Key words: ATT7022; S3C44BOX; Multi-user watt-hour meter;目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2电能表的发展历史 (1)1.3国内外的研究现状 (3)1.4本论文的组织结构 (4)第2章系统设计方案 (5)2.1系统设计思路概述 (5)2.2系统的方案选择论证 (5)2.3多用户电能表硬件设计方案 (7)2.4多用户电能表软件功能设计 (8)第3章智能电表硬件设计 (9)3.1电能计量理论 (9)3.2智能电能管理系统 (10)3.3主要模块电路设计 (12)3.3.1 电源设计 (12)3.3.2 信号输入电路设计 (13)3.3.3 电量计量电路设计 (16)3.4.4 CAN通信电路设计 (19)3.3.5液晶显示电路设计 (22)3.4本章小结 (25)第4章智能电表软件设计 (26)4.1嵌入式系统环境设计 (26)4.1.1 S3C44BOX的资源 (26)4.1.2 储存器介绍 (27)4.2 uCLinux操作系统 (28)4.2.1 uCLinux简介 (28)4.2.2 uCLinux嵌入式软件系统移植 (31)4.3 uCLinux操作系统下的设备驱动设计 (34)4.3.1 uCIinux系统下的设备驱动 (34)4.3.2 uCIinux系统下设备驱动程序的使用 (36)4.3.3 在uClinux系统下的CAN驱动程序设计 (36)4.4主程序程序设计 (38)结论 (41)参考文献 (42)致谢 (44)附录A 多用户电源电路图............................ 错误!未定义书签。

国网单相智能电能表设计概要随着电子技术的迅速发展和不断成熟，电子式电能表在我国得到了广泛的使用，成为主要的电能量贸易结算器具，在电网技术由自动化向智能化方向发展的趋势下，电子式电能表将向智能电能表过渡。

智能电能表在电能量计量的基础上具有信息存储及处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能，数据安全传输和存储是实现以上功能的基础，因此如何保证信息传递、信息保存的安全性已经成为智能电能表的关键性因素。

1智能电能表基本架构1.1基本架构（1）硬件架构智能电能表在硬件上主要包括电压/电流采样电路、计量单元、中央控制单元（MCU）、电源模块、存储单元、控制回路、红外通信、IC卡接口、安全论证单元等部分组成，其中数据安全防护重点为数据存储区和通信接口。

在数据存贮方面，采用FLASH芯片和EEPROM两种芯片，FLASH芯片容量大，成本较低，但擦写次数一般为10万次，所以主要存储负荷曲线、事件记录等历史数据；EEPROM芯片单片存贮容量较小，价格相对较高，但一般存储电量、金额以及表计的设置参数等重要数据。

在对外通信接口方面，红外通信接口、485通信接口、CPU 卡接口以及以窄带载波，其它近距离无线和无线公网为主的其他通信接口,暂不考虑。

电压采样电流采样计量芯片MCU单元存储单元控制回路485接口电源模块实时时钟通讯单元功率脉冲输出红外通信Lc卡接口LC D显示操作接口图1 智能电能表硬件框图（2）功能架构智能电能表以电能量计量、信息存储及处理、实时监测、自动控制、信息交互功能为特征，根据国网公司的要求，有以下功能：计量功能：正确计量正反向总有功电量，并单独存储；费率时段：正确计量各费率时段有功电量和总有功电量；数据存储和冻结功能：存储结算日或按照约定的时间或时间间隔的总电能、各费率电能、需量等信息；事件记录：存储失压、失流、断相、开盖、远程控制等事件发生时间、结束时间和相应的电能量数据；停电抄表：可通过按键、红外方式唤醒显示，背光灯点亮，可支持红外抄表；通信功能：具有RS485、红外通讯接口、载波三种通信方式，通信协议采用DL/T645系列及其国网公司颁布的增补通信协议，并且三个通信通道在硬件上、软件上完全独立；预付费功能：按照预售给用户的电费或电量值，在用完以后自动切断用电的功能。

电力系统中的智能电能表设计与实现智能电能表是当今电力系统中的一项重要技术，它具有实时数据采集、远程通信、远程控制等功能，为电力系统的监测、管理和优化提供了巨大的便利。

本文将探讨电力系统中智能电能表的设计和实现方法。

一、智能电能表的设计要点在设计智能电能表时，需要考虑以下几个重要要点：1. 数据采集：智能电能表通过精确测量电能参数，如电流、电压、功率因数等，来实现对电力系统的监测。

因此，设计时需要选择合适的传感器，并采用高精度的采样电路和处理算法，确保数据的准确性和稳定性。

2. 数据通信：智能电能表需要将采集得到的数据传输给数据中心或监测系统，实现实时监测和远程管理。

设计时需要选择合适的通信模块，如GPRS、3G、4G、LoRa等，并设计相应的通信协议和数据传输方案。

3. 数据存储：智能电能表需要具备一定的数据存储能力，以应对断网或网络故障时的数据存储问题。

设计时需要考虑存储容量、读写速度、数据安全等因素，选择合适的存储介质和存储方案。

4. 远程控制：智能电能表可以实现对电力系统的远程控制，如远程断电、限电、调功率等。

设计时需要考虑通信延时、安全性等问题，并设计相应的控制策略和算法。

5. 安全性：智能电能表作为电力系统中的重要设备，安全性至关重要。

设计时需要考虑防止黑客攻击、数据篡改、信息泄露等安全问题，并采取相应的安全措施，如数据加密、访问权限控制等。

二、智能电能表的实现方法在实现智能电能表时，可以采用以下几种方法：1. 基于单片机的设计：将采集得到的电能数据通过单片机进行处理和控制，再通过通信模块进行数据传输。

