基于单片机的智能电能表的设计

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基于单片机的家用智能电表设计

EXCHANGE OF EXPERIENCE 经验交流摘要：论文设计了一种基于单片机系统的家用智能电表。

该电表通过ADE7755芯片进行电能采样，时钟芯片DS1302进行计时，同时利用DS18B20数字温度传感器检测室内的温度，通过按钮查询电量。

液晶显示屏可将相关信息显示在屏幕上。

此外，还能够将本月实时用电量与电力部门阶梯电量进行比较，当用户电量超过相应的阶梯值时，系统报警，提示用户节约用电，用户可通过按键消除报警信息。

本系统对提高居民节电意识，实现节能减排具有重要意义。

关键词：电量；DS1302；节能智能电表是智能电网数据采集的基本设备之一，承担着原始电能数据采集、计量和传输的任务，是实现信息集成、分析优化和信息展现的基础。

它通常是由测量单元、数据处理单元等组成的仪表，具有电能计量、信息存储及处理、实时监测等功能。

国内使用的电能表多为单向交互，即通过有线或者无线的方式和电力系统交互，缺少与电力用户之间的交流，电力用户无法在本地获得自己的用电信息，无法查询每月即时的用电量。

如果家庭用户能够及时了解家庭的用电情况，就会使产生节电意识，从而使家庭每月电费开支下降，达到节能降耗的目的[1]。

因此，本文研究和设计具有与用户交互能力的智能电表系统，对提高居民节电意识，实现国家节能减排目标、推动城市现代化建设具有重要意义。

一、系统概述系统的结构框图如图1所示。

本系统的主要核心是单片机AT89C52，用按键模拟ADE7755的脉冲输出到单片机，此脉冲的个数可以用来计量电能，并使用存储器件AT24C02存储总用电量，月初电量以及月内实时用电量。

在时间计量上采用了时钟芯片DS1302，同时利用测温器件DS18B20进行室内温度的测量。

液晶显示屏上显示时间，年月日以及星期信息显示当前室内的温度；当本月用电量超过相应阶梯电量的上限，会显示某一阶梯电量已满，请节约用电，并点亮相应的报警指示灯。

通过功能按键，可清除报警画面、进行本月用电量的查询以及调整时间信息。

基于单片机的智能电表的设计

基于单片机的智能电表的设计摘要近年来，在低碳经济、绿色节能及可持续发展思想的推动下，如何进一步提高电网效率，积极应对环境挑战，提高供电可靠性和电能质量，完善电力用户服务，适应更加开放的能源及电力市场化环境需要，对未来电网的发展提出了更高的要求。

智能电网的概念应运而生并成为全球电力行业共同研究和探讨的热点，支撑中国乃至全球智能电网的将是通信技术、信息处理技术和控制技术。

智能电表作为智能电网建设的重要基础装备，加快智能电表产业链整合，促进其产业化，对于电网实现信息化、自动化和互动化具有支撑作用。

基于以上分析，本文研究旨在基于AT89C51单片机的智能电表的设计。

本次设计基于单片机AT89C51是以微处理器或微控制器芯片为核心的可以存储大量的测量信息并具有对测量结果进行实时分析、综合和做出各种判断能力的仪器。

一般具有自动测量功能，强大的数据处理能力，进行自动调零和单位换算功能，能进行简单的故障提示，具有操作面板和显示器，有简单的报警功能。

本文主要包括以下三个方面的工作：(1)智能电表的设计背景、优点及发展现状本文首先分析智能电表的设计背景，其次讨论智能电表的优点及相关的应用。

(2)智能电表的硬件和软件实现分析智能电表应该具备的功能，给出该仪表的总体设计框图；详细讨论了该电路的核心芯片选取、数据采集电路的设计、通信电路及输入输出系统的实现并给出了核心芯片．AT89C51的详细参数；使用结构化程序设计手段，利用单片机C语言程序实现按键的扫描并处理程序、数据的采集及后续的算法程序、红外或RS485通信方式的自动抄表程序、CPU卡的读写操作程序以及段式LCD的显示驱动程序。

(3)设计的结论分析、不足及未来的展望阐述了设计的测试结果并对结论进行了分析，给出了设计中的不足之处，并提出了将来的修改意见及改进之处，最后对智能电表的未来进行了展望。

