PIC16C66单片机在多费率电能表设计中的应用
基于单片机的一个新的三相多费率电度表的设计
基于单片机的一个新的三相多费率电度表的设计吉顺江电气与电子工程学院山东理工大学淄博，255091，中国jandj8@摘要：随着社会的发展，对电力的需求变得越来越大。
在不同的时间不平衡电的现象是每况愈下。
以调整原因，电力负荷，节约能源，我们提出了一种新的多速率三相电度表的设计。
本文提出了一种新型的三相多费率meterbased A T89L V5的瓦小时的设计原则。
详细介绍了硬件和软件流程，以及对实验数据的分析设计。
由淄博贝林电子有限公司试生产，它表明，这种多速率三相电度表的特点是行走精度，精确的测量，自动抄表，灵活的时间设置和低成本。
因此，这种新型多费率电度表，具有广阔的应用前景。
关键词：多速率，三相电度表A T89LV52导言计算机技术的发展和应用，推动建筑智能化节表里。
因为在不同的时间更大的电力需求和不平衡的电力的现象愈演愈烈，电力公司鼓励人们使用多费率电度表[1]，以调整合理的电力负荷和节约能源。
一直采用传统的多费率电度表机械马口铁来衡量。
也有一些缺点，测量精度与机器磨损，单一时间设置和强大的人力资源[2]内。
在本文中，我们提出了一种新的多速率A T89LV52基于三相电度表。
这三相多费率电度表采用AD7752测量。
它的特点是分时测量，精确的测量，液晶显示，自动抄表，灵活的时间设置，及时校正，成本低，设计新颖二。
结构与工作原理新颖的三相多费率电度表本文提出根据AT89LV52单片机[3]。
AT89LV52有快闪存储器8K字节，第三类cryptographical程序存储器，256字节，32个可编程I / O线，三个时间/计数器与16位和停止两个类有六个向量RAM。
接口电路采用I2C总线的单位，这是一个8位单片机具有良好的性能和合适的价格。
系统结构框图如图1所示。
阅读本多费率电度表的原则是在多速率的时间段使用RS485总线，并注意到在X25045的然后接管惩时钟的RS485总线和写时钟的CMOS芯片S3530A。
基于PIC16C66单片机的多费率电能表接口电路设计
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１ 引 言
随着 经济 的 发展 ，各 行 各业 对 电力 的需 求越 来 越 大 ，不 同 时 间 用 电量 不 均 衡 的现 象 也 越 来 越 突 出 。 了合理 利用 电 能，调节 负荷 曲线 ， 为 改善 用 电量 不均 衡 的现象 ，国 内部分 省 市 的供 电部 门 已开始 逐 步推 广使 用 多费 率 电能表 ，对用 电户 的用 电量进 行 分 时计 费 。这 一 计 费方 法 受 到 广大 用 电户 的欢 迎 ， 也是 促进 均衡 用 电的一 种 经济 有效 的方式 。为 了适
３ １ 电源 ．
特 点 ，是 目前 市 场应 用 的一 种趋 势 。采用 的液 晶显
示 驱 动 芯 片为 Ｈ Ｌ Ｅ Ｏ Ｔ Ｋ公 司 的 Ｈ １２ ，其 显 示 电 Ｔ ６１ 路 如 图 ３所 示 。Ｌ Ｄ显示 器共 有 ２ Ｃ Ｏ个 电极 ， 中背 其 电极 ４个 、段 电极 １ ６个 ，它 们 分 别 与 ＨＴ ６ １的 １２
全 电子式 多费 率 电能表 。
图１
ＰＣ１ Ｃ ６引 脚 Ｉ ６６
艺特 点 ，使 得 它 非 常适 合 作 为 多费 率 电 能 表 的
ＣＰＵ 。
２ ＰＣ１ Ｃ ６单 片 机 简 介 Ｉ ６ ６
ＰＣ ６ 美 国 Ｍｉｍｃｉ Ｔ ｃｎｌｇ 公 司推 Ｉ Ｃ ６是 １ ６ ｃ ｈｐ ｅｈ ｏｏｙ
维普资讯
文章 编 号 ：０ １９ ４ （０ ２０ ．１ ．４ １０ ．９４ ２ ０ ）６０ ６０
基 于 Ｐ Ｃ ６单 片机 的 多费率 电能表 Ｉ１ ６ Ｃ ６
基于PIC单片机的电能表时钟误差分析仪的研究
复费率 电能表误差分析仪 的设计 。通过 多周期 同步测 频法 提高ＴＮ量的精度 。从 系统硬件组 成和软件设计 思想分别对 系统 加以介 绍。系统实现 了复费率 电能表误 差的快速、 准确检定 。
关键词 ： Ｉ 片机 ； ＰＣ单 误差分析仪 ； 多周期 同步测 量法 ； 时钟误差
中 图分 类 号 ：ＴＰ １ ＋． ２６ １ 文献 标 识 码 ：Ｂ
Ｌｉ ｅ ｉ Ｗ
（ ｎ ｎ ｐ ｏｅ ｓ ｎ ｔｃ ｎ ｌｑ ｏｌｇ ，Ｚ ｅ ｇ ｈ ｕ４ ０ ４ ） Ｈｅ ａ ｒ ｆｓ ｉ ｅ ｈ ｏｙ ｙｃ ｌ ｅ ｈ ｎ ｚ ｏ ５ ０ ６ ｏ ｅ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｈ ｒ ｃｓｏ ｆ ｈ ｌｃ ｓｄ ｈ ｌｃ ｒｃｅ ｅ ｇ ｔ ｒｉ ｒ ｃａ ａ ｔ ｒｆ ｒｔ ｅｏ ｅ ａｌａ ｃ ｒ ｃ ｆ ｈ ｌｃ ｅｐ ｅ ｉｉｎ ｏ ｅｃｏ ｋ ｉ ｉｅｔ ｅｅｅ ｔｉ ｎ ｒ ｙ ｍｅ ｅ ｓａｃ ｕ ｉｌ ｃｏ ｏ ｈ ｖ ｒ ｌ ｃ ｕ ａ ｙｏ ｅｅｅ — ｔ ｎ ｆ ｔ ｔ ｉ ｅ ｅ ｇ ｅｅ ，Ｓ ｔｉ ｅ ｅ ｓ ｒ ｏ ａ ａｙ ｅｔ ｅｃｏ ｋ ｅ ｒ ｒｏ ｌｃｒｃｅ ｅｇｙｍ ｅｅ ．Ａ ｌｃ ｒｏ ｎ ｌｚ ｒｆｒｔ ｅｅ ｒｃ ｎ ｒ ｙｍ ｔｒ Ｏｉ ｓｎ ｃ ｓ ａ ｙ ｔ ｎ ｌｚ ｈ ｌｃ ｒｏ ｆｅｅ ｔ ｉ ｎ ｒ ｔｒ ｃｏ ｋ ｅ ｒ ｒａ ａｙ ｅ ｏ ｈ — ｌｃｒｃ ｅ ｅｇ ｔｒｂ ｓ ｄ ｏ Ｉ Ｓ ｅ ｔｉ ｎ ｒ ｙ ｍｅ ｅ ａ ｅ ｎ Ｐ Ｃ ＣＭ ｓｐ ｅ ｅ ｔｄ Ｍ ｅ ｓ ｒｎ ｒ ｃｓｏ ｓｇ ｅ ｔｙｉ ｒａ ｅ ｙ ｔ ｅｍ ｕ ｔ ｙ ｌ ａ ｙ — ｉ ｒｓｎｅ ． ａ ｕ ｉ ｇ ｐ ｅ ｉｉｎｉ ｒ ａ ｌ ｎｃｅ ｓ ｄ ｂ ｈ ｌｉ ｃｉ ｌｓ ｎ —ｃ ｃ ｃ ｒ ｎ ｚ ｔ ｎ ｆｅ ｕ ｎ ｙｍ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｔ Ｔｈ ｏ ｆ ｒ ｔｏ ｆｈ ｒ ｗａ ｅａ ｄ ｄ ｓｇ ｉｇ ｉｅ ｆ ｏ ｔ ｒ ｆｔ ｉ ｙ ｔｍ ｒ － ｈ ｏ ｉａｉ ｒ ｑ ｅ ｃ ａ ｕ ｅ ｎ ． ｏ ｅｃ ｎ ｉ ａ ｉｎ ｏ ａ ｄ ｒ ｎ ｅ ｉｎｎ ａｏ ｆｗａ ｅｏ ｈｓｓ ｓｅ ａ ｅｉ ｇｕ ｄ ｓ ｎ ｔｏ ｕ ｅ ｎ ｄ ｔ ｉ ｒ ｄ ｃ ｄ ｉ ｅａｌ ．Ｔｈ ｓｓ ｓｅ ｃ ｕ ｄａ ｈｉｖ ｕ ｃ ｎ ｒ ｃｓ ｅ ｓ ｒｍ ｅ ｔｏ ｈ ｌｃ ｒｏ ｏ ａｔｈ ｕ ｌｃ ｒｃｅ — ｉ ｙ ｔｍ ｏ ｌ ｃ ｅ ｅｑ ｉｋ ａ ｄ ｐ ｅ ｉｅｍ ａ ｕ ｅ ｎ ｆｔ ｅｃｏ ｋ ｅ ｒ ｒｆｒＷ ｔ－ ｏ ｒｅｅ ｔｉ ｎ
毕业设计(论文)基于单片机的数字电能表设计
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。
多用户电能表的应用设计课程设计报告
多用户电能表的应用设计课程设计报告专业：电气工程及其自动化摘要电子式电能表是通过对用户供电电压和电流实时采样，采用专用的电能表集成电路，对采样电压电流信号进行处理并相乘转换成与电能成正比的脉冲输出,通过计度器或数字显示器显示用户使用的电量。
本文将设计一个以C8051F360芯片为核心，配有电能转换模块、LED显示模块、掉电存储模块等功能模块，实现对八户的用电状况进行采集检测。
本次设计用户数为八户，即实现八位用户循环显示电能量。
同时，基于E2PROM 24C16芯片实现单片机的掉电数据保护，基于74HC165芯片实现单片机的清零。
基于AD7755芯片实现电能脉冲的发生；应用单片机C8051F360编制程序完成脉冲的读取、计数、计算、存储、送显示等功能；应用74HC164及八段译码显示器完成数据的显示；应用74HC165及键盘控制对脉冲清零；应用E2PROM 24C16完成数据的定时写入以防停电时数据丢失。
关键词：8用户电能表；AD7755；24C16；C8051F360ABSTRACTElectrical meter is through user power supply voltage and current real-time sampling, using special integrated circuit of electric energy meter, the sampling voltage current signal processing and multiplication convert to electric proportional to the pulse output, through the JiDuQi or digital display shows users with the use of the power. This paper will design a C8051F360 chips as the core, equipped with electric energy conversion module, LED display module, power lost storage module function module, realizes to eight of the power consumption and the collection detection.The design for the eight users at home, which realize the eight users cyclic display electric energy. At the same time, based on the single chip microcomputer chip realize 24 y E2PROM chips was the power lost data protection, based on the 74 HC165 chip microcontroller cleared of realization.Based on AD7755 chip realize the energy pulsing occur; C8051F360 single chip microcomputer application program to complete pulse to read, counting, computation, storage, send display function; Application HC164 and eight section 74 decoding display finish data display; 74 HC165 keyboard control and application of pulse reset; Application E2PROM chips was complete data of the timing 24 y write in case of power data is lost.Keywords：electric energy meter;8 the user watt-hour meter;AD7755；24C16；C8051F360目录1 设计目的及要求 (1)1.1设计目的 (1)1.2设计要求 (1)2 设计容 (1)2.1设计系统方案 (1)2.2设计系统框图 (2)3 硬件电路设计 (2)3.124C16功能介绍 (2)3.2六段数码管显示电路 (3)3.3C8051F360功能介绍 (4)3.45V稳压电源的设计 (5)3.5光电隔离电路 (5)3.6AD7755电路设计 (6)4 软件电路设计 (12)4.1主程序流程图设计 (12)4.2显示用户及相应电能子程序框图 (13)4.3读24C16子程序框图 (14)4.4写24C16子程序流程图 (15)4.5查询键盘流程图 (16)4.6中断子程序流程图 (17)5 结束语 (18)致： (18)参考文献 (19)附录 (20)1 设计目的及要求1.1设计目的设计多用户电能表，掌握单片机在电力系统中的应用，并且可以通过计算机的编程实现对户的用电状况进行显示，进一步熟练单片机编程，了解24C16的功能实用。