这种方法成本低、可扩展性强，但处理能力和存储容量有限。

2. 基于嵌入式系统的设计：利用嵌入式处理器（如ARM、MIPS等）构建智能电能表系统，实现数据采集、处理、存储和通信等功能。

这种方法处理能力较强，适用于大规模的电力系统。

3. 基于云计算的设计：将智能电能表的数据存储和处理任务移至云端，通过云平台实现数据的管理和分析。

课程设计多用户多功能电子式单相电能表设计摘要本文设计了一个8用户多功能电子式单相电能表，通过AD7755芯片对每户用电电压和电流实时监测，测量用户的用电量，将测量结果转换为脉冲。

单片机采集由AD7755送来的脉冲，并根据脉冲个数通过编程计数处理，计算出各个用户的用电量，并在LED数码管上轮流显示。

数码管前两位用来显示用户号，后四位显示用电量。

8个按键实现对应于8个用户的清零操作，并且本电能表还可实现掉电保护功能，每隔3秒或每次用户清零后，单片机立即将8个用户的电量送到外部AT24C16芯片中储存，每次重新上电后都能读取掉电前的结果并显示。

所用单片机为C8051F360，主要包括电能转换、数码管显示、按键清零和掉电保护模块。

电能表读取电量方便，可靠准确，电路设计简单，实用性强。

关键词：C8051F360单片机；AD7755芯片；AT24C16芯片；LED数码管；ABSTRACTThis paper presents an 8-user multi-function electronic single phase energy meter, household electricity consumption by AD7755 chip real-time monitoring of voltage and current measurements users of electricity consumption, the measurement result is converted to pulses. SCM Acquisition pulses sent by the AD7755 and processed by programming based on counting the number of pulses to calculate the power consumption of each user, and turns on the LED digital display. The first two used to display digital subscriber numbers, after four display electricity consumption.8 keys corresponding to eight users to achieve clear operation, and the power meter can be powered-down protection, every three seconds or after each user is cleared, the microcontroller immediately 8 users of electricity to the external AT24C16 chip storage, before power can read the results after each power cycle and displayed. The MCU is a C8051F360, including power conversion, digital display, keypad cleared and power-down protection module. Read the electricity meter is convenient, reliable and accurate, the circuit design is simple and practical.Keywords:C8051F360 micro-controller;AD7755 chip;AT24C16 chip;LED digital tube;目录第一章绪论 (1)第二章设计任务及要求 (2)2.1 设计内容 (2)2.1.1 硬件设计 (2)2.1.2 软件设计 (2)2.1.3 设计参数 (2)2.2 设计要求 (2)第三章设计原理分析 (3)3.1 设计系统方案 (3)3.2 设计方案总框图 (3)第四章硬件设计 (4)4.1 硬件设计综述 (4)4.2 单片机电路板设计 (4)4.3AD7755外围电路设计 (5)4.3.1 AD7755芯片特性和内部结构 (5)4.3.2AD7755电能转换设计原理 (6)4.3.3 AD7755参数分析及计算 (8)4.3.4 AD7755通道一输入电路设计及参数分析 (9)4.3.5 AD7755外围电路设计 (11)4.4 +5V稳压电源设计 (12)4.4.1稳压电源原理 (12)4.4.2参数设定 (12)4.5光电隔离电路设计 (13)4.6单片机控制部分电路设计 (14)4.6.1 74HC164数码管显示 (14)4.6.2 74HC165按键清零 (14)4.6.3 24C16掉电保护 (15)第五章软件设计 (16)5.1程序流程图 (16)5.1.1主程序流程图 (16)5.1.2 AT24C16读写函数流程图 (16)5.1.3拨码开关和按键扫描函数流程图 (17)5.2 源程序 (17)参考文献 (18)致谢 (19)附录一 (20)附录二 (21)第一章绪论随着电子技术飞速发展，电子式电能表读取电量方便，可靠准确，电路设计多样，实用性强。

单相多功能电能表参考设计方案
单相多功能电能表参考设计方案
 随着电力改革，新技术的推进及分时电价的调整等用电政策的出台，国家电网公司出台了电能表的新标准，为此，中电公司设计出单相多功能电能表参考解决方案，来满足市场的需求。

电能表采用了飞思卡尔MC9S08MZ60微控制器为控制核心，整合了CEACSZ、Epson、NS、贝岭BL6523、BL55076等重点高性能器件。

整体电能表系统结构如图1。

当电能表接入交流电路，BL6523对电流电压信号进行采样，两端电流信号和电压信号先后分别经高精度的模数转换(ADC)将模拟信号转换为数字信号，然后通过采样滤波器、高通滤波器滤去高频噪声与直流增益，得到需要的电流采样数据和电压采样数据，如图2所示。

 其中电流电压瞬态值是将电流采样数据和电压采样数据相乘得到，电流电压瞬态值经过低通滤波器输出平均有功功率。

将电流电压采样数据分别通过平方电路、低通滤波器、开平方电路得到电流有效值和电压有效值。