多功能电度表硬件设计
目 录
1引言 1
1.1 多功能电度表的原理 1
1.2 多功能电度表的特点 1
1.3 多功能电度表的发展现状及前景 1
2系统的总体设计 2
2.1 设计目的 2
2.2 设计内容和要求 2
2.3 设计方案与技术分析 2
3硬件电路设计 3
3.1 AT89C51单片机 3
3.2 电能计量模块 6
3.3 电源电路模块 8
3.4 EEPROM存储器模块 9
3.5 LCD液晶显示模块 10
3.6 实时时钟电路模块 12
3.7 红外抄表模块 13
3.8 预付费模块 14
4 软件程序设计 14
4.1 12864程序 14
4.2 ADC程序 16
4.3 AT24C02程序 17
5 调试 18
5.1 电度表硬件调试 18
5.2 电度表软件调试 18
5.3 电度表软硬件联调 18
结论 19
致谢 20
参考文献 21
附录A 总体硬件图 221．引言
1.1多功能电度表的原理
在多功能电表工作的时候，理论上是电压经过电阻的分压、电流经过电流互感器，但是在实习设计中互感器是要订做的，难以实现。然后将取样后的取样电阻送入到特定的电能芯片进行一系列的处理，并且转化成数字信号到中央处理器进行计算。中央处理器用于分时付费、处理各种输入和输出的数据；再通过串行接口来将 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
专用的电能计量芯片的数据读出来，与此同时根据之前设定好的时间段来完成分时计量和最大需量计量的功能。依据电度表的需要来显示各项的数据，通过红外进行抄表，最后在液晶显示器上显示测量采集到的各种数据等等。
1.2多功能电度表的特点
测量各个相电压、电流、无功功率、总无功功率、总视在功率、功率因数、有功功率、功率因数、三相总有功功率及频率等等。检测备用的电池电压及监测负荷的情况。该设计之后的电度表能够进行远程红外抄表、分时付费，且具备很多种其他扩展功能。
1.3多功能电度表的发展现状及前景
全电子电度表可以更方便的计量电能的各种各样的信息，同时实现远程通信来完成抄表工作及实现了配电网络的自动化。国家发改委做出以下决定：全面的推行峰谷分时电价以及避峰电价，鼓励合理化的移峰用电，这全是因为近几年来随全国用电缺口急剧扩大。由于一些国家政策的出台，使得各个地方各个部门对电能的需求量急剧上升，由此多功能电度表就非常需要发展。
近几年城乡发展迅速，尤其是电子行业行步入快速发展的轨道之中，并且为各个企业提供一个平等的科技创新的平台。电子生产的相关企业行业在这个时间段内要能够抓住这个机遇，最好是能够对国外先进技术进行兼收并蓄，同时不要忘记高标准的自主进行研发一系列高技术产品。电力用户是我国电工仪器仪表这个电子行业最大的用户群体，电力的需求量占据整个电子市场需求量达到90%左右，这对于这类电子产品的有关销售起到了非常决定性的巨大作用。电工仪器仪表的电子行业在国家城镇乡村电网改造结束了以后就相继进入了一段平缓的过渡时期，由于这个原因就出现了短时间的相对低潮的时间段，但是电子行业的发展并没有因此而停滞，相信还会继续的有力发展下去。
2．系统的总体设计
2.1 设计目的
1、目的是提高学生分析与解决实际问题的能力，培养同学们综合运用所学的基础理论、专业知识和一些基本的技能，也是致力于同学们初步科学研究的能力。
2、结合自身所选的毕业设计课题以及老师提供的参考文献自主收集、查阅相关的文献资料，训练同学们查阅文献的能力以及外文阅读的能力。也是提高学生的设计能力和动手实践能力以及培养同学们的创新意识和创造能力。最后锻炼同学们的撰写毕业设计论文的能力。
3、使同学们通过该毕业设计的锻炼之后能够熟练使用protel、keil等软件，并且通过学习之后使自身的硬件电子电路设计的能力能够再上一个台阶。
2.2 设计内容和要求
(1) 要求设计出硬件电路，包括：选择适当的元件及参数。
(2) 要求利用PRETEL工具绘制出整个电路的详细图。
(3) 要求完成软件的设计编写及进行整体规划。
(4) 进行硬件连接及调试。
(5) 该电度表可以检测当前用户使用的电量。
(6) 该电度表可以预付费。
(7) 该电度表可以进行遥测。
(8) 该电度表可以根据用电峰时以及谷时来分别计算用电量。
注意：在该毕业设计中，要能够由单片机来控制所有硬件电路系统。
2.3 设计方案与技术分析