本设计实现了电能数据的计时计量、自动计费、即时双向通信等功能，能够实现住宅能耗计量的高质量和高效率管理，为居民的优化用电提供了帮助。

基于单片机的智能电表系统设计

SYS PRACTICE 系统实践智能电表是智能电网的智能终端，既具有传统电表的用电计量功能，又具有多种智能化功能。

目前的电表多是单向式的，也就是电表只与电力部门交换信息，用户则无法及时了解自己的用电情况。

而如果用户能及时了解自己的用电信息，则在一定程度上会提高节电意识，从而能在生活中节约用电，达到节能降耗的目的，有较大的现实意义[1]。

因此，本文研究和设计了具有用户端的智能电表系统，系统中的电能表能具有客户端，能实现电表与电力部门以及用户的双向通信与互联。

一、系统概述本文研究和设计的智能电表系统是以单片机为控制核心的一个系统，包括电表主系统和用户端系统两个部分。

电表主系统的结构框图如图1所示。

图1电表主系统结构框图本系统的主要核心是单片机AT89C52，电能采集芯片ADE7755将电能信号转化为脉冲输出到单片机，此脉冲的个数可以用来计量电能；使用存储器件AT24C02存储总用电量，即使停电，电能的相关数据也不会丢失；在时间计量上采用了时钟芯片DS1302；继电器模块在用户欠费或电力维修需要时，可以对用户进行断电；液晶显示屏上显示时间，年月日信息以及实时的电能信息；通信模块可以实现单片机系统与电网的通信，考虑到所选用的单片机只有一个串行通信口，所以增加了一块从单片机来实现电表与用户端的通信。

当电量发生变化时，主单片机通过I/O口通知从单片机，使从单片机存储的电量同步增加。

用户端系统的结构框图如图2所示。

本系统的主要核心也是单片机AT89C52，使用存储器件AT24C02存储总用电量，月初电量；时间计量上同样采用了时钟芯片DS1302，同时利用测温器件DS18B20进行室内温度的测量。

液晶显示屏上显示时间，年月日以及星期，同时显示当前室内的温度；当本月用电量超过相应阶梯电量的上限，会显示某一阶梯电量已满，请节约用电，并点亮相应的报警指示灯。

通过功能按键，可清除报警画面、进行本月用电量的查询以及调整时间信息。

基于单片机的电表自动抄表系统设计

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。

基于单片机的远程智能电表抄表系统设计

基于单片机的远程智能电表抄表系统设计远程抄表技术是一个集电能表数据采集、传输、存储、共享等功能于一体,以达到为客户、电力企业的电费、计量等数据应用部门服务的自动化系统。

本文以当前电能计量与抄表系统的发展背景为依据,提出了基于单片机的远程智能抄表系统。

自动抄表改变了以往人工抄表的服务方式,实行无人查表,由物业管理公司或供给公司在控制中心集中抄收,避免了因人工抄表所造成的错抄、漏抄、估抄、抄表时间跨度大、工作效率低、存在安全隐患等弊端。

既节省了人力物力,也提高了安全性。

本文主要设计完成了以AT89C52单片机为控制核心,具有电量测量和数据通信功能的智能型电能表,为了实现智能电能表的各种功能,在硬件设计中采用了多种芯片,并提出了多种基于单片机的自动抄表系统网络结构。

硬件设计主要设计模块如下：(1)智能电能表计量模块中的单相电量计量芯片ADE7755和三相电量计量芯片ATT7026与单片机的接口电路。

(2)数据采集器、数据集中器接口电路设计。

在软件设计部分主要实现了智能电能表的主程序和部分重要功能程序流程设计。

在最后对系统的干扰进行了分析,并在硬件和软件上提出了抗干扰措施,着重分析了智能电能表误差产生的来源和误差调整的方法。

基于单片机智能电子电能表设计

摘要该系统主要由显示模块、键盘模块、时钟模块、存储模块、通讯模块、CPU 模块、CS5460A电能表芯片模块和前端电路调理模块部分组成。

前端电路调理模块采用2mA/2mA的电流互感器和5A/2.5mA电流互感器和精密电阻实现对市电的转换，并采用RC滤波网络滤波,然后采用由美国CRYSTAL 公司的新型电能计量芯片CS5460芯片实现对电流、电压和电能的测量与转换；时钟模块采用DS1302时钟芯片为系统提供时钟基准，存储模块采用AT24C16，为系统提供数据存储；显示模块用OCMJ4X8CM液晶，通信模块采用Max232芯片，并利用AT89S52组成的CPU模块控制所有芯片的工作、测量、计算电能，送往显示模块和存储模块进行实时显示和存储，并通过标准232接口送往PC上位机进行同步显示，并且本电能表还设有GPIB 地址，以便于电能管理系统对电能的管理。

