基于单片机的数字电能表设计

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第一章 智能电能表概述

1.1智能电能表的概念

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。智能电能表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。

1.2智能电能表的典型结构

从结构上来说，智能电能表是一个专用的微型计算机系统，它主要由硬件和软件两部分组成。

硬件部分主要包括信号的输入通道，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、数据并进行一系列的运算和处理，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的主要渠道，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的联系，以使仪器可以接受计算机的程控指令，目前用于智能电能表的通信接口主要有GPIB、RS-232C等。

智能电能表的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的功能、操作方式与工作参数;通过控制工/0接口电路进行数据采集，对数据进行预定的设置;对数据存储器所记录的数据和状态进行各种处理;以数字、字符、图形等形式显示各种状态信息以及测量数据的处理结果。接口管理程序主要面向通信接口，其内容是接受并分析来自通信接口总线的各种有关功能、操作方式与工作参数的程控操作码，并通过通信接口输出仪器的现行工作状态及测量数据的处理结果，以响应计算机的远控命令。

1.3智能电能表的主要特点

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电气类（含自动化）毕设选题

在此提供一些本科毕设题目，可供老师出题，或者学生自选题。

1、各类电机调速 2、各类整流逆变 3、单片机应用

4、电压源型逆变器的设计与仿真分析 5、基于Z源逆变器的可再生能源系统

6、无源电力滤波器的仿真分析与设计 7、平稳电力谐波系统分析方法研究

8、煤矿地面储装运监控系统设计---上位机监控软件 9、电力电缆故障测距研究及装置实现 10、通风机故障诊断系统设计

11、基于VB试题库系统的设计与实现

12、基于ARM的煤矿井下电力线载波通讯系统设计 13、电动汽车最优充放电策略研究

14、基于电压瞬时值矩阵变换器调制策略的仿真研究 15、煤矿主通风机检测与控制（硬件部分） 16、6-10KV电网无功自动补偿装置 17、煤矿主井提升机装卸载PLC控制系统 18、电压暂降源的检测研究

19、三相四线制电网电力有源滤波器APF仿真研究 20、基于神经网络的设备状态评估技术的研究

21、电力设备在线监测技术的研究 22、基于暂态分量分析的接地选线设计 23、全光纤式电流互感器研究

24、居民小区电网电能质量综合保障技术研究 25、煤矿井下低压组合开关漏电保护的设计 26、变压器故障诊断

27、超级电容器储能控制系统的研究

28、微电网中的分布式电源及变流器控制研究 29、电力系统电压无功综合自动系统的分析与设计 30、基于IEC61850标准的数字化变电站 31、静止无功补偿器的控制系统设计 32、无刷直流电机调速系统的研究 33、高压电动机综合保护装置的设计

34、直流无刷电机电磁设计及其有限元分析 35、DSTATCOM滑模变结构控制系统设计

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36、随调式消弧线圈接地电网接地选线方法研究 37、基于轨迹球的步进电机控制系统（软件）设计 38、笼型异步电机故障诊断专家系统开发 39、光伏发电能源管理系统研究 40、宽输入电压开关电源的设计

郑州电力职业技术学院毕业生论文

题目：＿基于单片机的数字电能表设计＿＿

系 别＿＿＿电力工程系＿＿＿＿＿＿

专 业＿＿＿建筑电气工程技术＿＿＿

班 级＿ ＿建筑电气班＿＿

＿＿＿

学 号＿＿＿ 09401060170＿＿ ＿

姓 名＿＿＿＿周 莉＿＿＿＿＿＿＿

论文成绩 指导教师

答辩成绩 主答辩教师

综合成绩 答辩委员会主任

2 目 录

摘 要 .......................................................... 3

关键词 ......................................................... 3

一、工作原理 ................................................... 4

1.1数字电流表的工作原理 .................................... 5

1.2电流采样电路的性能 ...................................... 5

1.3显示电路与电流采样电路的逻辑关系 ........................ 5

1.4放大器 .................................................. 5

1.5峰值保持电路 ........................................... 10

1.6双积分型DA转换芯片 .................................... 13

1.7独立式非编码键盘的接口 ................................. 14

1.8 LED动态显示器接口及显示方式 ........................... 14

基于芯片PL3201C的机车智能电度表设计

摘 要：介绍电力载波芯片pl3201c设计的电力机车智能电度表的基本工作原理、结构特点。该设计通过对元器件的选型、电路的优化设计、印刷板的走线，达到预期的设计要求。并通过试验等手段对研制的产品进行了验证。结果表明：新研制的电力机车智能电度表结构合理、性能可靠、精度高，电磁兼容性好。能满足电力机车无线远程抄表系统的电能采集、数据存贮、显示和通讯等要求。

关键词：芯片pl3201c 电力机车 智能电度表 电磁兼容

中图分类号：tp274 文献标识码：a 文章编号：1007-3973（2012）012-035-03

1引言

随着铁路电力机车的跨越式发展，为了提高经济效益，无线远程抄表成为发展趋势。电力机车智能电度表是无线远程抄表系统中电能采集、显示、数据信息存贮和传递的部件。过去使用的这种类似的电度表没有采用这种大规模芯片，组成的元器件数量比较多，成本较高，且容易串入干扰，电磁兼容性较差，而且不具备无线远程抄表系统所要求的多串口通讯及存贮大量信息等的功能；pl3201c作为电能计量专用芯片，包括电能计量部分、微处理器部分（cpu）等，是一种大规模集成电路，常用于民用电力抄表。本文基于上述芯片有着较优良的功能，为满足无线远程抄表系统的组成部件所需的性能要求，提出将pl3201c芯片作为电力机车智能电

度表设计基础，采取相应设计回路来提高电磁兼容性和抗干扰的能力，防止电度表在运行中乱码的产生，增加产品的可靠性和稳定性。

2智能电度表的结构设计和工作原理

机车智能电度表的主电路如图1所示，由专用芯片pl3201c、程序存贮器、显示驱动电路、数码显示电路及通信rs485接口电路等组成。

2.1输入采样电路设计