电子式电能表CPU卡子系统的设计【开题报告】.doc

1、本科毕业论文（设计）开题报告 论文中文题目 电子式电能表 CPU 卡 子系统的设计 论文英文题目 Electronic Energy Meter CPU card subsystem design 专业 计算机科学与技术 选题的背景和意义 电子式电能表基于感应式电能表，修正了其许多不足之处。感应式电能表已完成其历史 使命：当前，电能表、水表、燃气表乃至暖气表已深入到千家万 户，而电能表应用的最广、最早感应式电能表已有 100 多年的历史，当前突出的问题是：第一，合格率低，超差严重。第二，偷窃电现象严重。第三、 抄表方式单一落后。 当今，电能已成为最重要的能源，在市场经济下，人们对电能的计量要求

2、准确度要高，使用寿命要求长，而对用电的管理要求实现智能化、自动化。这些都是感应式电能表所无能为力的。近一二十年来，由于微电子技术， 计算机 技术和 通信 技术的高速发展，出现的高准确度、长寿命且能实现远程自动抄表等多种功能的全电子式电能表，取代传统的感应式电能表已势在必行。 然后 CPU 卡（ Central Processing Unit）子系统是电子式电能表的核心部分，用来实现电子式电能表的预付费系统，这个一个跨越，由以前的先用电在付款变为了现在的先付款再用电。从根本上杜绝了某些用户逃避缴纳电费的现象。 IC 卡（ Integrated CircuitCard）是 CPU 卡中的一种，也是

3、我们在现实生活中最长见的一种。 IC 卡是把具有存储、加密及数据处理能力的芯片镶嵌在塑料基片中，它既有智能性又便于携带，已作为一种安全、方便、快捷的支付工具和个人资料库，在现代社会中得到了广泛的应用。 IC 卡按其工作方式分为接触式 IC 卡和非接触式 IC 卡两大类。在接触式 IC 卡中，按其工作原理，一般可分为存储 IC 卡和智能卡 (即 CPU 卡 )两类。存储卡内部不含 CPU，只能由硬件逻辑完成密码校验，具有一定的安全性，但其密码容易在线路中被跟踪破译，一般在安全性要求不高的情况下使用 。 CPU 卡由于内部带有徽处理器，在性能上比存储卡有很大提高。 IC 卡智能电表解决了传统手工抄

4、表方法存在的速度慢、可靠性差、自动化程度低等问题。经过几年的实际应用，收到了较好的效果，已成为我国用电管理的主流。政府也肯定了近几年， IC 卡智能电表呈现出健康、稳定的发展态势。因此，智能 IC 卡表将是发展的主流。 CPU 卡预付费电能表以 CPU 卡安全技术为核心，实现了售电和供电的智能化管理，达到一户一表、先买后用的目的，杜绝了费用拖欠和流失现象，同时保证了销售和供应过程的可靠性和安全性，防止恶意攻击和欺诈行为 ，使得整个预付费系统应用置于供电局的安全控管之下。 课题基本内容，拟解决的主要问题 基本内容： 主要完成系统的硬件通讯机制的设计与通讯类程序的开发，供其他模块使用。 硬件设计部

5、分： 1.CPU 卡预付费用电，剩余电量不足报警，提醒用户及时购电。 2.超负荷跳闸功能。 3.LCD 清晰、直观的显示剩余电量，总用电量等电表信息。 4.可用抄表卡抄回用户业务号和累计用电量等相关信息。 主要分为发射电路和接收电路，主要包括 51 单片机、编码器、信号放大电路，发射管、接收管、解码器等元器件；按设计图完成硬件电路的设计， 最后实物可能有所偏差，实验过程中可能会考虑考工作效率，安全性以及硬件成本对实验硬件电路有所更改。 软件部分： 主要是采用 C 语言对 51 单片机进行编程，程序主要功能为实现数据的传输，由发送端发送电能表数据，接收端接收数据。此外程序还包括发 /收双方的握手

6、协议，数据存储和数据传输结束判断；此外根据具体实际情况考虑加入数据。 CPU 卡框图 CPU：保证 EEPROM 中数据安全，使外界不能用任何非法手段获取 EEPROM 中的数据。 ROM：此区域存放固化的监控程序，即卡片操作系统 COS 为 卡片生产商保密区域，一经读写设备 CPU RAM ROM EEPROM 写入，不可修改和读出。 EEPROM：是智能卡的用户能够真正访问到的存储区。这一部分存储了智能卡的各种信息，密码以及应用文件等。 RAM: 工作时存放命令参数，返回结果，安全状态及临时工作密钥的区域 拟要解决的主要问题： 1.通过硬件来实现电子式电能表 MCU 与 CPU 卡之间的连

7、接和数据传输。 2.通过程序代码编写来实现电子式电能表预付费系统。 课题研究方法及技术路线 本实验我主要通过实验法，和参考各个文献的途径来完成自己的作品。本电子式电能表使用的主芯片问 AT89S52， AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。通过对 AT89S52 主芯片的了解，和对其多个管脚的运用，有效的控制 CPU 卡子系统，和 GPRS 系统， LCD 显示系统等功能模块。用来是实现电子式电能表的总体功能。 本设计的技术路线，主要使用了 keil 4 编程环境，用它来编写 CPU 预付费系统的程序代码，并通过串口下载器把

8、用代码的程序写入 AT89S52 主芯片中，然后进行检测和调试。 CPU 卡的相关数据也要通过下载器，下载到其中的 ROM 中。在原理图的制作方面我们用的是 altium designer 9 这个最新的软件，用它来原理图的绘制和修改，使我们绘图更加简单快捷。可以通过对原理图的分装，可以直接通过生成报表，导出 PCB 电路图设计图，更加利于我们排版，让我们省去了不少的时间。如果中途遇到困难，我会虚心地向老师请教，或者是查看相关的文献资料。 4.研究的总体安排和进度计划 总体安排： 第一步，准备题目。查阅资料。 第二步，提交开题报告，准备开题。 第三步，完成作品设计并提交。 第四步，完成论文初稿

9、并提交。 第五步，完善作品和论文打印论文。 第六步，答辩。 第七步，完成所有 电子材料提交工作。 进度计划： 1.毕业论文（设计）题目 2.查阅资料，撰写综述、翻译及开题报告 3.开题答辩 4.作品设计过程 5.作品验收，审核论文大纲 6.论文撰写和修改过程 7.评审、打印论文 8.答辩 9.提交所有电子材料 5.主要参考文献 1.赵建领，薛园园 .51 单片机开发与应用技术详解 M:电子工业出版社， 2008. 2.杜树春 .单片机应用系统开发势力详解 M:机械工业出版社， 2007. 3.方彦军 .智能仪器技术及应用 M:北京化学工业出版社， 2004. 4.于永，戴佳，刘波 .51 单片

10、机 C 语言常用模块与综合系统设计实例精讲 M:北京电子工业出版社， 2008. 5.张立科 .单片机典型模块设计实例导航 M:人民邮电 出版社， 2004. 6.王爱英 .智能卡技术 -IC 卡 M.北京 :清华大学出版社 ,2000. 7.边春元 .C51 单片机典型模块设计与应用 M:机械工业出版社， 2008. 8.高舒 ,庞剑玲 .预付费电能表的使用状况和前景 J:河北电术 ,2006. 9.李峰 . 预付费电能表中 IC 卡技术的初步探讨 J： 电力标准化与技术经济 , 2006 . 10.Mike Hendry.Smart Card Security and Applications.Artech House,Inc,2001. 11.Kathleen Brown.Developing Smart Card Specific Technologies.World Card Technology,1995.