stm32的家庭用电监控
摘 要课题是基于STM32的家庭用电监控系统，我的设计方案中四个部分组成了这个系统，第一部分为计量芯片，采用的芯片为ATT7039;第二部分为数据处理部分，就是基于STM32的数据处理系统，将STM32为核心的控制模块作为整个系统的控制中心;第三部分就是警报系统了，当实际使用电量超过预设值时系统会通过蜂鸣器发出警报;第四部分就是传输部分可以分为远程传输和短程传输，远程传输可以用WIFI来实现，WIFI覆盖随时可以监控家庭用电的情况，我们可以根据预设数据来监控电量的使用，当然如果我们在家也可以短程监控，就是可以直接通过显示屏来检测。这个课题有很多特点，例如采用嵌入式设计能耗低，还可以节约成本，却可以实现很大的作用。计量部分采用的芯片为ATT7039A有很多优点，例如具有可靠性高，精度高，集成度高的优点，而且在存储方面数据保持年限长可擦除次数多。它的优点很多例如温度范围宽、对电源的要求低、外设很丰富、适用于单相三线制电力用户的电量监控设计。本课题应该满足功耗低、外围电路简单、成本低、操作便捷、功能齐全、性能稳定等要求来适应客户的需求。
目 录
第一章 绪 论 1
1.1研究课题的背景和意义 1
1.2国内外的研究现状 1
1.3本章总结 2
第二章 系统的总体设计方案 3
2.1硬件设计方案 3
2.2软件设计方案 4
2.3本章总结 4
第三章 硬件电路设计 5
3.1计量芯片原理特性及电路 5
3.1.1计量芯片 5
3.2 STM32的原理特点及电路 7
3.3 WIFI远程传输 9
3.3.1 WIFI传输技术的原理及应用 9
3.4报警电路 10
3.5电源电路 11
3.612864LCD显示电路 11
3.7本章总结 13
第四章 系统的软件设计 14
4.1软件开发环境介绍 14
4.1.1计量模块的软件开发环境 14
4.1.2整体结构的软件开发环境 15
4.
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2软件流程图 15
4.2.1电能计量程序实现 15
4.3本章总结 15
第五章 硬件设计 16
5.1硬件开发环境介绍 16
5.2MDK硬件调试过程 16
5.3数据测量及处理 16
5.4本章总结 18
结束语 19
致 谢 20
参考文献 21
第一章 绪 论
1.1课题研究的背景意义
如今的生活中，电成了必不可少的东西，我们看电视需要电，玩手机需要电，冬天需要电取暖，夏天更是需要电来降暑不管做什么都离不开电，由此可以看出电对我们生活的重要性。经济的快速发展，导致各行各业用电量都在不断加大，节能环保应该成为全人类的目标。随着社会的发展，人们对生活的要求不再停留在温饱的层面而是上升到了享受，电能的使用量已经跟不上产量，虽然世界各国都在研究各种新能源发电，但是新能源的研究与发展还不够完善，而且需要很长的时间年限，当务之急我们应该研究如何节能。
根据国家能源局的统计显示，2012年期间，整个社会用电量加起来达到49591亿千瓦时，比去年增加很多，很多人口密集处，好几次断电，节能环保问题已经变成当今时代的问题。电能的使用存在严重的浪费。首先，第一大浪费是家庭用电，因为家庭用电主要靠人来操纵电器开关控制电能的使用，这样不仅会因为人为原因存在着很大的，因为企业在生产制造过程中缺乏节能措施，照明、电脑及空调等长期处在开启状态或者待机状态，积少成多也会浪费很多电能。而公共用电中在偏僻的地方公共照明等很多地方都存在着很大的浪费。因此，更加高效的利用现有的能源就成为每一个国家、企业甚至个人都在关心的问题。