关键字：CS5460A；AT89S52；232通讯；OCMJ4X8CM；AbstractKeywords:CS5460A; A T89S52; 232communication;OCMJ4X8C；目录摘要 (I)ABSTRACT (I)第1章综述 (1)第2章总体方案设计 (2)2.1 设计要求 (2)2.2 系统的基本方案 (2)2.3 电能计量部分 (2)2.4 CS5460A概述 (3)2.5 其他模块部分 (5)第3章系统硬件设计与实现 (8)3.1 直流稳压电源的设计 (8)3.2 前端电路调理模块的设计 (8)3.3 电能表测量模块的设计 (9)3.4 通讯模块的设计 (10)3.6 液晶显示的设计 (11)第4章系统软件设计 (12)4.1主程序流程图 (12)4.2系统初始化子程序 (12)4.3 系统子程序模块 (12)第5章系统调试 (14)5.1软、硬件调试 (14)5.2功能测试 (15)5.3 系统整体电路图 (16)5.4 误差分析及改进措施 (18)总结 (18)参考文献 (19)致谢辞 (20)第1章综述1.1 电能表的发展概况作为测量电能的专用仪表电能表,自诞生至今已有100多年的历史。

基于单片机的数字电能表设计

基于单片机的数字电能表设计数字电能表是测量电能并传递数据的电气装置。

它们通常采用单片机芯片来实现计算，并将其存储在内存中。

本文将介绍单片机数字电能表的设计方案。

1. 系统结构设计数字电能表的系统结构包括传感器、信号处理电路、单片机芯片、数字显示部分和通讯接口。

传感器用于测量电压、电流等信号并将其转换为电信号。

信号处理电路将采集到的模拟信号转换为数字信号并进行滤波和放大处理。

单片机芯片负责处理信号并实现计算，测量功率、电能、电量等。

数字显示部分将计算结果以数字形式展示出来。

通讯接口用于与计算机、集中抄表系统等外部设备进行数据通讯。

2. 系统功能设计数字电能表的主要功能包括：测量电量、功率、电流、电压等参数；统计电量、功率等负荷分布；完成智能电网的控制和管理；提供数据采集和远程通讯功能等。

3. 硬件设计3.1 传感器设计传感器主要包括电压、电流互感器以及电能表表芯等，其中电压互感器和电流互感器将采集到的电信号转换为电压信号和电流信号，电能表表芯则用于计量电能。

应选择准确可靠的传感器，以保证数字电能表的精度和稳定性。

3.2 信号处理电路设计信号处理电路主要完成信号转换、滤波和放大作用。

转换模拟信号为数字信号是数字电能表工作的前置条件。

采用滤波技术可有效降噪，提高系统稳定性。

应选择具有较高增益、较低噪声、抗干扰能力强的运放等器件。

3.3 单片机设计单片机芯片是数字电能表的核心部分。

MCU通常采用单片机，具有高精度、运算速度快、易于编程、易于扩展等优势。

应根据用户需求选择不同类型的MCU，如8位单片机、16位单片机等。

3.4 数字显示部分设计数字显示部分是数字电能表中的另一个重要组成部分。

可通过数码管、液晶显示屏、LED显示等形式直观地显示电能、功率、电压等参数。

应选择可靠、耐用、能够满足用户需求的显示器件。

3.5 通讯接口设计通信接口可采用RS485通讯、光纤通讯、以太网通讯等形式。

RS485通讯是数字电能表中应用最广泛的通信方式，稳定性好、通讯距离远。

基于单片机与RN8209的单相智能电表的设计

基于单片机与RN8209的单相智能电表的设计摘要：单相智能电表是一种电能计量工具，随着物联网的快速发展，智能单相计量电表逐渐走进人们的生活。

系统以STM32为主控，RN8209为单相计量芯片，实现电压、电流、功率实时显示及电量计量等功能。

关键词：单相智能电表；电能计量；STM32；RN82091引言智能电网是以特高压电网为骨干网，以各级电网协调发展为基础，以信息平台为支撑，具有信息化、自动化特征，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”一体化融合的现代电网。

在智能电网的发展趋势中，电表的智能化是重要的一个环节。

随着NB-loT技术的飞速发展，智能家电及设备逐渐走进千家万户，远程无线控制给人们带来便捷的同时，安全监控成了重中之重，多功能智能电表可以实时监测家庭用电情况，能起到节能减排的作用。

2系统总体设计系统由STM32主控模块、RN8209计量模块、液晶显示模块、485接口、红外接口、载波接口等组成，如图1所示。

智能电能表主要由测量单元、数据处理单元、通信单元等组成，具有电能量计量、数据处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能，并能显示、存储和输出数据。

电能表工作时，电压、电流经取样电路分别取样后，送入专用电能芯片进行处理，并转化为数字信号送到CPU进行计算。

由于采用了专用的电能处理芯片，使得电压电流采样分辨率大为提高，且有足够的时间来更加精确的测量电能数据，从而使电能表的计量准确度有了显著改善。

图中CPU用于处理各种输入输出数据，通过串行接口将专用电能芯片的数据读出，并根据预先设定的时段完成分时电能计量功能，根据需要显示各项数据、通过红外、载波或485接口进行通讯传输，并完成运行参数的监测，记录存储各种数据。