多费率(多功能)电能表
多费率（多功能）电能表(题库)填空1、GB/T15284-2002《多费率电能表特殊要求》规定了固定安装的多费率电能表的分类、要求、试验方法、检验规则、标志、包装及贮存。
2、GB/T15284-2002《多费率电能表特殊要求》适用于测量参比频率为50Hz（或60Hz）交流有功和/或无功电能的多费率电能表。
3、GB/T15284-2002《多费率电能表特殊要求》仅适用于时间开关为数字显示，并用电池（或电容）提供工作储备的多费率电能表。
4、GB/T15284-2002《多费率电能表特殊要求》不适用于时间开关为模拟标度盘的多费率电能表。
5、按电能测量单元的工作原理多费率电能表可以分为静止式（电子式）和混合式多费率电能表。
6、多功能电能表要求至少有日历、时钟。
在24h内至少可以任意编程八个时段(最小间隔15min)，至少有两个费率计数器。
7、多功能电能表用显示信息用电子显示器显示计量累积总电能，其非易失存储器的最少记忆时间应是四个月。
8、非周期的存储器，当电表发生特定的事件时才记录9、多功能电能表记录的内容至少应有日期/时间、事件代码或名称，主要电能量存储器的数据。
10、一个显示器显示多种量值时，应能显示所有有关存储的内容。
应识别每一量值。
在自动顺序显示时，对每种用于计费目的的量值显示保持时间，应在3s～10s范围内可设置。
11、多费率电能表在参比电压、最大电流和cosφ=1.0(或sinφ=1.0)的条件下，总电能计数器应记录和显示从零开始至少1 500h的电能值；各费率计数器的记录值应不少于900h。
12、多功能电能表显示内容以及显示的时间应可编程设置，并应具有检验显示器所有数字和字符完整性的自检功13、仪表应有（隔离的）测试输出，并能用适当的测试设备监测。
14、脉冲输出分为电测试输出和光测试输出。
15、在供电电压中断不超过工作储备期间，当恢复供电时，仪表应正确存储（如果有）月末或指定日的数据。
16、直接接入的电能表在做短时过电流影响试验时，仪表应经受30I max，允差为＋0%～－10%的短时过电流，施加时间为额定频率的半个周期。
多费率电表设计 数字电表设计 毕业设计 优秀毕业论文
摘要数字电表系统是一种结构简单、功能全面、抗干扰能力强的新型智能电表系统。
它可以对用户的用电量进行准确计量,可以预存电费、实时查阅用户的用电情况并及时给予欠费提示,还可以用软件控制方式对用电器进行识别与控制,并能同时对多个用户的用电信息进行管理。
多费率电能表应具有的基本功能,多费率电能表的工作原理、硬件原理框图和控制程序流程图。
采用基于单片机为主控芯片的硬件平台，实现了实时时钟、数据存储、数据通信、电量采集、液晶显示、超低功耗等功能，使电表可以循环显示各个时段的电量。
本课题介绍一种基于PIC 单片机的多费率电能表主电路及通信接口电路,阐述了电能表电路的工作原理。
电量的测量采用AD7755 专用芯片,可保证测量脉冲数的准确性;硬件日历时钟及参数存储采用串行I2C 总线器件,减少了电路连线,提高了电能表工作可靠性。
本课题设计的多费率电度表，主要用它不仅能进行电能计量、还具有费率管理、通讯等功能，同时具有计量精度高、电磁兼容性能好、过载能力强，功耗低等特点，安装时无需校表即可使用。
而且稳定性很好，寿命长，测量精度基本不受温度影响。
在预先设置好的各个时段内对电量进行累加和计费。
电表可以循环显示各个时段的电量。
这种电能表，是一个具备数据采集、数据处理和显示功能的单片机应用系统。
为了减少电表自身的能量消耗，电表内芯片全采用CMOS器件，且在没有负荷时置单片机于SLEEP工作方式。
关键词：多费率；电能表；PIC单片机；I2C总线ABSTRACTThe digital electric instrument system is one kind of structure is simple, the function is comprehensive, antijamming ability strong new intelligence electric instrument system. It may carry on the accurate measurement to user's electricity consumption, may save the electrical bill, the real-time consult user to use electricity in advance the situation and gives the money owed prompt promptly, but may also use the software control way to use the electric appliance to carry on the recognition and the control, and can simultaneously use electricity to many users the information to carry on the management。
三相电子式多费率电能表[实用新型专利]
![三相电子式多费率电能表[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/38a4d2e54a7302768f99393e.png)
专利名称：三相电子式多费率电能表专利类型：实用新型专利
发明人：余钦,周烈兴,阮金祥
申请号：CN200720074120.1
申请日：20070828
公开号：CN201069454Y
公开日：
20080604
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种三相电子式多费率电能表，包括三相电子式电能表，特点是三相电子式电能表上加装了由单片机芯片、电能采集芯片、RS－485电平转换芯片、EEPROM芯片、时钟芯片、调制解调芯片组成的电路，它采用三相电子式电能表加装单片机芯片组成的电路进行分段多费率的计费，具有LCD显示、红外线和RS－485通讯功能，电路结构简单，可靠性高，大大方便了各时段的计费。
申请人：上海振浩电子科技有限公司
地址：200331 上海市普陀区祁连山路689号1号楼1-267室
国籍：CN
代理机构：上海蓝迪专利事务所
代理人：徐筱梅
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单相多费率电能表的远程操作与管理平台设计
单相多费率电能表的远程操作与管理平台设计随着能源管理技术的不断发展和智能电网的快速普及，单相多费率电能表的远程操作与管理成为了一种必要的需求。
通过远程操作与管理平台，用户可以方便地进行电能表的监控、控制和数据管理，实现对电能使用的精细化管理。
本文将介绍单相多费率电能表的远程操作与管理平台的设计，以实现高效、智能的能源管理。
首先，单相多费率电能表的远程操作与管理平台应具备可靠的数据传输和接收能力。
为了实现这一点，平台应采用安全可靠的通信协议，如TCP/IP或者MQTT 等。
这些协议可以保障数据传输的可靠性和安全性，防止数据泄露和篡改的可能性。
此外，平台还应提供快速、稳定的数据传输通道，以确保用户可以实时地获取电能表的数据和状态信息。
其次，单相多费率电能表的远程操作与管理平台应具备友好的用户界面和简单易用的操作方式。
对于普通用户和非专业人士来说，不需要复杂的操作步骤和技术知识。
因此，平台应提供简洁明了的界面设计和直观的操作流程，用户可以通过简单的点击和输入完成对电能表的操作和管理。
此外，平台还应提供用户操作指南和帮助文档，以便用户可以快速上手并解决遇到的问题。
另外，单相多费率电能表的远程操作与管理平台还应具备灵活的功能扩展能力。
随着用户需求的不断变化，平台应能够及时适应并引入新的功能和特性。
例如，用户可能需要对电能表进行定时定量的控制，平台应提供定时任务的设置和执行功能；用户可能还需要进行能源消耗的统计和分析，平台应提供数据分析和可视化功能。
这样，用户可以根据自身需求，灵活地扩展和定制平台的功能，实现个性化的能源管理。
此外，为了提高平台的稳定性和可靠性，单相多费率电能表的远程操作与管理平台应具备良好的错误处理和故障恢复能力。
平台应能自动处理普通错误和故障，例如数据传输中断、通信异常等，以确保用户正常地进行操作和管理。
同时，平台还应支持实时的错误和故障报警功能，通过邮件或短信等方式及时通知用户，并提供相应的故障排查和修复指南。
最新-基于PIC单片机的热能表研制 精品
基于PIC单片机的热能表研制
摘要随着我国福利制度的改革和热能计量的规范化，对热能的准确计量成为一个比较关键的环节。
文中介绍了热能表的组成和工作原理，给出了一种基于1664单片机的热能表设计方案，同时对设计和使用中的一些问题进行了讨论并提出了解决办法。
关键词热能表单片机温度传感器1664
随着我国福利制度的改革，供暖制度也发生了相应的变化。
原来的供暖收费存在着对使用的热能估算不准确、收费不合理等问题。
为此，国家建设部在一些城市实施供暖制度改革试点，并对热能实行计量收费，这就要求对使用的热能进行准确的计量。
本文给出了一种基于1664单片机的、针对热水供暖的热能表设计方案。
1热能表的组成原理
一般热能表的原理框图如图1所示，它主要由积分仪、流量计和温度传感器三部分组成。
流量计用于计量流过采暖设备的热水的体积。
两只温度传感器分别用于测量进水温度和回水温度。
积分仪是热能表的核心，它能够根据流量计提供的热水体积流量和进水、回水温度差等数据计算出消耗的热能。
其计算公式如下
=供水-回水
其中，为消耗的热能，单位为；为水的比热容=0001167℃；为流过采暖设备的热水体积，单位为升；供水、回水为流过采暖设备进水口和回水口的热水温度，单位为℃。
从热能的消耗计算公式可以看出，只要测得采暖设备进水和回水的温差以及流过采暖设备的热水体积就可以计算出消耗的热能，因此，引起计量误差的因素有
1流量计的精度；
2温度测量的准确度；
3两只温度传感器的配对误差；。
多用户电能表的应用设计课程设计报告
多用户电能表的应用设计课程设计报告专业：电气工程及其自动化摘要电子式电能表是通过对用户供电电压和电流实时采样，采用专用的电能表集成电路，对采样电压电流信号进行处理并相乘转换成与电能成正比的脉冲输出,通过计度器或数字显示器显示用户使用的电量。
本文将设计一个以C8051F360芯片为核心，配有电能转换模块、LED显示模块、掉电存储模块等功能模块，实现对八户的用电状况进行采集检测。
本次设计用户数为八户，即实现八位用户循环显示电能量。
同时，基于E2PROM 24C16芯片实现单片机的掉电数据保护，基于74HC165芯片实现单片机的清零。
