数字电度表的硬件设计概要

河南农业职业学院毕业论文I摘要随着电力工业的发展，两网改造、一户一表工程的深入，电力安全生产电能计量、电力调度自动化的管理已经进入实用阶段。同时在微电子技术的迅猛发展的基础上，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充分的提高，促使了国内电子式电度表的高技术、高质量、高可靠性的发展，出现了电子式电度表市场历史最好的发展阶段。本文重点研究了数字电度表的硬件设计，其主要包括电能计量系统和电量信息传输系统。以电能计量专用芯片SM9903和AT89C52微处理器芯片为核心，阐述了电能计量、控制部分、显示电路、电量信息传输、用电数据存储器扩展等五大模块的工作原理和电路设计，其中电量信息传输模块的设计主要通过RS-485接口芯片结合单片机来实现。最后简单介绍数字电度表软件方面的设计，给出了主程序的及部分子程序的设计流程图，主要包括电能计量子程序掉、电检测子程序、显示子程序等。关键词：数字电能计量电路RS-485SM9903Abstract河南农业职业学院毕业论文IIAlongwiththeelectricpowerindustrydevelopment,twonetstransformed,householdtableprojectthorough,theelectricpowersafetyinproductionelectricalenergymeasurement.alongwiththemicroelectrontechnologyswiftandviolentdevelopment,themicrocontroller(monolithicintegratedcircuit)andthelargescaleintegratedcircuitintheelectricalenergymeasurementdomainwidespreadapplication,causestheelectricmeterthetechnicallevelandtheperformanceobtainstheconsiderabledevelopment.theelectricpowerdispatchautomationmanagementalreadyenterthepracticalstage,hasurgeddomesticelectricmeterhigh-tech,highgrade,theredunantreliabledevelopment,appearedtheelectricmetermarkethistorybestdevelopmentphase.Thisarticlemainlystudiedthehardwaredesignofnumeraltheelectricmeter,itmainlyincludedpaysinadvancespendswiththeelectricalenergymeasurementsystem.ThepapersystematicallyexpoundsthehardwareandsoftwaredesignofthenumeralpowermeterbasedonSM9903andAT89C52.Thehardwaredesignmainlydealswithmeasuringunitandintelligeprocessingunit..TheelectricalsendingmeasurementsystemmainlyrealizesbyRS-485.intheend,ThesoftwaredesignlargelydiscussesEEPROM,cardprogrammingandsoftwareanti-jammingmethods.ThetheproblemsthatImetinprocessofsystemdebugandsolutionmethodsareintroduced.Keywords:NumeraltheelectricalenergymeasurementelectriccircuitRS-485SM9903河南农业职业学院毕业论文i目录1前言.....................................................11.1选题意义.............................................11.2研究现状.............................................21.3本设计的主要任务.....................................42数字电度表的整体设计方案...................................62.1数字电度表系统结构...................................62.2系统工作原理.........................................72.3电能计量系统方案设计.................................82.3.1方案一：机械电子式..............................82.3.2方案二：模数转换式..............................82.3.3方案三：电压频率转换式..........................92.3.4方案四：功率累加式.............................102.4电能计量电路的工作原理..............................102.5电度表辅助功能实现原理..............................122.6电量信息传输系统方案的设计..........................122.6.1方案一：电力载波通信...........................122.6.2方案二：基于RS-485的通信......................142.7系统总体方案........................................153数字电度表的硬件设计......................................163.1硬件设计概述........................................163.1.1数字电度表的实现功能...........................163.1.2数字电度表的工作过程...........................173.2电能计量电路设计....................................183.3控制电路设计........................................213.4显示电路设计........................................233.5电能存储器电路设计..................................273.6掉电检测电路设计....................................283.7信息传输电路设计....................................283.8磁保持继电器驱动电路设计............................304数字电度表的软件设计......................................324.1软件系统概述........................................324.2主程序设计..........................................324.3电能计量子程序设计..................................334.4掉电保护服务子程序设计..............................344.5显示子程序设计......................................355结论与展望................................................37河南农业职业学院毕业论文ii致谢......................................................38参考文献....................................................39附录........................................................40数字电度表系统结构图....................................40河南农业职业学院毕业论文11前言作为电力行业内的表计生产厂家，都有一种共同的认识，即电力系统管理部门的电能计量管理是严谨、有序、符合现代化管理要求的，对所需电度表的确定是一项系统工程，在选择使用那一种产品时考虑的因素很多，有政策问题，资金问题，投资回报问题，质量问题等等诸多的因素，其最终目的是保障电力系统电能计量值的准确、统一和在线计量的安全可靠，为公正计量和正确计算电网经济指标提供有效的计量保证。随着社会经济和技术的飞速发展，为了在保证用户的正常用电的同时，维护电力系统管理部门日常工作的顺利开展，用电数据的抄收和管理、电费的交纳等是各项管理工作的基础。但因为两网改造民心工程的深入实施，各类表计数量大幅度增加，加大了电力系统一线管理人员的工作强度，加之繁杂的纸上作业、人为因素等原因，电力营业现代化管理的进程迟迟得不到有效提高。各地区的电力系统管理部门需求符合本地区实际电力营业现代化管理要求的多种电能抄收管理解决方案。新型电表就是为此目的而开发的，来实现电费收缴管理微机化，为电能使用监督管理提供了有利手段，同时大大降低了电业部门营运成本。从而也向电力系统管理部门提供了实现电能计量值传送和管理、解决用户欠费等问题的一种电能抄收管理解决方案模式。1.1选题意义用来计量电能并以此缴纳电费的电度表，一直都是采用传统的机械钟表式结构累计电能，其精确度和灵敏度不高，并且受电度表周围环境及安装工艺的影响较大，最大的缺点是抄表计费工作较为繁重。随着经河南农业职业学院毕业论文2济社会的发展，用电户大幅度增长，传统的抄表收费的方式已经不能适应新形势的需求。如今各种智能型的数字电度表已在智能小区、商场、学校等场所得到了广泛应用。数字电度表具有电能计量功能，能显示剩余电能值、已用电能值，还具有超负荷断电等功能，同时电度表可通过电力控制中心进行预先付费，再用电，安全性高。电能的计量结果直接关系到供电部门和用户的经济利益，因此对计量的精度提出了较高的要求。由于电度表使用数量较多，成本控制显得也很重要，所以，开发出成本低、可靠性高、计量准确、安全的智能电度表具有重要意义。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。我国政府和有关部门对此同样十分重视，国家科委和建设部的几个文件中都十分明确提出了要改变传统人工入室查表收费方式。而发达国家先进的用电计费方式在国内才刚刚起步，因此本系统即数字电度表是结合当前国内外现状的实际情况而构思并进行设计的，具有创新性。可以预见，随着中国城市建设的迅速发展，本系统的开发和投入，将在相当长的时间内长盛不衰，市场前景十分广阔，是一个具有规模经济效益的产品。1.2研究现状作为测量电能的专用仪表——电能表，已有一百多年的历史。在我国，很长一段时间使用的是机械式感应电度表，它具有耗电多、笨重、需要手工抄表、防窃电性能低等缺点。同时，随着电力系统及所有以电能为动力的产业的发展，电能表的结构和性能经历了不断更新