图1 单相智能电能表框图3硬件设计计量电路是系统的核心部分，决定信号的准确性，合理的布局及电路设计能提高采集精度及系统的稳定性，篇幅所限，仅就具有计量电路部分进行分析。

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。

学位论文基于单片机的分时计费智能电表设计

目录1前言 (1)2总体方案设计 (2)2.1方案比较 (2)2.1.1方案一 (2)2.1.2方案二 (3)2.2方案比较及选择 (4)3单元模块设计 (5)3.1各单元模块功能介绍及电路设计 (5)3.1.1电源模块电路 (5)3.1.2计量模块电路 (5)3.1.3时钟及LCD显示模块 (6)3.1.4信号采集电路 (8)3.2电路参数的计算元器件的选择 (9)3.3特殊器件介绍 (9)3.3.1 AD7755介绍 (9)3.3.2 STC89C52单片机介绍 (10)3.3.3 DS1302时钟芯片介绍 (10)3.3.4 LCD1602液晶显示屏介绍 (11)4软件设计 (12)4.1软件设计原理及设计 (13)4.2设计软件介绍 (14)4.2.1Proteus软件介绍 (14)4.2.2 KEIL 8051开发工具 (14)4.3软件结构图 (14)4.3.1电压电流采集子程序 (15)4.3.2 AD转换子程序 (16)5系统调试 (17)5.1单片机及1602显示部分 (17)5.2万用板电路部分调试 (17)6系统功能、指标参数 (18)6.1系统能实现的功能 (19)7 结论 (20)8 总结与体会 (20)9 谢辞 (21)10 参考文献 (22)附录1 系统设计图（原理图、PCB、实物图）........................................................错误!未定义书签。

附录2 元件清单...........................................................................................................错误!未定义书签。

附录3 程序代码...........................................................................................................错误!未定义书签。

基于单片机的数字电能表设计初稿

基于单片机的数字电能表设计初稿【引言】数字电能表是一种能够实时监测电能使用情况并进行数字化显示的设备，随着科技的发展，越来越多的数字电能表开始采用单片机作为核心控制器，以实现更高效、精准的能耗监测和数据分析。

在本文中，我们将探讨基于单片机的数字电能表设计初稿，以满足对电能监测精度和实时性的要求，提高电能管理的智能化水平。

【1. 单片机在数字电能表中的应用】单片机作为数字电能表的核心控制器，具有强大的数据处理和通信能力，可以实时采集电能使用情况并进行精确的数据处理。

单片机还可以实现对电能表的远程控制和监测，提高了电能管理的便捷性和智能化水平。

【2. 设计方案的选择】在选择单片机的还需考虑数字电能表的外设电路和显示模块，以及通信接口等方面的设计。

合理选择单片机的型号和外设电路方案，能够有效降低成本，并提高数字电能表的稳定性和可靠性。

【3. 数字电能表的精度和实时性要求】数字电能表作为一种用于精确监测和计量电能使用情况的设备，对精度和实时性要求较高。

我们在设计数字电能表时，需要充分考虑单片机的数据处理能力和精度，以及通信接口的稳定性和实时性，确保数字电能表能够准确地监测和显示电能使用情况。

【4. 个人观点和理解】在设计基于单片机的数字电能表时，我认为需要充分考虑单片机的性能和外设电路的选择，以及通信接口的稳定性和实时性。

还需要重视数字电能表的智能化水平和用户体验，使其能够满足不同环境下的电能监测需求。

【总结与回顾】数字电能表作为一种重要的电能管理设备，在实际应用中发挥着重要作用。

基于单片机的数字电能表设计可以有效提高电能监测的精度和实时性，实现远程控制和监测，为电能管理提供了更为智能化的解决方案。

结论：通过本文的探讨，我对基于单片机的数字电能表设计初稿有了更深入的理解，相信在实际设计中能够更加全面、深刻和灵活地应用这一概念。

以上是本次撰写的初稿，欢迎您提供建议和改动。

【5. 单片机选择与外设电路设计】在选择单片机时，需要考虑其数据处理能力、通信接口、电源管理以及稳定性等方面的性能。

基于单片机的智能电能表的设计

第一章智能电能表概述1.1智能电能表的概念智能电能表是以微处理器或微控制器芯片(如单片机)为核心的可以存储大量的测量信息并具有对测量结果进行实时分析、综合和做出各种判断能力的仪器。