基于AD7755芯片实现电能脉冲的发生；应用单片机C8051F360编制程序完成脉冲的读取、计数、计算、存储、送显示等功能；应用74HC164及八段译码显示器完成数据的显示；应用74HC165及键盘控制对脉冲清零；应用E2PROM 24C16完成数据的定时写入以防停电时数据丢失。
关键词：8用户电能表；AD7755；24C16；C8051F360ABSTRACTElectrical meter is through user power supply voltage and current real-time sampling, using special integrated circuit of electric energy meter, the sampling voltage current signal processing and multiplication convert to electric proportional to the pulse output, through the JiDuQi or digital display shows users with the use of the power. This paper will design a C8051F360 chips as the core, equipped with electric energy conversion module, LED display module, power lost storage module function module, realizes to eight of the power consumption and the collection detection.The design for the eight users at home, which realize the eight users cyclic display electric energy. At the same time, based on the single chip microcomputer chip realize 24 y E2PROM chips was the power lost data protection, based on the 74 HC165 chip microcontroller cleared of realization.Based on AD7755 chip realize the energy pulsing occur; C8051F360 single chip microcomputer application program to complete pulse to read, counting, computation, storage, send display function; Application HC164 and eight section 74 decoding display finish data display; 74 HC165 keyboard control and application of pulse reset; Application E2PROM chips was complete data of the timing 24 y write in case of power data is lost.Keywords：electric energy meter;8 the user watt-hour meter;AD7755；24C16；C8051F360目录1 设计目的及要求 (1)1.1设计目的 (1)1.2设计要求 (1)2 设计内容 (1)2.1设计系统方案 (1)2.2设计系统框图 (2)3 硬件电路设计 (2)3.124C16功能介绍 (2)3.2六段数码管显示电路 (3)3.3C8051F360功能介绍 (4)3.45V稳压电源的设计 (5)3.5光电隔离电路 (5)3.6AD7755电路设计 (6)4 软件电路设计 (11)4.1主程序流程图设计 (11)4.2显示用户及相应电能子程序框图 (12)4.3读24C16子程序框图 (13)4.4写24C16子程序流程图 (15)4.5查询键盘流程图 (15)4.6中断子程序流程图 (16)5 结束语 (17)致谢： (18)参考文献 (18)附录 (19)1 设计目的及要求1.1设计目的设计多用户电能表，掌握单片机在电力系统中的应用，并且可以通过计算机的编程实现对户的用电状况进行显示，进一步熟练单片机编程，了解24C16的功能实用。
多费率电能表中基于单片机串行口红外通信的设计
多费率电能表中基于单片机串行口红外通信的设计摘要：利用单片机的串行口、定时器/计数器T0、定时器/计数器Ｔ1、红外发射管和红外接收管等简单的软硬件就可靠地实现了多费率电能表的红外通信功能。
本设计详细介绍了串行口红外通信的软硬件设计方法，并给出了具体的电路原理图、波形图和５１单片机程序.XX关键词: 红外通信串行接口电能表 SＳU7301单片机0 引言多费率电能表是我国目前节约用电和计划用电策下不可缺少的电能计量产品，多费率电能表的通信接口一般兼有红外接口和RS485接口。
红外通信具有直观、操作简便、可靠性高等优点，是电能表中使用最为普遍的一种通信方式,是电能表和掌机之间实现抄表、编程、校时、数据管理等功能的有效手段。
采用新茂单片机ＳSU7３０１（51系列）、光电子的红外发射管SＥ３０3和红外接收管PIＣ1２０43，以及单片机串行口、2个定时器/计数器可以有效地实现红外通信功能。
1 红外通信原理红外通信是利用波长为9００nm~100０nm的红外波作为信息的载体,发射装置把二进制信号经过高频调制后发送出去，接收装置把接收的红外高频信号进行解调为原息的一种通信传输方式.其中调制方式有脉宽调制（通过改变脉冲宽度调制信号ＰWM）和脉时调制（通过改变脉冲串之间时间间隔调制信号P ＰM）两种,本文采用ＰPM脉时调制方式。
XX2 串行口红外通信硬件设计XX多费率电能表的红外发射和红外接收电路主要包括新茂单片机ＳSU7３01、光电子的红外发射管SE303和红外接收管PＩＣ１20４3，以及驱动三极管8550、电阻和电容，红外通信硬件原理图见图1.XX２.1 红外发射硬件设计红外发射是利用单片机SSＵ7301的串行数据发送口TXD（Ｐ3．１)控制驱动三极管BG1进行二进制数据“0”和“1”的传输(数据由串行发送缓冲器UＦ中送出)，以及利用Ｐ3。
4口控制驱动三极管BG2进行高频３8.4k调制(高频驱动信号由定时器/计数器Ｔ0的方式２自动重装模式产生），从而可靠地实现了红外发射管D１在传输数据“0”时进行高频红外发射和数据“１”时被截止的发射功能.状态关系见,波形见图2.2．2 红外接收硬件设计红外接收是利用红接收管PＩC12034收到高频信号输出低电平确定为数据“0”,而没收到高频信号输出高电平确定为数据“１”的方式经过解调，把数据通过单片机ＳＳU7301的串行数据接收口RXD(P3。
一种基于单片机的新型三相多费率电能表的设计外文文献及翻译
always adopts mechanical tinplate to measure. There are some shortcomings that the measurement precision falls with machine abrasion, single time period setting and strong manpower [2]. In this paper, we propose a novel multi-rate three-phase watt-hour meter based on AT89LV52. This multi-rate three-phase watt-hour meter adopts AD7752 for measurement. It has the characteristics which are time-sharing measurement, accurate measurement, LCD display, automatic meter reading, flexible time period setting, timely emendation, low cost and novel design.II. STRUCTURE AND WORKING PRINCIPLEThe novel multi-rate three-phase watt-hour meter proposed in this paper is based upon AT89LV52 singlechip [3]. AT89LV52 has the flash memorizer with 8k bytes, cryptographical program memorizer with third class, RAM with 256 bytes, 32 programmable I/O lines, three time/ counter with 16 bits and a two class halt with six vectors. The interface circuit adopts I2C bus unit which is a 8 bits singlechip with good performance and suitable price. The system structure diagram is shown in figure 1.Figure 1. System structure diagramThe principle of this multi-rate watt-hour meter is reading in themulti-rate time segments using RS485 bus and noting in X25045 then take over correctional clock with RS485 bus and write in clock CMOS chip S3530A. Thethree-phase AC voltage and electric current pass through potentiometer and mutual inductance instrument respectively so as to produce small signal which is sent to AD7752 to complete measurement. The clock CMOS chip S3530A gives clock information per second in the course of automatic move and analyze this clock belongs to which period of time according to advance periods of time set in X25045 then save the electrical energy in RAM memorizeraccording to corresponding period of time. We write it to corresponding