基于单片机的电能表自动抄表系统设计毕业设计

单位代码：HC-DQ121基于单片机控制的数字电能表设计姓名： Ezreal Yi院系：物理与机电工程学院专业：电气工程及其自动化班级：学号： 05315127时间： 2016年1月1日摘要在设计中试图探索分时计费数字电能表的设计技术，主要工作内容有：基于MSP430C323进行了电能表的完整设计，探索了利用MSP430C323的有限硬件资源与软件的有机结合，实现实时时钟、I2C和串行通信等接口的设计方法；以电能表为对象，重点探讨了基于低功耗单片机的低功耗仪表的基本原理和设计技术，综合设计使电能表的工作可靠性得到大大提高，对其它低功耗仪表的设计具有参考价值。

关键词：多费率电能表；MSP430单片机；硬软件合成ABSTRACTIn the design, I try to search the design technique of time sharing charging digital electrical energy meter. The main work content includes: made out integrity the design of the electrical energy meter based on MSP430C323H, searched for using the limited hardware resources and the software organic synthesis of MSP430C323, realized the design method of real-time clock, I2C and serial port communication; the electrical energy meter as the object, , the basis theory and the design technique of low power loss instrument basing on the low power Single-Chip computer has been discussed, the integrated design make the electrical energy meter’s operational reliability to improve greatly, its reference value is useful to design other kind low power loss meter.Key words:Multi-tariffs electrical energy meter; MSP430 Single-Chip computer; hardware and software synthesis目录1 引言 (1)2 电能测量与多费率电能表 (2)2.1 电能参数的测量 (2)2.2 多费率电能表的原理 (3)3 电能表的硬件电路设计 (4)3.1 硬件总体方案 (4)3.2 MSP430C3XX系列单片机 (5)3.3 ADC14的原理与电压电流输入通道的设计 (6)3.4 电压电流输入通道的设计 (8)3.5 串行E2PROM接口 (9)3.6 串行通信接口的实现 (10)3.7 红外接口的设计 (10)4 电能表的软件设计 (12)4.1 电能表的主流程与模块化程序设计 (12)4.2 电能测量模块的设计 (13)4.3 电能计费模块的软件设计 (15)4.4 E2PROM读写模块的设计 (15)5 总结 (20)参考文献 (21)谢辞 (22)1 引言电能是社会生产、人民生活必需的重要能源之一，随着国民经济的不断发展，电力需求急骤上升，电力供应与电力需求出现了不平衡。

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。

基于51单片机的电能表的课程设计本次设计主要是利用单片机和接口技术设计、研制一种新型电能表，可实现峰谷用电量和剩余金额，并用LCD显示。

进一步了解有关单片机、存储电路、IC卡的应用；掌握信号获取、传输、处理及检测的一般方法；综合运用已有的理论和技术，制定设计方案，掌握用电量的测量方法；学会应用存储电路、IC 卡、单片机组建一个实际测量系统，提高设计者的应用能力；通过测量、计算、显示，能运用所学知识并学会查阅有关资料，培养仪器仪表设计的基本技能，为今后的深入学习等奠定基础。

1.1、设计要求参考利用存储电路、IC卡、单片机及其接口技术研制出一种新型电能表，设计内容包括：（1）详细了解所选用的存储电路、IC卡、单片机的工作原理和工作特性；（2）设计合理的计算测量电路；（3）用单片机、IC卡、LCD的显示技术实现测量电路，单片机的指令系统开发相关的应用程序，并对程序作详细的分析和解释。

（4）列出制作该装置的元器件，搭建试验电路，并进行试验验证调试。

（5）撰写详细的设计技术报告。

1.2、方案设计与分析此电能表主要由计量模块、单片机、IC卡模块、LCD显示、EEPROM存储器、实时时钟电路及电源电路等部分组成。

其硬件系统框图如下图1所示。

其中，单片机以AT89C51为电能表的核心控制芯片，它是电能表的“大脑”，外围所有的硬件模块都是在它的控制协调下进行工作的。

单片机通过控制在其中的各种程序，控制着其它硬件模块的工作状态，由它智能化地形成并可靠地提供电能计算、时段判断、费率切换、IC卡读写、电能量控制及负荷控制等功能。

1.3、AT89C51单片机本电能表的硬件设计原则是在低功耗的前提下，实现多功能目的，该芯片功耗低，特别适用于电能表控制线路多、功能全、功耗低的要求。

它能方便地读取IC卡的数据，并控制液晶显示器的工作，同时还可以将电能表的数据存入EEPROM进行永久保存并可通过串口送至表外的数据终端，大大地提高了电能表的智能化功能。

基于单片机控制的智能电表抄表系统摘要近年来，随着单片机成本的降低、通信技术的快速发展以及通信技术的多样化，单片机控制结合通信技术，被越来越频繁的运用到人们的生活中。

随着我国电网建设不断的深入进行，家用电表数量急剧上升，传统的人力抄表方式费时效率低，而且准确性不高，这个传统的方式已经不符合当今电力改革的要求，研究出智能电表抄表系统是必然的趋势。