智能电能表一般具有自动测量功能，强大的数据处理能力，进行自动调零和单位换算功能，能进行简单的故障提示，具有操作面板和显示器，有简单的报警功能。

1.2智能电能表的典型结构从结构上来说，智能电能表是一个专用的微型计算机系统，它主要由硬件和软件两部分组成。

硬件部分主要包括信号的输入通道，微控制器或微控制器及其外围电路、标准通信接口、人机交换通道，输出通道。

输入通道和输出通道用来输入输出模拟量信号和数字量信号，它们通常由传感器元件、信号调理电路、A/D转换器、D/A转换器等组成。

微控制器及其外围电路用来存储程序、数据并进行一系列的运算和处理，通常包括程序存储器、数据存储器、输入输出接口电路等组成。

人机交换通道是人与仪器相互沟通的主要渠道，它主要由键盘、数码拨盘、打印机、显示器等组成。

标准通信接口电路用于实现仪器与计算机的联系，以使仪器可以接受计算机的程控指令，目前用于智能电能表的通信接口主要有GPIB、RS-232C 等。

智能电能表的软件部分主要包括监控程序和接口管理程序两部分。

其中监控程序面向仪器面板键盘和显示器，通过键盘操作输入并存储所设置的功能、操作方式与工作参数;通过控制工/0接口电路进行数据采集，对数据进行预定的设置;对数据存储器所记录的数据和状态进行各种处理;以数字、字符、图形等形式显示各种状态信息以及测量数据的处理结果。

接口管理程序主要面向通信接口，其内容是接受并分析来自通信接口总线的各种有关功能、操作方式与工作参数的程控操作码，并通过通信接口输出仪器的现行工作状态及测量数据的处理结果，以响应计算机的远控命令。

1.3智能电能表的主要特点与传统电能表相比，智能电能表具有以下几个主要特点:①测量精度高，可以利用微处理器执行指令的快速性和A/D转换的时间短等特点对被测量进行多次测量，然后求其平均值，就可以排除一些偶然的误差与干扰，还可以通过数字滤波，剔除粗大误差和随机误差的方法提高测量精度;②能够进行间接测量，智能电能表可以利用内含的微处理器通过测量几种容易测量的参数，间接地求出某种难以测量的参数;③能够自动校准，智能电能表在使用前进行自动校准，在测量过程中进行校准，从而减少误差;④具有自动修正误差的能力;⑤具有自诊断的能力，智能电能表若发生了故障，可以自检出来，仪器本身还能协助诊断发生故障的根源;⑥能够实现复杂的控制功能;⑦允许灵活地改变仪器的功能;⑧智能电能表一般都配有GPIB或RS232等接口，使智能电能表具有可程控操作的能力。

基于单片机的智能IC卡电表设计(硬件系统)资料

学院毕业设计(论文)系（院）专业毕业设计（论文）题目基于单片机的智能IC卡电表设计(硬件系统)学生姓名班级学号指导教师完成日期年月日基于单片机的智能IC卡电表设计(硬件系统)The Design of Intelligent IC Card Meter Based on Single Chip Microcomputer（Hardware System）总计毕业设计（论文） 32 页表格 2 个插图 22 幅电表是我国电工仪表行业中产量最大的产品，随着高新技术尤其是电子信息技术的快速发展，电子式、多功能、高精度、多费率、自动抄表等产品的优势突显，且已经逐步成为电表发展的主流。

智能电表具有数据的保护，报警功能，断电的显示，负荷的控制，防窃电功能，远程抄表系统等功能，从计量到数据处理都采用以集成电路为核心的电子器件，从而取消了电表上长期使用的机械部件，随着智能化电表的发展，将最终取代传统电表在用户中的使用。

本文主要应用IC卡单元，89C51单片机，LED显示器等各个单元来完成费率的计算，数据的显示，报警，使电表实现智能化。

并根据阶梯电价计算出卡内电费剩余等情况，自动报警功能用蜂鸣器进行模拟，并通过四个键盘实现显示的切换以及电价的调整功能，IC卡采用西门子公司的SLE4442卡，可实现逻辑加密，可反复读写，卡内数据保密性好。

