AT89C51的智能电表设计
AT89C51的智能电表设计[20200128195321]
【摘要】
在近130年的发展中,电力越来越成为一个国家甚至是个体必不可少的一个物体。它必须满足工业用电和居民用电的需求，还得解决电力能源供给和索取的矛盾。在此同时，一切先进事物的发展实现了给供电部门和用电部门的规划化、自动化等方面提供的可能性。而当今社会随着经济的快速发展，电力资源紧张愈发地显得突出。并且众所周知的是发电、供电、用电的同时完成才是电力生产的特点。而电能的存储困难并且成本高昂，而用电量的多少又是决定发电量的多少。电力使用情况的多少又有明显的时间区分性，在用电高峰期要求发电量的增加来形成电网负荷的高峰，而在用电低谷期则要求减少发电量以形成电网负荷的低谷。但是这种电力的产生运行状况不仅不经济实惠而且容易危害电网的安全。
本设计主要是基于AT89C51的智能电表设计。主要包括单片机最小系统设计模块、I^2C通信设计模块、日历时钟设计模块、外围电路设计模块这几个模块。
本课题的工作重心在于如何完成单片机AT89C51与日历时钟芯片PCF8583之间的连接。众所周知的是51系列的单片机上并不具备I^2C总线，因此在本文中我必须解决这一问题。我在选取单片机AT89C51上的I/O口模拟出I^2C总线的时序来实现这个功能。外围的I^2C器件我选用AT24LC04这个芯片，在这个芯片的引脚中A0、A1、A2作为地址选择输入端，单片机AT89C51在与AT24LC04进行数据传递的时候先将器件的从地址为起始信号，AT24LC04的器件地址是1010，A0和A1是由芯片上A0和A1的引脚的电平所决定的。
课题的完成，对于可以实现多种电价来体现用电的时间区分段。我们可以在低谷期间降低电价来鼓励消费者用电，在用电的高峰期提高电价来限制消费者的用电的度数。一方面，这样可以提高电网的速度与效率，方便供电部。另一方面这样还可以避免在用电高峰期出现拉闸限电的现象。这样不管是对于供电部门还是消费者都是百利而无一害的。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】AT89C51,PCF8583,AT24LC04
一、绪论 1
（一）课题研究的背景及现实意义 1
（二）智能电表国内外研究与发展现状 1
（三）本课题的主要研究内容 1
二、智能电表的硬件部分 3
（一）单片机最小系统模块设计 3
（二）I^2C通信模块设计 4
（三）日历时钟模块设计 5
（四）外围电路模块设计 7
1.按键电路 7
2.显示电路 7
3.电源电路 8
（五）本章小结 8
三、系统软件模块设计 9
（一）软件编译环境介绍 9
（二）软件模块化设计 9
1.主控模块设计 10
2.时钟模块设计 11
3.I^2C模块设计 12
（三）本章小结 13
四、系统优化控制策略研究 14
（一）WATCHDOG 14
（二）容差性措施设计研究 14
（三）本章小结 15
五、总结与展望 16
（一）全文总结 16
（二）工作展望 16
致谢 18
参考文献 19
附录一 总原理图 20
附录二 源程序代码 21
（一）课题研究的背景及现实意义
在近130年的发展中电力越来越成为国家甚至是个体必不可少的一个物体。它必须满足工业用电和居民用电的需求，还得解决电力能源供给和索取的矛盾。与此同时，一切先进事物的发展实现了供电部门和用电部门的规划化、自动化等方面提供的可能性。而当今社会随着经济的快速发展，电力资源的紧张愈发地显得突出。并且众所周知的是发电、供电、用电的同时完成才是电力生产的特点。而电能的存储困难并且成本高昂，用电量的多少又是决定发电量的多与少。电力使用情况的多少又有着明显的时间区分性。在用电高峰期要求发电量的增加来形成电网负荷的高峰，而在用电低谷期则要求减少发电量以形成电网负荷的低谷。但是这种电力的产生运行状况不仅不经济实惠而且容易危害电网的安全。
（二）智能电表国内外研究与发展现状
