电能表智能抄表系统设计【字数：10459】
摘 要在当今科技飞速发展的背景下，各种智能化的设备逐步覆盖人们生活中的方方面面，而目前大部分家用电能表的款式还是老式机械电表，在用电高峰期用户无法查询自己的用电信息，从而不能合理调整用电情况，因此本文设计了一种基于STC89C52单片机的智能抄表系统。该系统可通过ADE7755检测用电时的脉冲信号，计算用电量；利用15秒内产生脉冲的频率，计算用电量的功率和电流；当系统上电时开始计时，根据25秒内有无脉冲来判断是否用电，是否开始计时；定时发送数据到上位机，实现上位机查看。该系统操作简单，性能稳定，具有低功耗、远距离、低延时的特点。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2研究内容 1
1.3研究意义 2
1.4本章小结 2
第二章 智能抄表模型设计 3
2.1总体框架设计思路 3
2.2总体结构图 3
2.3编程语言选择与环境调试 4
2.4本章小结 4
第三章 系统硬件设计 5
3.1最小系统电路选择 5
3.2电能计量电路选择 6
3.3晶振电路设计 7
3.4复位电路设计 8
3.5显示模块设计 8
3.6蓝牙串口模块设计 9
3.7本章小结 10
第四章 系统软件设计 12
4.1主程序设计 12
4.2显示模块程序设计 13
4.3蓝牙串口模块程序设计 13
4.4本章小结 14
第五章 实验测试及分析 15
5.1系统测试内容与方法 15
5.2系统测试结果与分析 18
5.3本章小结 18
结束语 19
致 谢 20
参考文献 21
附录A 22
附录B 31
第一章 绪论
1.1研究背景
随着近年来我国工业科技的蓬勃发展，当代社会人们的生活水平质量的日益提升，虽然电网系统得到了较好的完善，但是电能的使用量也在与日俱增。而传统的人 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
工抄表方式仍需要挨家挨户的抄读电表，这不仅需要花费大量的人力和时间[1]，为抄表人员带来了巨大的工作量，还容易造成数据的错抄，漏抄，引起一些不必要的纠纷问题，为供电部门的管理带来了极大的不便。在这种电能使用量普遍增加的大环境下，供电部门需要及时的了解居民用电量的使用情况，合理的安排用电策略，更好的维护电网的稳定；居民也需要实时的了解自己的用电量，尽量错开用电高峰期。因此，传统的人工抄表已经不再适用于现阶段用电需求的发展，智能抄表将成为电网系统发展的必然趋势。
电能表的智能抄表系统是用计算机技术结合通信技术，并将其应用到电能采集中，从而实现对数据的自动采集和记录。相较传统的人工抄表，智能抄表不仅在数据抄读上准确无误，及时的将用电数据传输到显示设备上，方便实时查看；而且还能有效的避免用户的偷电，漏电，私拉乱接等不合理现象，为电网系统的管理提供了技术上的支持。智能电能表相较于传统电表，更加智能化、信息化[2]，已经逐渐代替传统电表成为主流。
本文设计了一种基于51单片机与电能计量芯片相结合的智能抄表系统，通过对脉冲频率的检测来计算用电量，并定时发送到上位机以便查看，实现数据采集和抄表系统的紧密连接。该抄表系统操作简单，性能稳定，成本低廉，更适用电网系统建设的发展需要。
1.2研究内容
智能抄表的主要目的就是为了实现对电表数据的智能抄写，降低时间和人力成本，解决人工抄表的效率低下，极易出错，成本较高等问题。
本论文主要内容结构包含以下五个部分：
：介绍了目前国内智能电表的发展背景，和本文所研究的智能抄表系统的研究意义。对本文的主要研究内容以及解决的问题进行了简单的描述。
：介绍了智能抄表系统的总体框架设计思路，并给出了总体结构图，选择编程语言并进行对环境的调试。
：对智能抄表系统硬件电路设计各个电路模块进行了详细的介绍，包括最小电路系统、电能计量、晶振电路、复位电路，显示模块电路和蓝牙串口模块电路。
：描述了智能抄表系统软件部分的程序设计，给出了主程序、显示模块还有蓝牙串口模块的程序流程图，并对程序思路做了简单介绍。
：对智能抄表系统进行功能性测试和准确性测试，分析了两个测试结果，确认智能抄表系统能够正常工作完成所有功能，并且误差较小，稳定准确。
1.3研究意义
