基于单片机的数字电能表的设计

时 间是 数字 电能 表一 个非常 重要 的参 考
Hale Waihona Puke 数 据 ，主 要 是 记 录 所 耗 电 能 的 时 刻 ，对 于有 效
【关键词 】单 片机 数字 电能表 设计
监 控 电 能 的使 用 情 况 有 着 重 大 的 意 义 。 由 于
８０Ｃ５ｌ内部的时钟精确度不够 ，因此本 设计 中
图 ２： 系 统 整体 电路 原 理 图
２．４ 停 电抄 表 电路 模 块设 计
本 设 计 中 为 了 保 证 停 电 时 系 统 的 核 心 部 分仍 能正常 工作，采用 的是 ３．６Ｖ的锂 电池与 低 功 耗 稳 压 芯 片 相 配 合 的 方 式 作 为 系 统 的 后 备 电源 。 当停 电 需 要 查 表 时 ， 可 以通 过 按 键 将 系 统中断Ｉ唤醒，数字 就会显示在液晶屏上 。停 电 时与正常供电时所采用的 电源形式不一样。为 了 实 现 这 两 者 之 间 的 切 换 ． 我 们 将 电 源 开 关 电 路经过 的稳压 芯片的 电压控制 在 ３．３Ｖ左右 ， 而电池供 电的电压控制在 ３Ｖ左右 ，再将 肖特 基二极管连接 在两个电路的输出端。在正常供 电 的时 候 由 于 二 极 管 不 可 以反 响 导 电 而 被 切 断 供 电；在停 电时 ，开关 电源的输 出电压为 ０，
１系统工 作原理
当今 电力 自动 化 的程度 逐渐 提 高，越 来 越 多 的居 民 区已经 实现 了远 程抄 表系 统 的使 用 。近 年来，为 了适应峰谷 电价 不同的需要， 分时 数 字 电 能 表 产 生 了 。它 可 以 分 别 计 量 峰 ， 谷 。 平 三 个 时 段 的 用 电 量 ， 对 不 同 时 间 的 用 电量 采 取 不 同 的 计 价 方 式 。 发挥 电价 调 节 的作 用 ，将 电力资源进行合理的应用 。数字 电表分 为 电能计量 模块和电能数据处理及通讯模块这 两个方面 。电能计量模块是通过使用 电能计量 芯片来记录 是否有 电能产生 ，电压 ，电流值 ， 功率等 数据 。然后再将采集到的数据传递到 电 能数据处理模 块。该模块将处理后 的数据储存 到 Ｆｌａｓｈ芯 片 中 ，将 电能 数 据 显 示 在 液 晶屏 上 。 整体框 架如 图 ｌ所示 。
２．２ 显 示 电路 设 计
显 示 电路 是 采 用 ＬＣＤ 以数 字 的 形 式进 行 显 示 。ＬＣＤ的数 据 口连接 ８０Ｃ５ｌ单片机 的 ＩｓＩ。ＲＳ，ＲＷ，ＥＮ控 制 端 分 别 与 Ｐｌｌ１，Ｐｌ‘１。 Ｐ 进 项 连 接 。
２．３ 时钟 电路 设 计
图 １： 系统 结 构 框 图
能 计 量 系 统 ，不 仅 需要 对 结 果 数 据 进 行 处理 ． 还 需 要 具 有 控 制 和 管 理 ， 外部 接 口 以及 显 示 的 功 能。将 ８０Ｃ５１芯片 作 为处理 器 ，就 可以 建 立 具 有 一 定 功 能 接 口 的 电 能计 量 系统 。 另外 ， 在整个电能计量系统中部采用模块化的思想 ， 将 仪器按照功能把软件和硬件分为若干模块并 分 别 进 行 设 计 与调 试 ，然 后进 行 总体 的调 试 。
２ 系 统 硬 件 设 施
采 用 了时 钟 芯 片 单 机 片 系统 将 通 过 时 钟 芯 片 产 生 的 信 号 读 取 具 体 的 时 间 日期 以及 数 据 ，计 算出各个时段的费率 。在停 电的时候 ，时钟 电 路中的备用 电池能够使其能够精确计算 电能消 耗 的 各 个 时 段 直 到 回 复 供 电 。
单 片机 技术 · ＳＣＭ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
基于单片机的数字 电能表的设计
文／靳 恒 伟
电 能是现 代居 民生活 最基 本 的 保 障 ， 电 能 的 出 现 大 大 加 快 了 社 会 文 明 的进 步。但在 社 会 不断 发 展 的情 况 下， 电子 产品越 来 越 多，人们 对 电 能的 需求 出现 了矛 盾 。为 了将 这 一根 本 矛盾 缓解 ， 可 以 采用 分时 计 费的 方式调 节人 们 的 用 电 行 为。 本 研 究 是 基 于 ８０Ｃ５ｌ单 片机 作为主控芯 片，对数 字 电 能表 进行 设计 。该 电 能表 可 以对 家用 ２２０Ｖ的电器所 用 电量进 行 采 集并 计算 ，通过 单 片机 将 不 同 时 段 的 用 电 量 分 别 计 费 ， 同 时 大 大提 高 了电 能计量 装 置 的可 靠 性，将 用 电进 行 了科 学化 和 自动 化 的 管 理 。
单 机 片 执 行 初始 化 程 序 完 成 后 ， 该程 序 首先 读 取芯 片上保存的数据并显示 出来 ，然后实时读 取 电能计量模块输 出的脉冲信号 ，并对产生 的 脉 冲 信 号 进 行 累 计 ， 以 ３２００个 脉 冲 为 ｌｋＷｈ 进 行 电量 的 计 量 ，并通 过 液 晶 显示 屏 显 示 出来 。 本 设 计 通 过 多次 的实 验 ，运 行 状 态 稳 定 ．计 量 产 生 的结 果 精 确 ，达 到 了设 计 的 要 求 。
４ 结 束 语
本 设 计 是 基 于 单 片 机 对 数 字 电 能 表 进 行 设 计 ， 使 其 能 够 对 不 同 时 段 的 电 量 进 行 准 确 的 计 量 。在 电路 硬 件 连 接 正 确 ， 程 序 没计 合 理 的 情况下 ，电能表的功能就会符合设计的要求 ， 并 经 过 一 些 列 的 运 行 测 试 ，发 现 运 行 状 态 稳 定 ， 计量的结果也相 当精确 。而且本设计的方法简 单 ，设计 出来的数字型 电能表性能好 ，所耗 费 的成本少 ，是一个具有一定实际应用价值的产 品 。
２．１电量采集 电路设计 本 文设 计的 基于 单 片机 的数字 电能表 ，
在二极 管正向导通 后，电池供电电路就将会向 系统 供 电 。