最近几年人们越来越重视环保问题，政府提出了阶梯电价和智能电网的理念。家庭用电监控系统中电能的采集和数据的传输是关键，快速准确地采集用电系统中各用电设备的电参数是实现智能家居的关键。所以提出了一种基于计量芯片的用电监控平台，对用户的家庭用电数据进行实时监控然后将数据同步传输，同时可以将所有电器的耗电数据收集到服务器中，进行监控。而后，通过 WIFI无线传输，可以达到节能的效果，同时，还可以将数据同步，然后进行分析，从数据可以看出每个家庭的用电情况，采取相应措施，最终达到节能效果。
生活物质水平的不断提高，对电的需求日益增多，新能源的研究与发展还不够完善，而随着智能家居的发展，人们开始研究新型的节能设备，例如节能插座，家庭用电监控系统等，这些新型的研究对节能有很重的意义。
1.2国内外的研究现状
我国把智能化小区就是利用4C技术，通过先进的传输设备，将物业管理与安全问题、小区服务等依托智能化系统集中管理，不仅可以使住宅环境更加安全，服务更加到位还可以节约物业管理的成本，进一步实现智能化小区的目标，提升居民生活的舒适度和满意度。
基于硬件是目前国内外所采用的最普遍的电能监控方式，并且多功能的电能监控设备已经逐渐代替了传统的机电设备例如电表，电配箱。这种智能的家庭监控设备可以很方便的计量家庭用电的数量并且还可以进行数据的处理与存储，同时还有报警功能，远程传输功能，预设功能等很多新型功能，以便使用者实时监控。这种设备虽然在电器监控方面更加便捷，但智能化程度不足，不管是监控数据或者电源开关都依赖于人力，不能从根本上达到智能家居的要求。由此可见，单纯硬件的升级虽然某些方面可以带来一定程度上的节能效果，但是想要完全实现智能家居还需要时间报警器是为了预防或提醒某事件发生所造成的后果，通过声音或其他方式等形式来提醒，远程监控功能可以满足解放人力资源。
1.2本章总结
本章写了有关家庭用电监控系统的发展的情况还有意义及背景，还有国内外研究情况。
第二章 系统预期设计方案
2.1硬件设计方案
如图21 所示，这就是课题的预期设计方案，主要是STM32来处理数据，计量芯片采集数据，短程监控时用显示屏来显示数据例如电流、电压，WIFI来实现通讯环节。当MCU处理的数据超过预设的数据时就会向警报系统发出警报来通知主人，当我们不在家时通过WIFI模块把数据等传送到我们的手机以便我们进行实时的监控。本课题要实现功耗小，方便，便宜，存储容量大等功能，操作简单，稳定性高符合智能家居的主题。
图21 硬件模块预期设计图
本设计是依靠STM32F103ZET6单片机和WIFI的家庭用电监控系统。包括以下几个模块:
(1)STM32F103ZET6
微控制器STM32F103ZET6是整个系统的核心，它将处理整个系统的输入与输出信号，对各个子模块进行控制，数据信息的发送和接收任务等。
(2)电源和电压
电源模块为报警系统提供基本工作电压，确保供电的稳定性，提供++_5.0V和++3.3V的电源，来满足实现数据处理，计量芯片，WIFI传输模块，显示模块和报警系统功能的要求。
目 录
第一章 绪 论 1
1.1研究课题的背景和意义 1
1.2国内外的研究现状 1
1.3本章总结 2
第二章 系统的总体设计方案 3
2.1硬件设计方案 3
2.2软件设计方案 4
2.3本章总结 4
第三章 硬件电路设计 5
3.1计量芯片原理特性及电路 5
3.1.1计量芯片 5
3.2 STM32的原理特点及电路 7
3.3 WIFI远程传输 9
3.3.1 WIFI传输技术的原理及应用 9
3.4报警电路 10
3.5电源电路 11
3.612864LCD显示电路 11
3.7本章总结 13
第四章 系统的软件设计 14
4.1软件开发环境介绍 14
4.1.1计量模块的软件开发环境 14
4.1.2整体结构的软件开发环境 15
4.