设计一个无线智能抄表系统，是科技时代智能代替人力的一次小小的尝试。老式电能表依赖于人工抄表，需要工作人员挨家挨户奔波走动，手动抄表，一来是工作效率低下，第二个是这种抄表方式也容易出现错误。尤其在现代化生活当中，城市和乡村的建筑复杂性也越来越高，不断地开发使电网基本实现了全覆盖，用电用户更为分散，这无疑增加了人工抄表的难度和成本。
随着电子技术的不断发展走向成熟，智能抄表技术开始逐步取代人工抄表技术。但是智能抄表技术想要淘汰人工抄表的方式，还需要不断地升级自身的功能。智能抄表系统首先要保证测量准确，误差要小，不然难以取得民众和电力公司的信任。其次对智能抄表工作的稳定性有很高的要求，不易损坏和停止工作，不然经常维修花费大量成本和精力，更加难以普及。同时它的制作成本不能太高，因为使用基数比较大，只有极低的制作成本才更利于推广。它自身的工作功耗也是一个关注的重点，即便功能做得再完善，不进行低功耗方面的考虑，功率较大无疑是给家里多了一件耗电的电器，不利于推广。本文研究的基于51单片机的无线蓝牙智能抄表，抗干扰强、工作稳定、体积小、成本低，并且在低功耗设计上有所研究。当没有用电负载在工作时，智能抄表系统会进入掉电模式，停止抄表，功耗极低，当有用电负载工作时，才会再次唤醒工作。
1.4本章小结
本章内容着重介绍了有关电能表技术的发展经历，研究方向以及发展意义，大致阐述了即将进行的任务。 第二章 智能抄表模型设计
2.1总体框架设计思路
目前主流的智能电能表主要由硬件和软件两个部分组成[3]。在本设计中，主要选择了STC89C52单片机为主控微处理器。在硬件电路处理信号之后，传输数据给微处理器，微处理器对数据进行运算处理和存储[4]。同时还包括LCD1602数据显示电路，ADE7755电能计量电路，11.0592 MHZ晶振电路，复位电路，电源电路，按键电路以及上位机接口电路等。负载接入使用时，ADE7755通过检测脉冲信号来检测电能，并将数据传输到51单片机，51单片机对数据进行处理，通过计算将频率转化成实际用电量。同时设置了两个按键功能，一个是电能清零，一个是使用时间清零。随后单片机将处理后的数据结果在LCD显示屏上显示出来[5]，主要显示这4个内容：平均功率、平均电流、使用电能（千瓦时）还有使用时间。当接入蓝牙设备时，再将数据每隔一段时间，通过蓝牙模块发送到手机上，完成整个电能表智能抄表的设计。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2研究内容 1
1.3研究意义 2
1.4本章小结 2
第二章 智能抄表模型设计 3
2.1总体框架设计思路 3
2.2总体结构图 3
2.3编程语言选择与环境调试 4
2.4本章小结 4
第三章 系统硬件设计 5
3.1最小系统电路选择 5
3.2电能计量电路选择 6
3.3晶振电路设计 7
3.4复位电路设计 8
3.5显示模块设计 8
3.6蓝牙串口模块设计 9
3.7本章小结 10
第四章 系统软件设计 12
4.1主程序设计 12
4.2显示模块程序设计 13
4.3蓝牙串口模块程序设计 13
4.4本章小结 14
第五章 实验测试及分析 15
5.1系统测试内容与方法 15
5.2系统测试结果与分析 18
5.3本章小结 18
结束语 19
致 谢 20
参考文献 21
附录A 22
附录B 31
第一章 绪论
1.1研究背景
随着近年来我国工业科技的蓬勃发展，当代社会人们的生活水平质量的日益提升，虽然电网系统得到了较好的完善，但是电能的使用量也在与日俱增。而传统的人 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
工抄表方式仍需要挨家挨户的抄读电表，这不仅需要花费大量的人力和时间[1]，为抄表人员带来了巨大的工作量，还容易造成数据的错抄，漏抄，引起一些不必要的纠纷问题，为供电部门的管理带来了极大的不便。在这种电能使用量普遍增加的大环境下，供电部门需要及时的了解居民用电量的使用情况，合理的安排用电策略，更好的维护电网的稳定；居民也需要实时的了解自己的用电量，尽量错开用电高峰期。因此，传统的人工抄表已经不再适用于现阶段用电需求的发展，智能抄表将成为电网系统发展的必然趋势。