address of X25045 when the electrical energy achieves one degree in order to make the multi-rate measurement come true. This watt-hour meter hasfunctions of clear LCD display, missing phase detection, burthen control, halt electricity check and storage, automatic meter reading and so on.III. THE DESIGH OF HARDWARE CIRCUITA． Electrical energy measurementThe three-phase electrical energy measurement is realized by the low consume CMOS chip AD7752 of ADI company. The inside of AD7752 adopts digital circuit besides ADC, filter and multiplication circuit which can eliminate noises effectively. The sampling course of voltage and electric current in three-phase AC power supply loop is shown in figure 2 in which IA stands for voltage sampling of A phase. The sampling circuits of B phase and C phase are similar to A phase. The power after integral is transformed to electrical pulse for output. The pulse of fan-out CF enters into interregnum INT0 of AT89LV52 through photoelectricity insulation 4N25. CPU measures the electrical energy [4]. We adjust the pulse number of CF by combining the state of S1 and S2. The connection of electrical energy and pulse is W = M C . In which, W is the electrical energy with the unit of kilowatt-hour, M is the total pulse number, C is the pulse number of ammeter. We choose C equals to 3000 that is to say every kilowatt-hour is 3000pulses.Figure 2. Circuit schematic diagramof watt-hour meterB． LCD displayThe LCD display [6] adopts HT1621 CMOS chip of HOLTEK Company toachieve twelve bits digital display. HT1621 is the LCD drivers with 128 segments (32× 4) inner memorizer. The interior of HT1621 consists ofcontrol and time circuits, RAM, LCD drive and watch timer. It hasthe merits of small volume and low cost so that it is suit to watt-hour meter. We use serial interface which only has four lines between HT1621 and AT89LV52. The detailed connection is shown in figure 3. P20, P21, P22 and P23 of AT89LV52 connect to CS, RD, WR and DATA respectively with the use to refurbish the display of RAM. HT1621 drive CMOS chip has 48 nodes in which COM0, COM1, COM2, COM3 connect to the communal end and drive output of LCD and SG0, SG1, SG2, SG3 connect to drive output of every segment respectively. In addition, an adjustable resistance of 20kΩ isput between VDD and VLCD to adjust the display contrast of LCD. Experiment shows that the contrast is better with VDD=5V and VLCD=4V.C． Serial memorizerSerial memorizer adopts low power consumption chip X25045 of XICORcompany .It has three functions which are watchdog timer WTD, voltage supervision and serial memorizer E2PROM with 512 bytes. WTD can be set 200ms, 600ms and 1400ms time intervals. The software program is read into X25045. During the normal running of program, WTD receives the trigger signal in time intervals in order to ensure the normal running of program. X25045 will output a high potential through RESET line if WTD does not receive trigger signal in time intervals. The trigger watt-hour meter reset in order to prevent program flying away. As the serial memorizer chip, 512 bytes of X25045 are used to storage the watt-hour meter code, multi-rate periods of time, the apex electricity, smooth electricity, vale electricity and total electricity of last month and this month. Storage can be divided into two same areas. One is used as data storage. The other is used for backup. The number of storage can be revised 100,000 times. Data can be stored for 100 years. It is connected with AT89LV52 by SPI agreement bus. The connection is shown in figure 3.D． Clock circuitThe clock circuit is completed by S3530A chip. It is a low powerconsumption clock chip that supports I2C Bus. It sets the clock and calendar according to the data received by CUP communicating with RS485. At the same time, it continues to walk time by its own oscillation. The crystaloscillator of 32.768 kHz is put between Xin and Xout of S3530A which is connected with CPU through latching. SDA foot and SCL foot connect to P1.6 and P1.7 of AT89LV52 respectively. There are two interrupt alarming foots can be set as second output or minute output synchronizing pulse which supply interrupt signal to AT89LV52 with one second period. Single-chip system will readout the current time through I2Ccommunication interface according to this signal and calculate the period of time that this moment belongs to so as to realize the electrical energy measurement in different periods of time [5]. This clock circuit has spare lithium battery. The powersupply VCC supply power in normal wiring and electrified for lithium battery of 3.6V. When there is power off, the system will automatically convert lithium battery to clock circuit for power supply. The clock will still running accurately even the power is off.Figure 3. Partial circuit figure of watt-hour meterE． RS485 CommunicationMAX485 chip can implement RS485 