智能红外遥控电能表毕业设计说明书
目 录
一、 引言 1
（一） 课题背景 1
（二） 国内外研究现状 1
（三） 本课题研究的意义 1
（四） 本课题的研究方法 1
二、 智能红外遥控电能表的总体思路 2
（一） 设计总体框架图 2
（二） 思路解析 2
三、 智能红外遥控电能表的硬件设计 2
（一） 电能表的概述 2
（二） 电能表的控制芯片 2
1. STC12C5A60S2的数据参数 2
2. STC12C5A60S2的主要引脚功能 4
（三） 设计红外线电能表电路图 6
1. CPU 6
2. 复位电路 6
3. 液晶显示 7
4. 红外接收 8
5. 系统供电 8
6. 声光报警 9
7. 电能储存电路 9
四、 智能红外遥控电能表的软件设计 9
（一） 程序实现的功能 10
（二） 程序实现的思路及框图 10
1. 红外遥控接收 10
2. 液晶显示 12
五、 智能红外遥控电能表的调试 14
结 论 19
附 录 （一） 20
附 录 （二） 21
附 录 （三） 22
参考文献 38
致 谢 39
一、 引言
（一） 课题背景
智能电能表是一个以微处理器或微控制器芯片(如单片机)为核心，可以存储大量的测量信息，具有对实时测量结果的分析和判断，并做出各种判断能力的合 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
成仪器。智能电能表通常具有自动测量功能，强大的数据处理能力，自动调零和单位转换功能，能进行简单的故障排除，并有操作面板显示，具有简单的报警功能。市面上所销售的智能电能表能够实现：IC卡用户购电支付给电力部门，可以在电力管理单位出售电力部门购买到IC卡，IC卡在非接触式IC卡感应区进行消费。当所购电量用完时，自动断电（蜂鸣器报警），在这种情况下，用户在感应区进行刷卡，则恢复供电；当IC卡内余额用尽时，用户必须重新支付购电卡才可以恢复用电。通过这样的方式，有效地解决电费收缴难的问题。同时，电子式电能表具有计算机管理，用户的购买信息可以进行实时查询，统计、打印账单收费。具有双显示，精度和稳定性、安全性，性能可靠，功能齐全，功耗低，操作简单等优点。
（二） 国内外研究现状
从相关的资料来看，现在常见的智能电表主要功能是为了方便收取电费。现在的智能电表也就指的是一些电子式的电表。然而真正的智能电表，最大的特点是智能电表是提供用户交互信息和数据回传业务。管理会变得更加便捷，让人觉得更加方便。因此，智能电表的发展的发展会越来越好。
智能电表在其他欧盟国家的应用和实施，于2009年英国政府宣布正式普及智能电表。英国的智能仪表升级项目确定了以下步骤：①小用户使用智能电表；②早期用户参与改善项目的实施计功能；③计系统内置的网格的一个公司的最有序的系统，作为电网建设的基础；④实现表有序的采集和使用；⑤供应商应负责读取和处理程序表，并选择合适的仪表数据处理公司来完成上述目标。
（三） 本课题研究的意义
关于智能红外线电能表，目前我能做到的是红外线传输控制电能表，显示用电端的用电量，并不能达到国内外市场上所要求的智能技术。本课题的研究意义也不在于理论技术上的突破，而在于硬件实体的制作与调试，软件程序的编写，从而使产品实现一定的功能性。也通过红外的方式，使电能表的使用更加方便、快捷。
（四） 本课题的研究方法
智能红外线电能表的研究方法主要是从硬件和软件两个方面进行设计。
硬件部分的工作主要是原理框架的设计，电子器件的选择，电路图的绘制，电路的模拟运行，电路板的焊接、调试。
软件方面的设计就是根据电路实现的功能运用学过的编程技术完成一个程序的的设计并写入单片机。
后面会有各个方面更加详细的介绍。
二、 智能红外遥控电能表的总体思路
（一） 设计总体框架图
（二） 思路解析
电能表的控制芯片我选择的是单片机STC12C5A60S2，它是目前51单片机的升级版，具体的数据参数将在硬件部分详细说明。使用2个可变电阻器，测量其中一个的电压，另一个的电流，通过改变可变电阻器的电阻使测得的电压电流值发生变化，以此来模拟现实中用户用电的电压电流值的变化。操作命令的发送是通过红外传输的，板子上安装了一个1838b的红外接收头，并且把命令导入单片机中，通过软件程序在单片机中的实现，把接收到的命令结果（复位，电量值的改变，显示内容的切换）在液晶屏幕中显示出来，同时用3个LED灯的闪烁配合蜂鸣器提醒过压、过流和欠费3种情况。
