单相电子式预付费电度表的设计(论文).doc

1、毕 业 设 计 任 务 书自动化专业 专本 XX-X 班 学生 XXX 、 毕业设计题目：单项电子式预付费电度表的设计 二、设 计 专 题： 无 三、设计原始资料：（1）单片机应用开发技术；（2）一种新型智能电表的研制；（3）晨辉电子厂参观实习老师对电表的讲解；（4） 。 四、设计应解决下列各主要问题：（1）方案设计及论证；（2）电表硬件及软件的设计；（3）提高电表可靠性的措施。 （4） 五、设计说明书应附有下列图纸： 电表整体电路图 六、命题发出日期： 20XX-XX-XX 设计应完成日期： 20XX-XX-XX 设计指导人（签章）： 系 主 任（签章）： 院 长（签章）： 指导教师对毕业设

2、计的评语指导教师（签章）： 年 月 日特 邀 评 阅 人 意 见评阅人（签章）： 职 称（签章）： 年 月 日答辩（考试）委员会鉴定意见答辩（考试）成绩： 鉴定意见：主 任（签章）： 副主任（签章）： 年 月 日摘要本论文主要是单相电子式预付费电度表的设计，包括电能计量系统方案选择，预付费系统方案选择，电源电路、控制电路、显示电路、掉电保护电路、电能存储器、磁保持电路、IC 卡接口电路等模块的设计，程序编写，电表稳定性设计等部分。电能计量系统中采用有功电能测量集成电路SM9003，芯片中包含了四象限模拟乘法器，积分器，电压率频转换器VFC，计数器及控制逻辑，它能将正弦电压和电流相乘后，转换为频

3、率输出。只需对输出脉冲累计计数，就可计量出电能，显示电路中选用 LCD 1602 液晶显示屏， 控制电路中选用 ATMEL 公司的 AT89C51 单片机，电能存储电路中选用 AT24C04 存储器。在保证功能的情况下减少成本增强稳定性、可靠性。预付费电表是以先充值购电后消费的模式，作为使用者，用数一目了然。还做到了即时控制；提高管理效能，利国利民利业；如果集体消费群体，智能 IC 卡表的应用，将使管理者不再为收费为难，省心省力，事半功倍。关键词： 电度表；单片机；预付费；电能计量IAbstractThis thesis mainly single-phase watt-hour meter

4、is the design of electronic prepaid, including energy metering system scheme selection, prepayment system, power supply circuit, control circuit and display circuit protection, energy storage and magnetic circuit, keeping circuit, IC card interface circuit module design, programming and design etc.

5、Meter stability, Energy metering system used in measuring SM9003 meritorious electric integrated circuit chips, contains four quadrant simulation on time-multiplier, integrators, voltage, frequency converter rate VFC counter and the control logic, it can be sinusoidal voltage and current multiplicat

6、ion, convert frequency output. Just click on the out put pulse accumulative total count, the electricity, display circuit measurement in 1602 LCD LCD, control circuit ATMEL company in AT89C51, energy storage circuits. AT24C04 choose memory In order to ensure function under the condition of the stabi

7、lity and reliability of reducing cost increase.Prepayment meter is first after the power purchase cost, as users of consumption mode, with several clear. Also do a real-time control, To improve the management efficiency and benefits the country and the industry, If the collective consumer groups, sm

8、art IC card application form, will make no charge for managers and saving, besides.Keywords: electrograph; MCU; Prepaid; Electricity measurement目录摘要 .IAbstract.II1 绪论 .11.1 电度表的发展及现状 .11.2 单项预付费电度表研究的目的及意义 .22 方案设计及论证 .42.1 电能计量系统方案设计 .42.2 预付费系统方案设计 .63 单相电子式预付费电度表的工作过程 .113.1 功能介绍 .113.2 工作过程 .114

9、 硬件电路及工作原理 .134.1 有功电能测量的基本原理 .134.2 电表电路工作原理 .144.2.1 电能计量电路 .154.2.2 控制部分 .184.2.3 显示电路 .244.2.4 IC 卡接口电路 .254.2.5 电能存储器 .264.2.6 掉电检测电路 .364.2.7 磁保持继电器驱动电路 .365 软件系统 .386 提高预付费电度表可靠性的措施 .406.1 硬件措施 .406.1.1 稳压电源考虑 .406.1.2 串行 EEPROM 的选择 .416.1.3 IC 卡接口电路 .416.1.4 掉电检测电路 .416.2 软件措施 .416.2.1 采取措施保