communication control ofmulti-rate watt-hour meter. MAX485 chip has RS485 communication protocol. It can take 128 hypogenous computers. Its transmission distance is greater than 1km and its transfer rate is up to 250kb per second. The watt-hour meter connects with the unit controller through the RS485 bus. Each unit has a cell controller can manage 128 multi-rate watt-hour meter. The cell controller connects to power management computer. Each watt-hour meter has one and only meter number with eight bits of hex.The electrician should write the user’s information and meter number and then import to the power management computer for initial installation so ad to complete the connection of user and management computer. Management computer sends setting of period of time and clock information with the manner of broadcast communication without address information. PC uploads information by the way of calling address. F． Lack Phase detection and relay controlIt can achieve relay control [7] with P27 of AT89LV52. P27 cancontrol relays using 4N25 photoelectricity isolator so as to complete powersupply and power control. Lack Phase detection gets the signal from fan-out of the relay and connects to 1 foot of photoelectricity isolator after passing a 75K resistance, the diode half-wave rectifier and capacitive filtering respectively. We detect the 4 foot of isolator to determine whether there is the lack of phase. If there is lack of phase, we detect again after 2 seconds overtime. We break off the power immediately if there is lack of power after the twice confirmation. In power protection circuit, it uses the INT1 interrupt foot of AT89LV52 to detect signal.When there is a sudden power off, INT1 jumps into a low voltage and the INT1 interrupt enters to the power protection program relying on the energy storage capacitor to save data. In the system, pulse output of AD7752, relay control port and the inputs of lack phase detection all use photoelectric isolator 4N25. It sends electrical signal by light coupling which can enhance the ability of anti-jamming.IV. THE DESIGN OF SOFTWAREA．The distribution of resourceThe software program includes main program, X25045 read and write program, RS485 serial communication program, interrupt serve program, timer handling program, HT1621 display control program, electrical energy measurement in different period of time and power down protection program, and system self-checking andanti-interference handling program. Interrupt resource distribution of system is:INT0 interrupt is used as AD7752 pulse measurement, INT1 as synchronization detecting, timer T0 as 100 ms timing, T1 as 1ms timing, and T2 as baud rate generator for serial communication program. RS485 asynchronous communication is set to receive interrupt and check information for sending.B． Module desighThe flow chart of main program is shown in figure 4. The watt-hourmeter should be able to initialize at each power up time. The initializing program includes setting working mode of timers, serial stomata and interrupts for AT89LV52, writing control word into X25045, S3530A and HT1621. This system sets three periods of time. The singlechip reads clock value from S3530A per second then analyze this clock belongs to which period of time according to advance periods of time set in X25045 then save the electrical energy in RAM memorizer according to corresponding period of time. We write it to corresponding address of X25045 when the electrical energy achieves one degree. The LCD display with 16 bits shows period of time and electrical energy information in turn.Figure 4. Flow chart of main programV. TESTING RESULTError measurement and running test have been made in Zibo Billion Electron Co., Ltd. The epigenous computer completes the setting of time management. There are three-rate period of time. The first period of time is vale electricity from 00 point 00 minute to 06 point 30 minutes. The second period of time is apex electricity from 06 point 30 minutes to 22 point 30 minutes. The third period of time is smooth electricity from 22 point 30 minutes to 24 point 00 minute. The setting of rate period of time is sent to computer management system by electric power company according to national policy and saved in X25045. The apex electricity, smooth electricity, vale electricity and total electricity per month read saved in electrical energy meter and sent to epigenous computer through cell controller. The communication baud rate is 9600 bits per second. Thecheckout platform of 0.1 grade standard electronic power meter is used as standard meter and the multi-rate watt-hour meter is the testedmeter. Billion Electron Company has carried out testing according to different load running. The measured data is shown in table 1 with the burthen of 30kW.TABLE I. COMPARE OF NORMAL METER AND TESTING METERThe testing result indicates that the