此多功能电能表主要由电能计量PCF8591芯片模块、单片机STC89C52芯片模块、LCD12864显示模块、EEPROM存储器模块、实时时钟电路DS1302模块和1838红外远程抄表模块等部分组成。本毕业设计由作为核心的STC89C52单片机来统筹大局，它控制协调AT24C01存储器、DS1302实时时钟和1838红外抄表等各个模块的芯片工作，之后通过12864程序、ADC程序、AT24C01程序、DS1302驱动程序等软件程序来在LCD12864液晶显示屏上显示出来。至于IC卡预付费部分，其实可以通过绑定银行卡来实现扣费功能。
图1硬件系统框图
3．硬件电路设计
3.1 STC89C52单片机
本次设计将STC89C52单片机芯片作为该多功能电度表设计的核心。STC89C52单片机它的工作周期有两种，它们是6时钟和12时钟每周期，该单片机的内部有它自己专用的MAX810复位电路，它的正常工作频率小于35兆赫兹，复位的引脚能够直接与地相连。该单片机它同时能够实现多点测量，因为最多只有8个DS18B20可以并联在唯一的三线上，而但数量超过这个数时，会造成供电源的电压过低，引起信号输出的不稳定，这样就能实现多点测量，而且工作时仅需5V左右，并且外围不需要任何的元器件；同时其自身具有DS1302提供的时钟电路，这种时钟电路在通入2.5V-5.5V的电压时，它可以在基于高性能和低功耗的条件下，通过RAM时钟电路有以下的功能：对年，月到秒进行计时，同时对于闰年还具有可补偿性。它的工作原理其实也比较简单，其里面有一个31*8大小的RAM寄存器用于暂时的存放数据，并且通过三线接口的方式与CPU之间实现同步通信，单次性传送好几个字节的RAM数据和传送的时钟信号是采用了突发方式的这种方法。并且这个时钟电路和普通电路比较起来具有很多不同的优点，比如能够产生年、月、日等的计时，使用的寿命较长，测量精度相对较高和能源消耗较少，还有该电路在断电时具有自动保存的功能等。该单片机通常采用内部由8192个中文汉字、128个字符和64*256的GDRAM组成的可显示汉字和图形的128*64的汉字图形液晶点阵显示屏。可与CPU采用8位并行及串行的方式直接连接，并提供两种界面来与微处理器相连。另外他还具有其他功能，比如光标显示、睡眠模式和画面位移等。冲外表看它的尺寸大小为93*70*12.5毫米大小，它的视域尺寸为73*39毫米大小。各个工作端口的功能及原理如下所示：
1引言 1
1.1 多功能电度表的原理 1
1.2 多功能电度表的特点 1
1.3 多功能电度表的发展现状及前景 1
2系统的总体设计 2
2.1 设计目的 2
2.2 设计内容和要求 2
2.3 设计方案与技术分析 2
3硬件电路设计 3
3.1 AT89C51单片机 3
3.2 电能计量模块 6
3.3 电源电路模块 8
3.4 EEPROM存储器模块 9
3.5 LCD液晶显示模块 10
3.6 实时时钟电路模块 12
3.7 红外抄表模块 13
3.8 预付费模块 14
4 软件程序设计 14
4.1 12864程序 14
4.2 ADC程序 16
4.3 AT24C02程序 17
5 调试 18
5.1 电度表硬件调试 18
5.2 电度表软件调试 18
5.3 电度表软硬件联调 18
结论 19
致谢 20
参考文献 21
附录A 总体硬件图 221．引言
1.1多功能电度表的原理
在多功能电表工作的时候，理论上是电压经过电阻的分压、电流经过电流互感器，但是在实习设计中互感器是要订做的，难以实现。然后将取样后的取样电阻送入到特定的电能芯片进行一系列的处理，并且转化成数字信号到中央处理器进行计算。中央处理器用于分时付费、处理各种输入和输出的数据；再通过串行接口来将 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
专用的电能计量芯片的数据读出来，与此同时根据之前设定好的时间段来完成分时计量和最大需量计量的功能。依据电度表的需要来显示各项的数据，通过红外进行抄表，最后在液晶显示器上显示测量采集到的各种数据等等。
1.2多功能电度表的特点
测量各个相电压、电流、无功功率、总无功功率、总视在功率、功率因数、有功功率、功率因数、三相总有功功率及频率等等。检测备用的电池电压及监测负荷的情况。该设计之后的电度表能够进行远程红外抄表、分时付费，且具备很多种其他扩展功能。
1.3多功能电度表的发展现状及前景
全电子电度表可以更方便的计量电能的各种各样的信息，同时实现远程通信来完成抄表工作及实现了配电网络的自动化。国家发改委做出以下决定：全面的推行峰谷分时电价以及避峰电价，鼓励合理化的移峰用电，这全是因为近几年来随全国用电缺口急剧扩大。由于一些国家政策的出台，使得各个地方各个部门对电能的需求量急剧上升，由此多功能电度表就非常需要发展。