电能表的智能抄表系统是用计算机技术结合通信技术，并将其应用到电能采集中，从而实现对数据的自动采集和记录。相较传统的人工抄表，智能抄表不仅在数据抄读上准确无误，及时的将用电数据传输到显示设备上，方便实时查看；而且还能有效的避免用户的偷电，漏电，私拉乱接等不合理现象，为电网系统的管理提供了技术上的支持。智能电能表相较于传统电表，更加智能化、信息化[2]，已经逐渐代替传统电表成为主流。
本文设计了一种基于51单片机与电能计量芯片相结合的智能抄表系统，通过对脉冲频率的检测来计算用电量，并定时发送到上位机以便查看，实现数据采集和抄表系统的紧密连接。该抄表系统操作简单，性能稳定，成本低廉，更适用电网系统建设的发展需要。
1.2研究内容
智能抄表的主要目的就是为了实现对电表数据的智能抄写，降低时间和人力成本，解决人工抄表的效率低下，极易出错，成本较高等问题。
本论文主要内容结构包含以下五个部分：
：介绍了目前国内智能电表的发展背景，和本文所研究的智能抄表系统的研究意义。对本文的主要研究内容以及解决的问题进行了简单的描述。
：介绍了智能抄表系统的总体框架设计思路，并给出了总体结构图，选择编程语言并进行对环境的调试。
：对智能抄表系统硬件电路设计各个电路模块进行了详细的介绍，包括最小电路系统、电能计量、晶振电路、复位电路，显示模块电路和蓝牙串口模块电路。
：描述了智能抄表系统软件部分的程序设计，给出了主程序、显示模块还有蓝牙串口模块的程序流程图，并对程序思路做了简单介绍。
：对智能抄表系统进行功能性测试和准确性测试，分析了两个测试结果，确认智能抄表系统能够正常工作完成所有功能，并且误差较小，稳定准确。
1.3研究意义
设计一个无线智能抄表系统，是科技时代智能代替人力的一次小小的尝试。老式电能表依赖于人工抄表，需要工作人员挨家挨户奔波走动，手动抄表，一来是工作效率低下，第二个是这种抄表方式也容易出现错误。尤其在现代化生活当中，城市和乡村的建筑复杂性也越来越高，不断地开发使电网基本实现了全覆盖，用电用户更为分散，这无疑增加了人工抄表的难度和成本。
随着电子技术的不断发展走向成熟，智能抄表技术开始逐步取代人工抄表技术。但是智能抄表技术想要淘汰人工抄表的方式，还需要不断地升级自身的功能。智能抄表系统首先要保证测量准确，误差要小，不然难以取得民众和电力公司的信任。其次对智能抄表工作的稳定性有很高的要求，不易损坏和停止工作，不然经常维修花费大量成本和精力，更加难以普及。同时它的制作成本不能太高，因为使用基数比较大，只有极低的制作成本才更利于推广。它自身的工作功耗也是一个关注的重点，即便功能做得再完善，不进行低功耗方面的考虑，功率较大无疑是给家里多了一件耗电的电器，不利于推广。本文研究的基于51单片机的无线蓝牙智能抄表，抗干扰强、工作稳定、体积小、成本低，并且在低功耗设计上有所研究。当没有用电负载在工作时，智能抄表系统会进入掉电模式，停止抄表，功耗极低，当有用电负载工作时，才会再次唤醒工作。
1.4本章小结
本章内容着重介绍了有关电能表技术的发展经历，研究方向以及发展意义，大致阐述了即将进行的任务。 第二章 智能抄表模型设计
2.1总体框架设计思路
目前主流的智能电能表主要由硬件和软件两个部分组成[3]。在本设计中，主要选择了STC89C52单片机为主控微处理器。在硬件电路处理信号之后，传输数据给微处理器，微处理器对数据进行运算处理和存储[4]。同时还包括LCD1602数据显示电路，ADE7755电能计量电路，11.0592 MHZ晶振电路，复位电路，电源电路，按键电路以及上位机接口电路等。负载接入使用时，ADE7755通过检测脉冲信号来检测电能，并将数据传输到51单片机，51单片机对数据进行处理，通过计算将频率转化成实际用电量。同时设置了两个按键功能，一个是电能清零，一个是使用时间清零。随后单片机将处理后的数据结果在LCD显示屏上显示出来[5]，主要显示这4个内容：平均功率、平均电流、使用电能（千瓦时）还有使用时间。当接入蓝牙设备时，再将数据每隔一段时间，通过蓝牙模块发送到手机上，完成整个电能表智能抄表的设计。
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