error of this multi-ratewatt-hour meter is less than 1%, belongs to 1.0 grade. The return reading of electrical energy is precision and the emendation of time is timely and right. By testing, the method of decreasing errors for electricity metering can be obtained.Firstly, adjust the sampling resistance of AD7752 to accurate value. Secondly, the value of this resistance is needed less varying with temperature. Thirdly, during electricity metering progress, when mantissa portion of electricity is less than 0.01, the remaining pulse should be accessed together, thus cumulative error caused by lack of 0.01degree energy loss could be avoided.VI. CONCLUSION AND EXPECTATIONThe multi-rate watt-hour meter achieves electrical energycomputation in different time according to different time setting. It adopts RS485 for serial communication and realizes automatic meter reading and real-time emendation. The results of production in Billion Electron Company showthat the multi-rate three-phase watt-hour meter proposed in this paper has the characteristics of novel design technique, accurate measurement, and flexible time period setting. Various technical indexes achieve the technique standard for national intelligent card watt-hour meter. Therefore, it has wide application. 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基于单片机的电能计量系统设计[1].doc
![基于单片机的电能计量系统设计[1].doc](https://img.taocdn.com/s3/m/dd94b9136bd97f192279e9a3.png)
摘要电能是现代社会中国民经济和人民生活的重要保障，随着社会的快速发展往往导致电能的供应与使用之间产生矛盾。
为了解决这一矛盾，电能计量的分时计费方式可以通过调节人们的用电行为，对提高电能利用的合理性和缓解电力供需矛盾具有重要价值。
但是传统的机电式电能表无法执行分时计量和分时计费的功能，因此基于单片机技术设计的新型数字电表是实现新型电能管理方式的前提。
本文提出了一种以AT89C51为核心的电量计量系统，单片机通过AD7751对电网的电压和电流取样，经过内部处理后以频率的形式输出，送给单片机测量频率，计算出有功功率，对时间进行积分后便可得到电能；时钟芯片DS1302提供当前的时间信息，单片机将电量、电费和时间数据送LCD显示，用户可通过独立键盘对系统的工作状态进行操作，包括时间的设定、时间与电量及电费的显示、过去时刻的电量和电费查询等。
本设计中电压电流采集电路具有特色和成本优势；探索了利用AT89C51的有限硬件资源与软件的有机结合实现实时钟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，对其它低功耗仪表的设计具有参考价值。
关键词：电能表，AT89C51单片机，低功率设计，硬软件合成，AD7751单片机AbstractThe electric energy is a guarantee to national economy and daily life in modern society. With the fast development of the society, contradiction between the demand and production of electrical energy occurs. Time-scheduled tariff system, that changes user's behavior in energy consuming and rationalizes the electrical energy utilization, is an effective and valuable measure to solve this problem. For the energy measurement the traditional mechanical electricity meter no longer can meet the requirements of this new tariff system, and microcontroller-based digital E-meter becomes the prerequisite and backbone of this tariff system.This paper presents a AT89C51 power metering system as the core, microcontroller through the AD7751 on the grid voltage and current sampling, after internal processing after output in the form of frequency, given the frequency measurement microcontroller to calculate the active power, integration of time available after power, clock chip DS1302 provides the current time information, the processor will power, electricity and time of data sent to LCD display, separate keyboard, the user can work on the state of the system operation, including setting time, time and power and the tariff, in the past hour of electricity and electricity inquiries. The design of voltage and current acquisition circuits with features and cost advantages; Design methods that integrates the AT89C51s limited hardware and software resources to implement real-time clock ,IC and serial communication interfaces; With E-meter as a platform, a study on the fundamentals and techniques of low-power design the might be of reference value to other low-power process measuring devices.Keywords：Electric energy meter, AT89C51 series microcontroller, low-power design, Integration of hardware and software, AD7751 series microcontroller目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 电能计量系统方案论证1.1 方案一机械电子式 (1)1.2 方案二模数转换式 (1)1.3 方案三功率累加式 (1)1.4 方案选择 (2)2 绪论2.1 课题背景 (3)2.2 数字仪表的发展历程 (3)2.2.1 智能仪表的概念 (3)2.2.2 智能仪表的特点 (4)2.2.3 智能仪表的发展 (4)2.2.4 虚拟仪表是智能仪表发展的新阶段 (6)2.3 国内外电能表技术发展的现状 (7)2.4 选题概述 (8)3 总体方案及各模块简介3.1 AT89C51简介 (10)3.2 AD7751原理及应用 (12)3.2.1 AD7751性能特点 (12)3.2.2 AD7751工作原理 (13)3.3 EEPROM (14)3.4 DS1302 (16)3.5. LCD1602 (18)3.6 通信系统 (19)4 系统硬件设计4.1 功率检测电路设计 (21)4.2 时钟电路设计 (23)4.3 EEPROM/看门狗电路设计 (25)4.4 LCD显示电路设计 (26)4.5 RS-485通信传输设计 (27)4.5.1 电路基本原理 (28)4.5.2 RS-485的控制端设计 (28)4.5.3 RS-485输出电路部分的设计 (28)4.5.4 系统的电源选择 (29)5 系统软件设计5.1 电能计量子程序设计 (30)5.2 EEPROM/看门狗子程序设计 (30)5.3 LCD显示子程序设计 (32)5.4 RS-485通信子程序 (32)5.5 系统主程序设计 (33)5.6 电路仿真 (34)6 总结与展望 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录一 (39)附录二 (44)独创性声明 (45)学位论文（设计）版权使用授权书 (46)1 电能计量系统方案论证1.1 方案一机械电子式通过对转盘转动圈数的计数来测量电能。
基于PIC16C66单片机的多费率电能表接口电路设计
基于PIC16C66单片机的多费率电能表接口电路设计
勾亚峰;叶卫平
【期刊名称】《自动化与仪表》
【年(卷),期】2002(017)006
【摘要】介绍了以Microchip公司的PIC16C66单片机为基础的多费率电能表接口设计.该表以ADE7755作为计量芯片,采用液晶显示,并具有RS485接口和红外通信两种通信方式.