近几年城乡发展迅速，尤其是电子行业行步入快速发展的轨道之中，并且为各个企业提供一个平等的科技创新的平台。电子生产的相关企业行业在这个时间段内要能够抓住这个机遇，最好是能够对国外先进技术进行兼收并蓄，同时不要忘记高标准的自主进行研发一系列高技术产品。电力用户是我国电工仪器仪表这个电子行业最大的用户群体，电力的需求量占据整个电子市场需求量达到90%左右，这对于这类电子产品的有关销售起到了非常决定性的巨大作用。电工仪器仪表的电子行业在国家城镇乡村电网改造结束了以后就相继进入了一段平缓的过渡时期，由于这个原因就出现了短时间的相对低潮的时间段，但是电子行业的发展并没有因此而停滞，相信还会继续的有力发展下去。
2．系统的总体设计
2.1 设计目的
1、目的是提高学生分析与解决实际问题的能力，培养同学们综合运用所学的基础理论、专业知识和一些基本的技能，也是致力于同学们初步科学研究的能力。
2、结合自身所选的毕业设计课题以及老师提供的参考文献自主收集、查阅相关的文献资料，训练同学们查阅文献的能力以及外文阅读的能力。也是提高学生的设计能力和动手实践能力以及培养同学们的创新意识和创造能力。最后锻炼同学们的撰写毕业设计论文的能力。
3、使同学们通过该毕业设计的锻炼之后能够熟练使用protel、keil等软件，并且通过学习之后使自身的硬件电子电路设计的能力能够再上一个台阶。
2.2 设计内容和要求
(1) 要求设计出硬件电路，包括：选择适当的元件及参数。
(2) 要求利用PRETEL工具绘制出整个电路的详细图。
(3) 要求完成软件的设计编写及进行整体规划。
(4) 进行硬件连接及调试。
(5) 该电度表可以检测当前用户使用的电量。
(6) 该电度表可以预付费。
(7) 该电度表可以进行遥测。
(8) 该电度表可以根据用电峰时以及谷时来分别计算用电量。
注意：在该毕业设计中，要能够由单片机来控制所有硬件电路系统。
2.3 设计方案与技术分析
此多功能电能表主要由电能计量PCF8591芯片模块、单片机STC89C52芯片模块、LCD12864显示模块、EEPROM存储器模块、实时时钟电路DS1302模块和1838红外远程抄表模块等部分组成。本毕业设计由作为核心的STC89C52单片机来统筹大局，它控制协调AT24C01存储器、DS1302实时时钟和1838红外抄表等各个模块的芯片工作，之后通过12864程序、ADC程序、AT24C01程序、DS1302驱动程序等软件程序来在LCD12864液晶显示屏上显示出来。至于IC卡预付费部分，其实可以通过绑定银行卡来实现扣费功能。
图1硬件系统框图
3．硬件电路设计
3.1 STC89C52单片机
本次设计将STC89C52单片机芯片作为该多功能电度表设计的核心。STC89C52单片机它的工作周期有两种，它们是6时钟和12时钟每周期，该单片机的内部有它自己专用的MAX810复位电路，它的正常工作频率小于35兆赫兹，复位的引脚能够直接与地相连。该单片机它同时能够实现多点测量，因为最多只有8个DS18B20可以并联在唯一的三线上，而但数量超过这个数时，会造成供电源的电压过低，引起信号输出的不稳定，这样就能实现多点测量，而且工作时仅需5V左右，并且外围不需要任何的元器件；同时其自身具有DS1302提供的时钟电路，这种时钟电路在通入2.5V-5.5V的电压时，它可以在基于高性能和低功耗的条件下，通过RAM时钟电路有以下的功能：对年，月到秒进行计时，同时对于闰年还具有可补偿性。它的工作原理其实也比较简单，其里面有一个31*8大小的RAM寄存器用于暂时的存放数据，并且通过三线接口的方式与CPU之间实现同步通信，单次性传送好几个字节的RAM数据和传送的时钟信号是采用了突发方式的这种方法。并且这个时钟电路和普通电路比较起来具有很多不同的优点，比如能够产生年、月、日等的计时，使用的寿命较长，测量精度相对较高和能源消耗较少，还有该电路在断电时具有自动保存的功能等。该单片机通常采用内部由8192个中文汉字、128个字符和64*256的GDRAM组成的可显示汉字和图形的128*64的汉字图形液晶点阵显示屏。可与CPU采用8位并行及串行的方式直接连接，并提供两种界面来与微处理器相连。另外他还具有其他功能，比如光标显示、睡眠模式和画面位移等。冲外表看它的尺寸大小为93*70*12.5毫米大小，它的视域尺寸为73*39毫米大小。各个工作端口的功能及原理如下所示：
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/gdxx/169.html