本论文研究的是“基于单片机控制的智能电表抄表系统”。

电表抄表系统采用ST 意法半导体单片机STM32F103C8T6和电力载波通信芯片ST7540，以及电力载波电路和电平转换电路等外围电路。

在单片机控制下，结合FSK调制解调通信技术的电表抄表系统的硬件和软件实现，绘制对应的电路原理图并且实现、编写单片机代码和反复进行软硬件调试等一系列的相关工作，最终做成抄表电路板和软件管理系统。

该系统具有可靠性高、可扩展性强、成本费用低、计量准确等特点。

主要用于电能信息的自动抄录，实现了居民住宅的电量自动检测、收费和管理。

关键词：智能电表抄表系统；单片机STM32F103C8T6；ST7540；MAX232AbstractIn recent years, with the rapid development of communication technology, the diversification to reduce chip cost and communication technology, microprocessor control with communication technology, is more and more frequently used in people's lives. With the deepening of China's power grid construction has been a sharp rise in the number of household electric meter, meter reading, human traditional time-consuming low efficiency, and the accuracy is not high, the traditional way can not meet the requirements of the reform of electric power, smart meter reading system is the inevitable trend of.The research of this paper is the "smart meter reading system based on single chip microcomputer". Automatic meter reading system based on ST single chip microcomputer STM32F103C8T6 and meaning law semiconductor power load and power line carrier communication chip STM7540, circuit and voltage conversion circuit and so on. Under the control of the microcontroller, combined with the automatic meter reading system B-PSK modulation and demodulation of communication technology, the realization of hardware and software, circuit schematic drawing, and the corresponding program and repeated debugging of hardware and software of a series of related work, and ultimately make the meter reading circuit board and software management system. The system has high reliability, scalability, low cost, accurate measurement etc.. Mainly used in automatic transcribing electricity information, the automatic detection, residential electricity charge and management.KeyWords：The smart meter reading system; STM32F103C8T6 MCU; ST7540; MAX232目录1 绪论 (1)2 总体方案设计 (3)2.1电表抄表系统功能介绍 (3)2.2电路模块设计 (4)2.3电路所涉主要元器件的功能介绍 (5)2.3.1 STM32F103C8T6单片机芯片 (5)2.3.2 ST7540电力线载波modem芯片的使用 (8)2.3.3 MAX232电平转换芯片 (18)3 硬件电路的设计 (20)3.1电路设计软件C ADENCE 介绍 (20)3.2整体电路原理图 (21)3.3各个电路模块设计解析 (21)3.3.1晶振电路 (21)3.3.2复位电路 (22)3.3.3单片机启动模式选择电路 (23)3.3.4 TTL/RS232电平转换电路 (24)3.3.5单片机代码烧录电路 (25)3.3.6 I2C访问EEPROM电路 (25)3.3.7发送有源滤波电路 (26)3.3.8发送无源滤波电路 (27)3.3.9接收无源滤波电路 (28)4 软件设计 (30)4.1单片机与ST7540的程序设计 (30)4.1.1 ST7450初始化 (31)4.1.2 写数据 (31)4.1.3 读数据 (32)4.1.4 解析数据帧 (33)4.2单片机与PC之间的通信 (34)4.2.1 读数据 (35)4.2.2 写数据 (36)4.2.3 解析帧 (37)4.3读写电表数据 (37)4.3.1 读电表数据程序 (37)4.3.2写电表数据程序 (38)5 软件调试 (39)5.1软件调试使用的工具 (39)5.2软件调试遇到的问题 (39)5.2.1单片机与PC串口连线问题 (39)5.1.2串口数据乱码问题 (40)结论 (42)参考文献 (43)附录A 整体电路原理图 (44)1 绪论电力线载波通信是电力系统特有的通信手电，它以电力线作传输媒介，不需另外架设通信线路，电力线结构坚固，作为通信媒介使用可靠性很高、能与电力网建设同步等独有的有点。

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。

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)3.1各单元模块功能介绍及电路设计 (5)3.1.1电源模块电路 (5)3.1.2计量模块电路 (5)3.1.3时钟及LCD显示模块 (6)3.1.4信号采集电路 (8)3.2电路参数的计算元器件的选择 (9)3.3特殊器件介绍 (9)3.3.1 AD7755介绍 (9)3.3.2 STC89C52单片机介绍 (10)3.3.3 DS1302时钟芯片介绍 (10)3.3.4 LCD1602液晶显示屏介绍 (11)4软件设计 (12)4.1软件设计原理及设计 (13)4.2设计软件介绍 (14)4.2.1Proteus软件介绍 (14)4.2.2 KEIL 8051开发工具 (14)4.3软件结构图 (14)4.3.1电压电流采集子程序 (15)4.3.2 AD转换子程序 (16)5系统调试 (17)5.1单片机及1602显示部分 (17)5.2万用板电路部分调试 (17)6系统功能、指标参数 (18)6.1系统能实现的功能 (19)7 结论 (20)8 总结与体会 (20)9 谢辞 (21)10 参考文献 (22)附录1 系统设计图（原理图、PCB、实物图）........................................................错误!未定义书签。

附录2 元件清单...........................................................................................................错误!未定义书签。

附录3 程序代码...........................................................................................................错误!未定义书签。

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。