【总页数】4页(P16-19)
【作者】勾亚峰;叶卫平
【作者单位】武汉理工大学,湖北,武汉,430070;武汉理工大学,湖北,武汉,430070【正文语种】中文
【中图分类】TP274+.2
【相关文献】
1.基于三种通讯接口并存的多费率电能表的设计 [J], 詹学文;刘定良
2.基于三种通信接口并存的多费率电能表的设计 [J], 詹学文;纪成帅;刘定良
3.以PIC16C66单片机为CPU的多费率电能表接口设计 [J], 勾亚峰;方安平
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5.PIC16C66单片机在多费率电能表设计中的应用 [J], 勾亚峰;叶卫平
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基于CPU卡的三相电子式多费率预付费电能表的设计与实现的开题报告
基于CPU卡的三相电子式多费率预付费电能表的设计与实现的开题报告一、研究背景随着电力市场的开放和电力改革的推进，预付费电力计量作为一种新兴计量方式，越来越受到人们的重视。
预付费电能表作为预付费计量的关键设备之一，在实现对用户用电量的有效控制和监管方面起着非常重要的作用。
传统的电力计量方式主要采用电能表，但是随着电子技术的不断发展，电子式电能表逐渐取代了传统的机械式电能表，成为未来电力计量的主流。
电子式电能表可实现多费率计费和远程抄表等功能，能够更好地适应市场需求。
本研究拟设计一种基于CPU卡的三相电子式多费率预付费电能表，以满足用户对电力计量方式的多样化需求。
二、研究内容1. 电子式电能表的原理和特点深入研究电子式电能表的原理、构成和特点，了解电子式电能表与传统机械式电能表的差异。
2. 多费率预付费电能表的设计设计一种基于CPU卡的多费率预付费电能表，具备多种电量计量方式、多费率计费、低功耗等特点，并实现与用户使用的CPU卡的联动，保证计量的精度和可靠性。
3. 硬件实现利用单片机等硬件模块，对电能表进行硬件实现，包括电路设计、PCB设计、元器件选择等。
4. 软件开发使用C语言等编程语言，开发电能表的软件，包括计量算法、费率切换、CPU卡读写等功能。
5. 系统测试对设计实现的电能表进行系统测试，测试电能表的计量精度、CPU卡读写的可靠性等功能。
三、研究意义本研究将实现一种基于CPU卡的三相电子式多费率预付费电能表的设计与实现，该电能表具有多种电量计量方式、多费率计费、低功耗等特点，为用户提供了更加灵活、方便的电力计量方式，满足了电力市场对电能表的多样化需求。
四、研究计划1. 第一阶段（一个月）：文献综述和需求分析。
2. 第二阶段（两个月）：电能表的原理和特点的研究；多费率预付费电能表的设计和方案制定。
3. 第三阶段（四个月）：硬件实现和软件开发。
4. 第四阶段（一个月）：系统测试和验收。
五、研究方法本研究采用文献综述、需求分析、方案制定、硬件实现、软件开发和系统测试等方法，配合电子技术、计算机技术、通信技术等相关技术，实现基于CPU卡的三相电子式多费率预付费电能表的设计与实现。
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在设计中 , PIC16C66 的硬件 I2C 不能作主机 , 只能使用 RC3 、RC4 作普通 I/ O 口 , 用软件模拟驱 动 SCL 和 SDA , 与 具 有 I2C 接 口 的 外 部 实 时 钟 (DS1307) 和 EEPROM (24L C16B) 进行数据通信 。 由于系统总线端口输出为开漏结构 , 同时为了提高总 线的抗干扰能力 , 增加信息传输的可靠性 , I2C 总线 的 数 据 线 SDA 和 时 钟 信 号 线 SCL 经 上 拉 电 阻 ( R103 、R104) 接至 + 5V 电源 。
时钟控制是电能分时计量的基础 。实时时钟有硬 时钟 和 软 时 钟 两 种 , 本 系 统 采 用 DALLAS 公 司 的 DS1307 实时时钟芯片作为系统时钟 , 为之提供精确 的年月日及时分秒时刻 。该芯片外接 32768 Hz 时钟 晶振 (CL Y3) 。在 DS1307 输出端 (OU T) 用三极管
脉冲计量部分采用 AD I 公司的 AD E7755 专用计 量芯片 。AD E7755 是一种高准确度电能测量集成电 路 , 它对来自电流和电压传感器的信号进行采样 , 并 产生电能计量脉冲 CF 。电能与脉冲数的关系是 :
W = m/ imp
式中 W 为电能值 : kW·h ; m 为脉冲累计数 ; i m p 为脉冲常数 , 即每千瓦小时电对应的脉冲数 。
1 PIC16C66 单片机简介
PIC16C66 是 美 国 Microchip Technology 公 司 推 出的基于 16 位 RISC 指令系统 、哈佛总线和两级指 令流结构的高性能价格比的 8 位 PIC 系列单片机之 一 , 其基本特性有[1] : 精简指令集 ; 执 行 速 度 快 (DC～ 200ns) ; 具有直接 、间接和相对三种寻址方 式 ; 多种硬件中断功能和八级硬件堆栈 ; 具有同步串 行口 I2C/ SPI 操作 , 可用于控制外部实时钟 、EEP2 ROM ; 具 有 同 步 通 讯 硬 件 接 口 SCI/ U SAR T 操 作 ,
外接 EEPROM 选用 24L C16B , 有 2 K 字节的存 储量 , 用于保存电量记录和电表的工作参数 (如用电 量 、表号 、脉冲常数 、历史记录电量等重要数据) 。 为了确保电能表数据的安全可靠 , 软件上将 EEP2 ROM 分为 A 、B 两个数据区互为备份 , 防止在写入 数据未完成时遇到断电或因其它故障而毁坏数据 , 这 样系统检测到其中一个数据区的数据出现混乱时 , 可 利用备份数据恢复系统 。另外 , 在硬件上增加了一个 在 有 电 路 故 障 时 读 取 EEPROM 数 据 的 接 口 (CON4) , 这样即使在 CPU 或其它电路出现故障无 法获取 EEPROM 数据时 , 也可以通过该接口利用外 部设备将数据读出来 。
电源设计对于电能表来说至关重要 , 差的电源设 计会使电能表工作在不稳定的状态下 , 在一定的条件 下 (如雷击 、高频干扰等) 可能造成电能表显示混 乱 、数据丢失 , 甚至烧毁整个电能表等严重后果 , 所 以本表在设计上特别重视电源的设计 , 共采用 3 路独 立的 5V 电源 : 脉冲计量部分 AD E7755 电源和 RS 485 通 讯 电 源 采 用 半 波 整 流 , 用 78L05 稳 压 ; PIC16C66 单片机电源电路采用全波整流 , 用 7805 稳 压 。采用三路不同的电源 , 不同部分信号之间加光电 转换装置 (光耦) 进行隔离 , 这样使整个电路的抗干 扰能力大大加强 。