关键词：智能化电表 89C51单片机电能计量IMeter is one of the largest product output in electrical instrumentation industry in China, with the rapid development of high and new technology especially electronic information technology, electronic, multi-function, high accuracy and rate, the advantage of automatic meter reading and other products, and has gradually become the mainstream of instrument development.smart meter data protection, alarm functions, and the display of power, load control, preventing electricity-stolen, remote meter reading system, and other functions, ranging from measurement to data processing adopts integrated circuit as the core of electronic devices, and cancelled the meters on the long-term use of mechanical parts, with the development of the intelligent electric meter, will eventually replace the traditional electric meter used in the user. This paper application of IC card unit, 89 c51, LED displays, and other units to complete the rate calculation, data display, alarm, intelligent electric meter to realize. And according to the ladder electricity price to calculate the surplus electricity, and so on and so forth, inside of the card, to simulate the automatic alarm function with a buzzer and implementation by four keyboard display switch and electricity price adjustment function, using Siemens SLE4442 card IC card, which can realize the logical encryption, can be repeatedly read and write, Kane data confidentiality.Keywords: Intelligent electric meter;89C51;Electricity measurement.目录摘要 (I)ABSTRACT............................................................................................................................................... I I 第一章引言 .. (1)1.1智能电表应用的意义 (1)1.2智能电表的发展 (1)第二章总体方案设计 (3)2.1方案比较 (3)2.2方案选择 (6)第三章器件介绍和单元模块设计 (7)3.1器件介绍 (7)3.1.1 AT89C51单片机 (7)3.1.2 ADE7758 (7)3.1.3 DS12887 (9)3.1.4 LCD1602 (10)3.1.5 SLE4442 (12)3.2单元模块设计 (12)3.2.1 电源模块电路 (12)3.2.2 信号采集电路 (14)3.2.3 计量模块 (15)3.2.4 时钟及LCD显示模块 (16)3.2.5 接触式IC卡模块 (18)第四章软件设计 (20)4.1主要软件设计流程框图及说明 (20)4.2主要芯片读写程序设计及设计工具 (21)第五章仿真调试 (26)结语 (28)参考文献 (29)致谢 (31)附录电路图 (32)第一章引言电表是我国电工仪表行业中产量最大的产品。

基于NEC单片机的单相智能电能表设计的开题报告

基于NEC单片机的单相智能电能表设计的开题报告一、研究背景随着电力行业的不断发展，电能表作为重要的计量设备逐渐得到广泛应用。

在智能电网建设的背景下，传统的电能表已经不能满足市场需求，在计量精度、通信能力、远程监控等方面都需要进行优化改进。

因此，基于单片机的智能电能表应运而生。

NEC单片机是一种性能稳定、功耗低、集成度高的微控制器，适合用于智能电能表的设计。

本课题旨在利用NEC单片机设计一种单相智能电能表，以提高电能计量的准确性、可靠性和便捷性。

二、研究目的本研究的主要目的有以下几个方面：1.设计一种基于NEC单片机的单相智能电能表，实现电能计量、显示、存储、通信等功能。

2.优化电能表的计量精度，提高计量精度和稳定性，保证电能计量的可靠性。

3.增加电能表的通信功能，实现与上位机的数据通信，实现在线监测、远程抄表及远程控制等功能。

三、研究内容和技术路线本研究的具体内容和技术路线如下：1.硬件设计：采用NEC单片机，设计电路板和程序逻辑，实现电能信号采集、运算处理、计量抄表、时钟管理、存储控制等功能。

2.软件设计：编写NEC单片机的程序，实现电能计量、运算处理、通信协议等功能，并编写上位机程序，实现与电能表的通信和数据管理。

3.系统测试：对设计的电能表系统进行测试，包括计量精度、稳定性、通信性等方面，分析并解决出现的问题，优化系统的性能。

四、研究意义本研究的意义涵盖以下几个方面：1.提高电能计量的准确性和可靠性，保障用户权益，推动电力行业的可持续发展。

2.增加电能表的通信功能，实现在线监测、远程抄表及远程控制等功能，提高电能计量的便捷性和效率。

3.拓展NEC单片机在智能电网领域中的应用范围，促进单片机技术在电力行业的普及和应用。

五、进度安排1.前期调研：对基于单片机的智能电能表的研究现状进行调研，收集相关文献，了解市场需求和技术发展趋势。

2.系统设计：根据需求分析，进行硬件和软件设计，制定相应的技术方案。

基于单片机的多功能电能表设计

摘要本电能表系统以FM3307／8单片机为核心，对8户居民的用电量进行测量。

8路脉冲输出电能计量芯片AD7755能够把居民的用电量转换为一定数量的脉冲，单片机对脉冲进行计数，经过一定的数学运算可以算出用电量。

74HC164串入并出8位移位寄存器和LED显示器能够实时循环显示8户居民的用电量。

AT24C16通过I2C总线和单片机连接，单片机将居民的用电量实时写入AT24C16，当断电时AT24C16仍能保存数据，再次上电后单片机将其保存的数据读出，从而实现掉电保护。

电能表通过RS-485总线与抄表集中器相连，接收抄表集中器下达的抄表（或预付费）、清零等命令。

抄表集中器内有GPRS通信模块（MC55），通过GPRS通信网与中心计算机联系，实现数据的上传或命令的下达。

中心计算机根据一天中电费不同价格的时间分割点读取用户的用电量，从而可以实现电能表的复费率功能。

如果在电能表外围接入电平控制的低压断路器就可以实现预付费功能（与复费率电能表的程序不同）。

中心计算机将用户提前购买的电量写入电能表中，当电量减到0时，控制口（P4）动作切断供电。

关键词：单片机，AD7755，GPRS，复费率，预付费ABSTRACTThe FM3307 / 8 MCU is core of the meter system which measure the power consumption of the eight residents。