10、证 EEPROM 数据写入的可靠性 .416.2.2 保证 IC 卡与电度表准确地进行交换数据 .426.2.3 定时设置 I/O 口状态 .43参考文献 .44致谢 .45附录一 总体电路图 .46附录二 部分程序 .47附录三 中英文资料 .54山东科技大学学士学位论文01 绪论1.1 电度表的发展及现状1880年电能表诞生。19世纪末感应式电能表的制造理论就已基本形成。后来，为适应工业化和电能管理现代化发展的需求，电子式电能表应运而生。最初的电子式电能表仍基于感应式测量机构，只是表盘的旋转变成了电脉冲；随后出现了基于各种乘法器原理的电子式电能表。电能管理现代化需要访问多种信息并要求决策与

11、电价器具之间能双向通信。数字乘法器型电子式电能表扩展功能方便，适合与配电自动化系统集成，将成为电子式电能表的主要发展方向。经过多年的发展，电力已经成为国家最重要能源之一，并逐步满足了工业用电和居民用电需求，解决了电力能源的供需矛盾。同时，电子技术、计算机技术和网络技术的发展，给供电部门和用电部门、居委会或物业管理部门在供用电管理的规范化、自动化和收费网络化方面提供了可能。在电度表改造或研制方面，出现了磁卡式电表、电卡式电表、IC卡电表、全电子电表、带有通信接口的电度表等多种类型的表计。在抄表方式上，使用远程自动抄表系统，解决了传统手工抄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

12、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。在房地产市场日益理智的今天，购房者对楼盘物管质量越来越重视。由于多种原因，水、电、气往往出现跑、冒、滴、漏现象，为此而产生的业主与业主之间、业主与物业公司之间、业主与水电气供给部门之间的纠纷，甚让开发商特别是物管部门、水电气供给部门感到头疼。提高楼盘智能化水平采用智能IC卡表预付费系统，无疑会避免产生这类矛盾。房地产山东科技大学学士学位论文1市场竞争激烈的城市，正是从提高楼盘智能化水平，率先在某些高档楼盘、高档办公大楼、公建设施中采用了智能IC卡表预付费系统。如著名的珠鹰大厦、碧桂园凤凰城等著名楼盘，中国南方航空公司、广州军区司令部、陆军

13、总医院、广东工业大学等部队、院校，均通过采用智能IC卡表预付费系统，极大地促进了管理水平，提升了品位。智能IC卡预付费电表的成功推广应用，达到了控制和节约的双重效果，改革了沿袭几十年的消费模式，即先用电后付费的模式，而以先充值购电后消费的模式取而代之。作为使用者，用数一目了然，不再和邻里发生用量上的矛盾，还做到了即时控制；作为管理者，解决了抄表难、算帐麻烦、收费难等一系列令人头痛的难题；作为新楼盘的开发者，智能IC卡表的应用，作品将锦上添花，增加卖点，提升品牌价值；作为电供给部门，将先行回收投资，提高管理效能，利国利民利业；如果集体消费群体，智能IC卡表的应用，将使管理者不再为收费为难，省心省

14、力，事半功倍。1.2 单项预付费电度表研究的目的及意义电度表作为一种电能计量工具，在国民经济各部门中得到广泛的应用，是我国电工仪表行业中产量最大的产品。近几年，国家连续出台的多项与电能表行业发展相关的政策以及房地产产业的迅速发展，为电能表需求的上升及保持行业发展的相对稳定起到了一定的保障作用。长期以来，人们使用的都是机械式感应电度表，它具有耗电多、笨重、需要手工抄表、防窃电性能低等特点。随着微电子技术的迅猛发展，微控制器（单片机）和大规模集成电路在电能计量领域的广泛应用，使电度表的技术水平和性能得到长足发展。单相电子式预付费电度表就是其中的一种。且已经逐步成为电能表发展的主流，在未来几年里，这种趋势将更加明显。