三、 智能红外遥控电能表的硬件设计
（一） 电能表的概述
电能表是一定时间内通过流量计能源计量的累积值。
电子式电能表，也被称为静态电能表，它是“电流和电压的输出数瓦到固体状态表的作用比生成的（电子）设备。”
（二） 电能表的控制芯片
1. STC12C5A60S2的数据参数
STC12C5A60S2单片机是一种新式的8051单片机，而且它是一个单时钟单片机。旧式的8051单片机使用的指令代码，它也可以使用，而且速度也比旧式的单片机快了8到12倍。它有专用复位电路MAX819，还有2路PWM和8路高速10位A/D转换（250K/S），是专门用来在电机控制、强干扰场合时用的。以下是其具体数据：
I/O口不够时，可用2到3根普通I/O口，或用双CPU，三线通信，还多了串口。
2. STC12C5A60S2的主要引脚功能
（三） 设计红外遥控电能表电路图
1. CPU
我的设计里使用的CPU是STC12C5A60S2，单片机的18 脚XTAL2和19脚 XTAL1接了2个30pF的电容器和一个12MHz的晶振，它们构成了一个时钟电路。晶振提供给单片机工作频率，2个电容保证了晶振的稳定工作。
2. 复位电路
单片机的复位电路连在STC12C5A60S2的第9脚上，按下复位键后，就会给9脚输入一个高电平，使单片机工作复位。
3. 液晶显示
4. 红外接收
红外接收选用的是VS1838B，其特性有：1,小型设计；2内置专用IC；3宽角度及长距离接收；4抗干扰能力强；5抵挡环境干扰光线；6低电压工作；
5. 系统供电
为单片机工作供电，在实际设置里，我将用一个电池盒（4节5号电池）代替此部分的功能，使其方便易更换。
6. 声光报警
根据图9和图10可以测得工作的电压值和电流值。根据公式：P=UI 和 W=PT
中断过程:首先确定低电平脉宽度是否大于2ms,如果小于2ms,中断返回;如果低电平大于2ms,则接收器和低脉冲计数,然后确定高脉冲宽度是否大于3ms,如果小于3ms,在接受计数过程返回;如果搞脉冲宽度大于3ms,按照相应的功能的脉冲个数，返回中断程序。
一、 引言 1
（一） 课题背景 1
（二） 国内外研究现状 1
（三） 本课题研究的意义 1
（四） 本课题的研究方法 1
二、 智能红外遥控电能表的总体思路 2
（一） 设计总体框架图 2
（二） 思路解析 2
三、 智能红外遥控电能表的硬件设计 2
（一） 电能表的概述 2
（二） 电能表的控制芯片 2
1. STC12C5A60S2的数据参数 2
2. STC12C5A60S2的主要引脚功能 4
（三） 设计红外线电能表电路图 6
1. CPU 6
2. 复位电路 6
3. 液晶显示 7
4. 红外接收 8
5. 系统供电 8
6. 声光报警 9
7. 电能储存电路 9
四、 智能红外遥控电能表的软件设计 9
（一） 程序实现的功能 10
（二） 程序实现的思路及框图 10
1. 红外遥控接收 10
2. 液晶显示 12
五、 智能红外遥控电能表的调试 14
结 论 19
附 录 （一） 20
附 录 （二） 21
附 录 （三） 22
参考文献 38
致 谢 39
一、 引言
（一） 课题背景
智能电能表是一个以微处理器或微控制器芯片(如单片机)为核心，可以存储大量的测量信息，具有对实时测量结果的分析和判断，并做出各种判断能力的合 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
成仪器。智能电能表通常具有自动测量功能，强大的数据处理能力，自动调零和单位转换功能，能进行简单的故障排除，并有操作面板显示，具有简单的报警功能。市面上所销售的智能电能表能够实现：IC卡用户购电支付给电力部门，可以在电力管理单位出售电力部门购买到IC卡，IC卡在非接触式IC卡感应区进行消费。当所购电量用完时，自动断电（蜂鸣器报警），在这种情况下，用户在感应区进行刷卡，则恢复供电；当IC卡内余额用尽时，用户必须重新支付购电卡才可以恢复用电。通过这样的方式，有效地解决电费收缴难的问题。同时，电子式电能表具有计算机管理，用户的购买信息可以进行实时查询，统计、打印账单收费。具有双显示，精度和稳定性、安全性，性能可靠，功能齐全，功耗低，操作简单等优点。
（二） 国内外研究现状