The power consumption of the residents can be converted to a certain number of pulses by the 8 energy measurement chip AD7755.The microcontroller count the pulses and we can calculate the power consumption after a certain mathematical operations. The 8-bit shift register, 74HC164 and the LED monitor can achieve to show the electricity consumption of the eight residents circularly. The AT24C16 connected to the microcontrollervia the I2C bus.The MCU write the power consumption of the residents in AT24C16.AT24C16 can still save the data when power is broken off and the MCU will read the data out after power recovering.So the data can be saved when the power is broken.The energy meter is connected to the meter reading concentrator by RS-485 bus,receiving reading(or prepaiding) Clearing and other command. The meter reading concentrator with GPRS communication module (MC55), communicate with the center computer through the GPRS Communication network achieving to upload data or issue order.The central computer read the user's electricity according to division poin of different prices in one day,thus we can realize double rate function. If the electric energy meter peripheral is accessed low voltage circuit breaker,we can realize the prepayment function ( the Program is Difference to the double rate). The center computer will write the power advanced purchased into electric energy meter, when the residual capacity reduced to 0, and the control port ( P4) act to cut off the power supply.Keywords: MCU,AT24C16 ,GPRS, double rate ,prepayment目录1 绪论 (1)1.1、本课题的研究背景 (1)1.2、本系统的整体结构 (4)2 脉冲输出的电能计量集成电路 (7)2.1、概述 (7)2.2、工作原理 (8)2.3、模拟输入 (10)2.4、电源监控电路 (11)2.5、高通滤波和失调影响 (11)2.6、数字－频率转换 (11)2.7. 传递函数 (13)3 74HC164与LED数码显示 (16)3.1. 八位串入、并出移位寄存器74HC164 (16)3.2、LED数码管显示 (17)4 串行接口I2C总线 (19)4.1、I2C总线介绍： (19)4.2、I2C总线的系统结构与接口 (20)4.3、I2C总线的信号与数据传输 (20)4.４、I2C总线的地址与寻址 (24)5 串行E2PROM芯片AT24CXX (26)5.1、AT24CXX系列的基本功能 (26)5.2、AT24CXX的工作原理 (27)5.3、AT24XX接口电路 (29)6 RS485接口与应用 (31)6.1、RS-485简介 (31)6.2、RS-485电平与TTL电平转换驱动电路 (31)6.3、多机通信 (32)7 抄表集中器 (35)7.1、GPRS通讯技术介绍 (35)7.2、GPRS的网络结构 (35)7．3、GPRS技术优势 (37)7.4、GPRS工作原理 (38)7.5、终端系统硬件设计 (38)7.6、GPRS模块主要性能简介 (39)7.7、GPRS通信流程 (41)8 其他部分 (43)8.1、光电隔离电路 (43)8.2、稳压电源 (43)8.3、3.3V电源的设计 (44)8.4、LM317T稳压 (45)9 软件部分 (46)9.1.编程说明 (46)9.2、电能计量 (47)9.3.显示程序 (49)9.4. 多机通信 (54) (56)9.6.主程序清单 (62)10 总结 (64)11 致谢辞 (65)12 附录 (66)12.1 设计原理接线图 (66)12.2 外文文献翻译 (67)13 参考文献 (86)1 绪论1.1 本课题的研究背景作为测量电能的专用仪表电能表,自诞生至今已有100多年的历史。

基于单片机的智能电表的毕业设计论文

成教学院毕业论文题目基于单片机的智能电表的毕业设计论文专业电气工程及其自动化（本科）姓名学号二O 年月日毕业论文评语姓名班级学号题目正文字数18166 字指导教师评语：评定成绩20 年月日指导教师基于单片机的智能电表设计摘要随着经济的快速发展，人们生活水平不断地提高，传统的电网已经不能满足现代社会的需求。

现在智能电网技术蓬勃发展，作为智能电网的一个重要组成部分，智能电表也得到很大发展。

在不久的将来，智能电表必将在全国范围内安装。

所以智能电表技术的研究具有重大的现实意义。

传统电表只能显示总体用电量，而且需要人工抄表，浪费了大量的人力物力。

智能电表的研究主要为了实现供需双方的实时通信，供方可以根据需求负荷调节电价，需方可以根据电价调节用电量。

最终达到削峰填谷，节约用电的效果。

本文针对电表现状，提出了基于单片机的智能电表的总体设计方案。

本文主要完成以下工作：提出了智能电表总体设计方案，设计了数据采集电路，运用Protel DXP软件绘制了原理图及生成了PCB板，焊制了数据采集电路板，运用Keil uVision2编写了程序。

