基于单片机的电力线远程抄表系统设计毕业设计(论文)

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。

基于单片机的智能抄表系统随着社会的发展和人们对用电的需求增加，电力系统的管理变得越来越重要。

智能抄表系统作为一种新型的计量管理技术，被广泛应用于各种类型的电力系统中。

本文将从单片机智能抄表系统的原理、硬件设计、软件设计和实现等四个方面进行阐述。

一、智能抄表系统的原理智能抄表系统是以电能计量器为基础，通过普通的电话线将数据传输到交易中心并进行计费。

其工作原理如下：1. 电能计量器数据采集采用单片机控制电能计量器中的计量芯片和通信芯片进行数据采集，并将采集的数据储存在单片机内部的存储器中。

2. 电话线传输数据通过普通的电话线将单片机内存储的数据传输到交易中心，可以使用打卡头模拟电话机拨号的方式进行通信，也可以使用手机进行通信。

3. 数据处理交易中心收到数据后，通过计算电费、验算数据的正确性等方式进行数据处理，并生成计费信息。

4. 计费根据数据处理生成的计费信息，交易中心向用户提供相关的缴费服务。

二、智能抄表系统的硬件设计智能抄表系统的硬件设计包括电路图设计、原材料采购、电路焊接等方面。

1. 电路图设计根据智能抄表系统的工作原理和需要实现的功能，设计电路图，包括电能计量器数据采集电路、串口通讯电路、控制电路和显示模块等。

2. 原材料采购采购所需的电路板、电容、电阻、晶振等元件，将元件按照电路图安装到相应位置中。

3. 电路焊接将采购的元件按照电路图进行焊接，电路焊接完成后，接入电能计量器，并通过电话线连接计量器和交易中心。

三、智能抄表系统的软件设计智能抄表系统的软件设计主要包括程序设计、通信协议设计、数据存储管理设计等方面。

1. 程序设计根据硬件设计的要求，采用C语言进行单片机程序的编写，实现数据采集、数据存储、数据传输等操作。

2. 通信协议设计为实现数据传输，还需开发通信协议。

通信协议的设计涉及到数据传输的格式、数据解码方式等，需要考虑通信中的数据可靠传输和防止数据丢失或损坏等问题。

3. 数据存储管理设计为实现数据的存储与检索，需要通过单片机内置的存储器或外部存储器进行数据存储管理的设计。

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。