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
2软件流程图 15
4.2.1电能计量程序实现 15
4.3本章总结 15
第五章 硬件设计 16
5.1硬件开发环境介绍 16
5.2MDK硬件调试过程 16
5.3数据测量及处理 16
5.4本章总结 18
结束语 19
致 谢 20
参考文献 21
第一章 绪 论
1.1课题研究的背景意义
如今的生活中，电成了必不可少的东西，我们看电视需要电，玩手机需要电，冬天需要电取暖，夏天更是需要电来降暑不管做什么都离不开电，由此可以看出电对我们生活的重要性。经济的快速发展，导致各行各业用电量都在不断加大，节能环保应该成为全人类的目标。随着社会的发展，人们对生活的要求不再停留在温饱的层面而是上升到了享受，电能的使用量已经跟不上产量，虽然世界各国都在研究各种新能源发电，但是新能源的研究与发展还不够完善，而且需要很长的时间年限，当务之急我们应该研究如何节能。
根据国家能源局的统计显示，2012年期间，整个社会用电量加起来达到49591亿千瓦时，比去年增加很多，很多人口密集处，好几次断电，节能环保问题已经变成当今时代的问题。电能的使用存在严重的浪费。首先，第一大浪费是家庭用电，因为家庭用电主要靠人来操纵电器开关控制电能的使用，这样不仅会因为人为原因存在着很大的，因为企业在生产制造过程中缺乏节能措施，照明、电脑及空调等长期处在开启状态或者待机状态，积少成多也会浪费很多电能。而公共用电中在偏僻的地方公共照明等很多地方都存在着很大的浪费。因此，更加高效的利用现有的能源就成为每一个国家、企业甚至个人都在关心的问题。
最近几年人们越来越重视环保问题，政府提出了阶梯电价和智能电网的理念。家庭用电监控系统中电能的采集和数据的传输是关键，快速准确地采集用电系统中各用电设备的电参数是实现智能家居的关键。所以提出了一种基于计量芯片的用电监控平台，对用户的家庭用电数据进行实时监控然后将数据同步传输，同时可以将所有电器的耗电数据收集到服务器中，进行监控。而后，通过 WIFI无线传输，可以达到节能的效果，同时，还可以将数据同步，然后进行分析，从数据可以看出每个家庭的用电情况，采取相应措施，最终达到节能效果。
生活物质水平的不断提高，对电的需求日益增多，新能源的研究与发展还不够完善，而随着智能家居的发展，人们开始研究新型的节能设备，例如节能插座，家庭用电监控系统等，这些新型的研究对节能有很重的意义。
1.2国内外的研究现状
我国把智能化小区就是利用4C技术，通过先进的传输设备，将物业管理与安全问题、小区服务等依托智能化系统集中管理，不仅可以使住宅环境更加安全，服务更加到位还可以节约物业管理的成本，进一步实现智能化小区的目标，提升居民生活的舒适度和满意度。
基于硬件是目前国内外所采用的最普遍的电能监控方式，并且多功能的电能监控设备已经逐渐代替了传统的机电设备例如电表，电配箱。这种智能的家庭监控设备可以很方便的计量家庭用电的数量并且还可以进行数据的处理与存储，同时还有报警功能，远程传输功能，预设功能等很多新型功能，以便使用者实时监控。这种设备虽然在电器监控方面更加便捷，但智能化程度不足，不管是监控数据或者电源开关都依赖于人力，不能从根本上达到智能家居的要求。由此可见，单纯硬件的升级虽然某些方面可以带来一定程度上的节能效果，但是想要完全实现智能家居还需要时间报警器是为了预防或提醒某事件发生所造成的后果，通过声音或其他方式等形式来提醒，远程监控功能可以满足解放人力资源。
1.2本章总结
本章写了有关家庭用电监控系统的发展的情况还有意义及背景，还有国内外研究情况。
第二章 系统预期设计方案
2.1硬件设计方案
如图21 所示，这就是课题的预期设计方案，主要是STM32来处理数据，计量芯片采集数据，短程监控时用显示屏来显示数据例如电流、电压，WIFI来实现通讯环节。当MCU处理的数据超过预设的数据时就会向警报系统发出警报来通知主人，当我们不在家时通过WIFI模块把数据等传送到我们的手机以便我们进行实时的监控。本课题要实现功耗小，方便，便宜，存储容量大等功能，操作简单，稳定性高符合智能家居的主题。
图21 硬件模块预期设计图
本设计是依靠STM32F103ZET6单片机和WIFI的家庭用电监控系统。包括以下几个模块:
(1)STM32F103ZET6
微控制器STM32F103ZET6是整个系统的核心，它将处理整个系统的输入与输出信号，对各个子模块进行控制，数据信息的发送和接收任务等。
(2)电源和电压
电源模块为报警系统提供基本工作电压，确保供电的稳定性，提供++_5.0V和++3.3V的电源，来满足实现数据处理，计量芯片，WIFI传输模块，显示模块和报警系统功能的要求。
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