经过调试，电路板能较准确地显示输入的电压、电流的有效值，他们的功率因数角以及实时功率。

关键词：智能电表，数据采集电路，PCB板，程序设计AbstractWith the rapid development of economy, people life level continuously improve, the traditional power grid already cannot satisfy the demand of modern society. Now, smart grid technology to flourish, as an important component of smart grid, smart meters also get great development. In the near future, smart meters will be installed on a national scale. So the smart meter technology research is of great practical significance.Traditional meters can only show the overall power consumption, but also need artificial meter reading, wasted a lot of manpower material resources. Smart meters research mainly in order to realize the real-time communication of supply and demand, the supplier can adjust the price according to demand load, the buyer can be regulated according to electricity power consumption. Ultimately reached peak cut and save electricity effect. The meter at present, and puts forward the overall design scheme of intelligent electric meter based on single chip microcomputer.This paper mainly completed the following work: proposed the overall design scheme of smart meter data acquisition circuit was designed, using Protel DXP software to draw the schematic diagram and generated the PCB, welded the data acquisition circuit, using the Keil uVision2. Write the program. After debugging, the circuit board can accurately show the input of the effective value of voltage, current, power factor Angle and power in real time.Keywords:data acquisition circuit, PCB board, the program design目录摘要 (I)Abstract ......................................................................................................... I I 目录.............................................................................................................. I II 前言. (1)1 智能电表的概述 (2)1.1 智能电表的定义 (2)1.2 智能电表的结构分类 (2)1.3 智能电表的工作原理 (3)2 智能电能表的设计方法 (5)2.1 智能电能表的硬件组成 (5)2.1.1 微处理器或微控制器 (6)2.1.2 传感器 (6)2.1.3 信号调理 (6)2.1.4 A/D转换器 (6)2.1.5 D/A转换器 (7)2.1.6 智能电能表的通信接口 (7)2.2 智能电能表的软件设计方法 (8)2.3 智能电能表的抗干扰方法 (10)3 智能电能表的硬件设计 (11)3.1 电能表概述 (11)3.2 电能表的总体方案设计 (11)3.3 电能表的控制芯片AT89C51 (13)3.3.1单片微控制器、微处理器 (13)3.3.2 AT89C51各主要引脚功能： (14)3.4 电能计量芯片 (15)3.4.1 CS5460A的性能 (16)3.4.2 CS5460A管脚说明 (16)3.4.3 CS5460A外围电路及供电电路设计 (18)3.4.4 微控制器AT89C51与CS5460A的接口 (18)3.4.5 电源模块 (19)3.4.6 电压电流采样模块 (20)3.5 显示模块 (20)3.5.1 八段数码管显示器 (21)3.5.2 数码管与AT89C51的接口 (22)3.6 按键组功能及与AT89C51总线口的连接 (22)3.7 SPI接口型EEPROM与AT89C51的接口 (23)3.7.1 X5045管脚分布 (23)3.7.2 X5045功能描述 (24)3.7.3 X5045硬件连接 (25)3.8 时钟模块 (26)3.8.1 DS13O2的引脚分布见图3.10。

基于单片机的数字电能表设计

基于单片机的数字电能表设计基于单片机的数字电能表是一种用于测量电能消耗的仪表。

它可以帮助用户准确地了解家庭或工业用电的情况，并根据实际情况做出相应的调整。

数字电能表的设计基于单片机技术，单片机作为控制核心，具有高性能、低功耗的特点，能够满足电能表的各种功能要求。

通过单片机的控制，数字电能表可以实现电能的测量、显示和存储等功能。

数字电能表的测量功能是它最基本的功能之一。

它可以通过测量电流和电压来计算电能的消耗。

在测量过程中，单片机通过对电流和电压进行采样，并进行运算得出电能的消耗量。

通过数字显示屏，用户可以清晰地看到当前电能的消耗情况。

除了测量功能外，数字电能表还具有显示功能和存储功能。

通过数字显示屏，用户可以直观地查看电能的消耗情况。

数字电能表还可以将电能的消耗数据存储在存储器中，方便用户随时查看和分析。

这样，用户可以根据存储的数据来合理安排用电，节约能源。

数字电能表还具有报警功能。

当电能消耗超过一定阈值时，数字电能表可以通过报警装置提醒用户。

这样，用户可以及时采取措施，避免电能的浪费。

数字电能表的设计还需要考虑安全性和稳定性。

在设计过程中，需要对电路进行合理的布局和防护措施，确保数字电能表的安全可靠。

此外，数字电能表还需要具备抗干扰和抗干扰能力，以保证测量结果的准确性。

基于单片机的数字电能表是一种能够准确测量电能消耗的仪表。

它具有测量、显示、存储和报警等功能，能够帮助用户合理安排用电，节约能源。

数字电能表的设计需要考虑安全性和稳定性，以确保其正常运行。

相信随着技术的不断发展，数字电能表将在未来的家庭和工业领域得到广泛应用。