基于单片机的智能电表的设计

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1、基于单片机的智能电表设计基于单片机的智能电表的设计摘 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

2、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

3、 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 met

4、ers 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 buy

5、er 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: p

6、roposed 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 sh

7、ow 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IAbstractII目录III前言11 智能电表的概述21.1 智能电表的定义21.2 智能电表的结构分类21.3 智能电表的工作原理32 智能电能表的设计方法52.1 智能电能表的硬件组成52.1.1 微处理器或微控制器62.1.2 传感器62.1.3 信

8、号调理62.1.4 A/D转换器62.1.5 D/A转换器72.1.6 智能电能表的通信接口72.2 智能电能表的软件设计方法82.3 智能电能表的抗干扰方法103 智能电能表的硬件设计113.1 电能表概述113.2 电能表的总体方案设计113.3 电能表的控制芯片AT89C51133.3.1单片微控制器、微处理器133.3.2 AT89C51各主要引脚功能：143.4 电能计量芯片153.4.1 CS5460A的性能163.4.2 CS5460A管脚说明163.4.3 CS5460A外围电路及供电电路设计183.4.4 微控制器AT89C51与CS5460A的接口183.4.5 电源模块1

9、93.4.6 电压电流采样模块203.5 显示模块203.5.1 八段数码管显示器213.5.2 数码管与AT89C51的接口223.6 按键组功能及与AT89C51总线口的连接223.7 SPI接口型EEPROM与AT89C51的接口233.7.1 X5045管脚分布233.7.2 X5045功能描述243.7.3 X5045硬件连接253.8 时钟模块263.8.1 DS13O2的引脚分布见图3.10。263.8.2 DS1302与AT89C51的硬件连接263.9 通断电控制电路274 电能表的软件设计294.1 电能表的软件实现294.1.1 CS5460A与单片机的数据交换实现方法2

10、94.1.2 对日历/时钟DS1302的读写操作的软件实现334.1.3 在电能表中对串行EEPROM的读写334.1.4 矩阵键盘键功能处理程序364.1.5 八段数码管在电能表中显示功能实现374.1.6 打印机驱动程序38总结40致谢41参考文献42- IV -基于单片机的智能电表的设计前言智能电表已经开始慢慢取代传统的电表进行正式使用。智能电表最初的安装目的是提升远程抄表、远程开关等业务的效率。有了智能电表，每户的电力需求可以详细把握，并可以根据需要只启动必要数量的发电与配电设备。虽然智能电表和智能开关需要成本和安装费用，但是可以控制对发电与配电设备的投资。此外，近年来智能电表控制高峰

11、需求期电力消费量的效果也越来越明显。电力公司利用智能电表向用户发送电力相关信息，从而根据需求响应减少电力消费量。同时智能开关也给居民们的生活带去了极大的方便。作为智能电网中最为基础的设备之一，智能电表本身的节能技术也在不断受到关注。因为智能电表需要使用专用的电池，如果智能电表很耗电，电池的寿命就会缩短，表内电池电量不足还会影响计量和用户用电。随着国民经济的不断发展，各地对于电能需求量也随之急剧增加，电力已经成为国家最重要的能源。但是，当前居民用电的管理过于落后，一直采用的先用表后抄表再付费的传统作业模式。但是这种管理方式，给居民和管理人员带来诸多不便，而且还存在着一些弊端。为了适应社会的需求，