基于单片机的数字电能表设计开题报告.docx

毕业设计（论文）开题报告

题目：基于单片机的数字电能表设计院（系）：中原工学院继续教育学院

专业：工业自动化

学号：0653

姓名：

指导教师：

填表日期：2015年12月

毕业设计（论文）开题报告

1．本课题的目的及研究意义

1选该课题的目的：

随着科技的飞速发展 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。电能表已经与人们的生活息息相关，同样智能电能表也随着科技的发展

涌现了出来。

2研究意义：

（1）通过思考和动手，极大的锻炼了自己的自学能力，同时也提高了单片机方

面的知识，为以后的运用打下扎实的基础。

（2）对信号的转换过程和功能的实现有比较清晰的理解。

（3）测试 89C51单片机在电能表运用上的稳定性。

（4）对电能表的功能及其优越性进行评价。

2．本课题的国内外的研究现状

国内外发达国家目前所使用的标准电能表只要是电子式功率电能表和热电式功

率电能表。机械式标准电能表已经淘汰。

高精度电子式功率电能表大都采用时分割乘法器为核心组件制成的，其准确度等级已达级，甚至更高。采用电流平衡原理时分割乘法器的有瑞士LANDIS&GYR公司的TVH、TVL系列仪表；采用电压输入型时分割乘法器的有日本横河公司的2885 和大崎公司的 OE4AH等。在时割乘法器的基础上，美国 SANGAMO公司采用固态传感技术和整体组合方式研制出的标准电能表 A6/A7，技术先进、准确度高，可方便地应用于现场精密测试。而美国 RADIAN RESEARCH制造的 RM-10、RM-11标准电能表，其核心构件仍是时分割乘法器，它采用电子补偿互感器作为电压输入和电流输入变换，并且互感器的制作采用环形缠绕制，使得这类仪表具有特别良好的抗电磁场干扰能力。由于一类表具有自动切换量限的功能（输入电压范围 60~600V,电流 ~50A，可扩展制 150A）。

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3．本课题的研究内容

1.硬件设计：主要是单片机 89C51、A/D 转换模块、显示模块、时钟与复位电路几

个部门组成。。该电能表的测量电路主要由四个模块组成：A/D 转换模块、数据处理及控制模

块、显示控制模块。 A/D 转换主要由芯片ADC0809来完成，主要负责把输入的模拟量转换为相应

的数字量再传送到数据处理模块，数据处理则由单片机AT89C51 来完成，其负责把ADC0809传送来的数字量经数据处理后，产生相应的显示码送到显示模块进行显示，显示模块主要由四位

LED数码管组成，完成显示测量到的电压值。

3.软件设计：主程序主要完成初始化，开CPU中断，开外部中断，调用启动转换子程序，

调用 A/D 转换子程序和调用显示子程序。外部中断子程序是用于接收 ADC0809送入单片机的电压数字量，并调用转换子程序和调用显示子程序等。当 ADC0809转换完成后在其 EOC端置为高

电平，该信号经过 74LS04 和一个非门转换为低电平，触发单片机的外部中断，进入中断子程序。通过单片机的 P0 口的低三位经过一个74LS373 锁存器给 ADC0809的地址选通端送入一个地址，

初始地址为 000，即为 ADC0809的 IN0 的通道地址。然后通过单片机的端口置低电平和口的低电

平一起经过一个 74LS02 转换为可以触发ADC0809的高电平。由于 ALE 端和 START端是连接在一

起的改变口电平形成一个脉冲，就启动了ADC0809的转换，同时在转换结束时

将EOC端置为高

电平。在地址译码器作用下选通地址选通通道，转换后的数字量送出到单片机的输入端口。每

完成一次启动后改变通道的地址指向下一个通道。LED数码管采用软件译码动态扫描方式。在显示子程序中实现多路循环显示程序。多路循环显示把8 个存储单元的数值依次取出送到4位数码管上显示。每一路显示 1 秒，每次送出数据的同时把通道的地址也送出到数码管电路。每路

数据显示时需经过转换变成十进制BCD码，放于4 个数码管的显示缓冲中。

4．本课题的实行方案、进度及预期效果

1. 实行方案

数字电能表的电路包含四方面的内容：一方面是如模 / 数（ A/D）转换芯片将被被测量电压输入端所采集到的模拟电压信号转换成相应的数字信号，二是如何单片机系统能按规定

的时序来采集这些数字信号，三是如何设计外围电路和单片机的接口电路，四是如何编写主程序、显示子程序。

2.进度

2015 年 12 月：开题报告

2016 年 1 月：硬件设计、撰写论文

2016 年 2 月 -3 月：软件设计及调试、撰写论文

2016 年 4 月：毕业论文相关材料整理

3.预期效果

可直接用于家庭用电的测量与读数，且误差较小。