从相关的资料来看，现在常见的智能电表主要功能是为了方便收取电费。现在的智能电表也就指的是一些电子式的电表。然而真正的智能电表，最大的特点是智能电表是提供用户交互信息和数据回传业务。管理会变得更加便捷，让人觉得更加方便。因此，智能电表的发展的发展会越来越好。
智能电表在其他欧盟国家的应用和实施，于2009年英国政府宣布正式普及智能电表。英国的智能仪表升级项目确定了以下步骤：①小用户使用智能电表；②早期用户参与改善项目的实施计功能；③计系统内置的网格的一个公司的最有序的系统，作为电网建设的基础；④实现表有序的采集和使用；⑤供应商应负责读取和处理程序表，并选择合适的仪表数据处理公司来完成上述目标。
（三） 本课题研究的意义
关于智能红外线电能表，目前我能做到的是红外线传输控制电能表，显示用电端的用电量，并不能达到国内外市场上所要求的智能技术。本课题的研究意义也不在于理论技术上的突破，而在于硬件实体的制作与调试，软件程序的编写，从而使产品实现一定的功能性。也通过红外的方式，使电能表的使用更加方便、快捷。
（四） 本课题的研究方法
智能红外线电能表的研究方法主要是从硬件和软件两个方面进行设计。
硬件部分的工作主要是原理框架的设计，电子器件的选择，电路图的绘制，电路的模拟运行，电路板的焊接、调试。
软件方面的设计就是根据电路实现的功能运用学过的编程技术完成一个程序的的设计并写入单片机。
后面会有各个方面更加详细的介绍。
二、 智能红外遥控电能表的总体思路
（一） 设计总体框架图
（二） 思路解析
电能表的控制芯片我选择的是单片机STC12C5A60S2，它是目前51单片机的升级版，具体的数据参数将在硬件部分详细说明。使用2个可变电阻器，测量其中一个的电压，另一个的电流，通过改变可变电阻器的电阻使测得的电压电流值发生变化，以此来模拟现实中用户用电的电压电流值的变化。操作命令的发送是通过红外传输的，板子上安装了一个1838b的红外接收头，并且把命令导入单片机中，通过软件程序在单片机中的实现，把接收到的命令结果（复位，电量值的改变，显示内容的切换）在液晶屏幕中显示出来，同时用3个LED灯的闪烁配合蜂鸣器提醒过压、过流和欠费3种情况。
三、 智能红外遥控电能表的硬件设计
（一） 电能表的概述
电能表是一定时间内通过流量计能源计量的累积值。
电子式电能表，也被称为静态电能表，它是“电流和电压的输出数瓦到固体状态表的作用比生成的（电子）设备。”
（二） 电能表的控制芯片
1. STC12C5A60S2的数据参数
STC12C5A60S2单片机是一种新式的8051单片机，而且它是一个单时钟单片机。旧式的8051单片机使用的指令代码，它也可以使用，而且速度也比旧式的单片机快了8到12倍。它有专用复位电路MAX819，还有2路PWM和8路高速10位A/D转换（250K/S），是专门用来在电机控制、强干扰场合时用的。以下是其具体数据：
I/O口不够时，可用2到3根普通I/O口，或用双CPU，三线通信，还多了串口。
2. STC12C5A60S2的主要引脚功能
（三） 设计红外遥控电能表电路图
1. CPU
我的设计里使用的CPU是STC12C5A60S2，单片机的18 脚XTAL2和19脚 XTAL1接了2个30pF的电容器和一个12MHz的晶振，它们构成了一个时钟电路。晶振提供给单片机工作频率，2个电容保证了晶振的稳定工作。
2. 复位电路
单片机的复位电路连在STC12C5A60S2的第9脚上，按下复位键后，就会给9脚输入一个高电平，使单片机工作复位。
3. 液晶显示
4. 红外接收
红外接收选用的是VS1838B，其特性有：1,小型设计；2内置专用IC；3宽角度及长距离接收；4抗干扰能力强；5抵挡环境干扰光线；6低电压工作；
5. 系统供电
为单片机工作供电，在实际设置里，我将用一个电池盒（4节5号电池）代替此部分的功能，使其方便易更换。
6. 声光报警
根据图9和图10可以测得工作的电压值和电流值。根据公式：P=UI 和 W=PT
中断过程:首先确定低电平脉宽度是否大于2ms,如果小于2ms,中断返回;如果低电平大于2ms,则接收器和低脉冲计数,然后确定高脉冲宽度是否大于3ms,如果小于3ms,在接受计数过程返回;如果搞脉冲宽度大于3ms,按照相应的功能的脉冲个数，返回中断程序。
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