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Industrial MeasureATION
少 I/ O 接口部件 , 但为了满足多费率电能表的要求 , 还需要增加电源 、脉冲计量 、液晶显示 、实时时钟 、 数据存储 、RS - 485 及红外通讯等接口电路 , 而这些 接口的设计好坏 , 对整个电能表性能有很大影响 。以 下就重要接口电路及相关控制软件加以介绍 。 211 电源
液晶显示方式具有显示灵活 、价格低 、功耗小等 特点 , 是目前市场应用的一种趋势 。我们采用的液晶 显示驱动芯片为 HOL TE K 公司的 H T1621 。其显示 电路如图 2 所示 。L CD 显示器共有 20 个电极 , 其中 背电极 4 个 、段电极 16 个 , 它们分别与 H T1621 的 COM0～COM3 及 SE G0～SE G15 相连[2 ] 。
工业计量 2003 年第 2 期
计算机应用 当前时段及正反向对相应时段累积脉冲数和总脉冲数 各加 1 ; 当累积脉冲数等于电表常数的 1 %时 , 将累 积脉冲数清零 , 该时段累积电量加 0101kW·h , 同时 总电 量 也 累 加 0101kW ·h , 并 将 数 据 存 入 非 易 失 RAM 。 213 液晶显示
Application of PIC16C66 single chip computer in multi2rate watt2hour meter
GOU Ya2feng , YE Wei2ping
( Wuhan University of Technology , Wuhan 430070 , China)
随着经济的发展 , 各行各业对电力的需求越来越 大 , 不同时间用电量不均衡的现象也越来越突出 。为 了合理利用电能 , 调节负荷曲线 , 改善用电量不均衡 的现象 , 国内部分省市的供电部门已开始逐步推广使 用多费率电能表 , 对用电户的用电量进行分时计费 , 这一计费方法受到广大用电户的欢迎 , 也是促进均衡 用电的一种经济有效的方式 。为了适应市场对多费率 电能 表 的 要 求 , 我 们 选 用 Microchip 公 司 生 产 的 PIC16C66 单片机作 CPU , 设计开发了新型全电子式 多费率电能表 。该表在接口设计方面与以往的电能表 相比 , 具有接口简单 、结构紧凑 、可靠性高等特点 。
2 电表硬件组成及接口电路设计
多费率电能表各部分组成的原理框图如图 1 所示 。虽 然 PIC16C66 已集成了许多的功能模块 , 可以大量减
[ 收稿日期 ] 2002 - 08 - 26 [ 作者简介 ] 勾亚峰 (1977 - ) , 男 , 河南南阳人 , 武汉理工大学在读硕士研究生 , 主要从事智能检测技术以及嵌入式系统的应 用研究 。
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计算机应用
将秒脉冲放大并驱动光耦 (OP T4) 外接到电表端钮 盒接线端 , 以备时钟脉冲校验用 ; 实时时钟采用后备 电池 , 在外部断电时自动切换到电池供电 , 保证内部 数据不丢失和时钟芯片照常计时[3 ] 。DS1307 中有 56 个字节的非易失 RAM , 将用于保存计量过程中更新 频繁且不能丢失的数据 , 如保存电量脉冲累计数 、时 段等信息 。
PIC16C66 通 过 RA0 脚 和 H T1621 进 行 串 行 通 信 , 读 、写控制分别由 RA2 和 RA1 脚完成 , RA3 脚 控制 H T1621 的片选端 CS。在工作中 , 当一条命令 执行完毕 , 下一条命令执行前 , 通过 RA3 给 CS 端送 一正脉冲 , 对串口进行初始化 。程序开始后 , 首先根 据命令格式和欲显示的内容 , 准备好由单片机输入到 H T1621 的 DA TA 引脚的串行数据 , 然后在 RA1 脚 输出的写允许信号的控制下 , 将数据逐位送入 DA TA 引脚 。由于串行数据是按照先高位后低位的顺序送入 DA TA 引脚的 , 因此使用带进位左移指令 , 使数据按 照先高位后低位的顺序依次通过进位标志 C , 然后将 数据由 C 逐位输出至 RA0 脚 , 进而输入 DA TA 引 脚 。数据写入过程结束后 , 将 RAM 中的数据读出 , 与写入数据进行比较 , 以避免数据写入过程中发生错 误。 214 实时时钟及外接 EEPROM
该芯片的 REV P 脚能够检测电路的正负功率 , 它的逻辑状态随 CF 输出脉冲同时变化 , 即每当 CF 产生一脉冲的同时检测正负功率 , 这样可以有效防止 用户利用反接线进行窃电的行为 。
在与 PIC16C66 接口上 , AD E7755 仅用上述两根 线 (CF 与 REV P) 与 CPU 相连 , 其中 CPU 的 RB0 口与 CF 相接 , 使用 RB0 的外部中断性能进行脉冲计 数 , RC5 与 REV P 相接 , 用于功率正反向判断 。其 工作原理为 : 当 CF 有脉冲送往 CPU 时 , CPU 产生 一 次 中 断 , CPU 响 应 中 断 请 求 后 , 先 由 RC5 ( REV P) 判断正反向 , 并检测当前时间 , 然后根据
计算机应用
COMPUTER APPL ICATION
P IC16C66 单片机在多费率电能表 设计中的应用
勾亚峰 , 叶卫平
(武汉理工大学 , 湖北 武汉 430070)
[ 摘 要 ] 文章介绍了以 Microchip 公司的 PIC16C66 单片机为 CPU 的多费率电能表接口设计 。该表用 ADE7755 作为计 量芯片 , 采用液晶显示并具有 RS - 485 接口和红外通讯两种通讯方式 。 [ 关键词 ] PIC16C66 ; 多费率 ; ADE7755 ; RS - 484 ; 红外通讯 [ 中图分类号] TH702 [ 文献标识码] B [ 文章编号] 1002 - 1183 ( 2003) 02 - 0028 - 04
可进行 RS - 485 或红外通讯 。 在设计中 , 多费率电能表要求具有体积小 、功能
强 、电 磁 兼 容 性 好 以 及 可 靠 性 高 等 特 点 , 由 于 PIC16C66 在一个芯片内集成了众多的功能模块并具 备优秀微处理器特性和 CMOS 工艺特点 , 因此它可 以减少外部器件 , 提高产品可靠性和降低成本 。另 外 , 它的低功耗以及宽工作电平 、宽工作温度和小巧 封装 , 使得它非常适合作为多费率电能表的 CPU 。