1880年第一个电表诞生了，在19世纪的末期感应系列的电表的制造理论已经初步形成。而后来电子式电表是为了适应工业化生产和电能管理现代化发展的需求应时而生。但是最原始的电子水电表仍然以感应式系统最为基本测量机构。改变的只是表盘的旋转来改变成电脉冲。继而后来出现了各种各样的乘法器原理的电子式电表。
从国内外的各种电表生产情况来看, 各厂家设计的结构、选用的元件、所采用的技术措施方式很多, 因此表的品种也较繁多, 性能不一, 但总的来说大都是在机械表的基础上增加分时计量和显示功能而成。其发展过程中大致出现过以下几种:按工作原理进行分类、按分时计量模板、母表的不同和按电能的计数方式来分类的。但目前市场上出现的电表( 包括从国外进口的一些表)往往都存在着时钟误差较大、数据可靠性低等的不足。
（三）本课题的主要研究内容
本课题研究的主要内容是完成智能电表的实现。在这个设计中我主要有单片机最小系统设计模块、I^2C通信设计模块、日历时钟设计模块、外围电路设计模块这几个模块。日历时钟设计模块我采用的是PCF8583芯片，它具备I^2C通信接口，而众所周知的是51系列的单片机上并不具备I^2C总线，因此这个问题成为了本设计中必须解决的一个关键点（如何完成单片机AT89C51与日历时钟芯片PCF8583之间的连接）。我选取单片机AT89C51上的I/O口模拟I^2C总线的时序来实现这个功能。外围的I^2C器件我选用AT24LC04这个芯片，在这个芯片的引脚中A0、A1、A2作为地址选择输入端，单片机AT89C51在与AT24LC04进行数据传递的时候先将器件的从地址为起始信号，AT24LC04的器件地址是1010，A0和A1是由芯片上A0和A1的引脚的电平所决定的。
【摘要】
在近130年的发展中,电力越来越成为一个国家甚至是个体必不可少的一个物体。它必须满足工业用电和居民用电的需求，还得解决电力能源供给和索取的矛盾。在此同时，一切先进事物的发展实现了给供电部门和用电部门的规划化、自动化等方面提供的可能性。而当今社会随着经济的快速发展，电力资源紧张愈发地显得突出。并且众所周知的是发电、供电、用电的同时完成才是电力生产的特点。而电能的存储困难并且成本高昂，而用电量的多少又是决定发电量的多少。电力使用情况的多少又有明显的时间区分性，在用电高峰期要求发电量的增加来形成电网负荷的高峰，而在用电低谷期则要求减少发电量以形成电网负荷的低谷。但是这种电力的产生运行状况不仅不经济实惠而且容易危害电网的安全。
本设计主要是基于AT89C51的智能电表设计。主要包括单片机最小系统设计模块、I^2C通信设计模块、日历时钟设计模块、外围电路设计模块这几个模块。
本课题的工作重心在于如何完成单片机AT89C51与日历时钟芯片PCF8583之间的连接。众所周知的是51系列的单片机上并不具备I^2C总线，因此在本文中我必须解决这一问题。我在选取单片机AT89C51上的I/O口模拟出I^2C总线的时序来实现这个功能。外围的I^2C器件我选用AT24LC04这个芯片，在这个芯片的引脚中A0、A1、A2作为地址选择输入端，单片机AT89C51在与AT24LC04进行数据传递的时候先将器件的从地址为起始信号，AT24LC04的器件地址是1010，A0和A1是由芯片上A0和A1的引脚的电平所决定的。
课题的完成，对于可以实现多种电价来体现用电的时间区分段。我们可以在低谷期间降低电价来鼓励消费者用电，在用电的高峰期提高电价来限制消费者的用电的度数。一方面，这样可以提高电网的速度与效率，方便供电部。另一方面这样还可以避免在用电高峰期出现拉闸限电的现象。这样不管是对于供电部门还是消费者都是百利而无一害的。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】AT89C51,PCF8583,AT24LC04
一、绪论 1
（一）课题研究的背景及现实意义 1
（二）智能电表国内外研究与发展现状 1
（三）本课题的主要研究内容 1
二、智能电表的硬件部分 3
（一）单片机最小系统模块设计 3
（二）I^2C通信模块设计 4
（三）日历时钟模块设计 5
（四）外围电路模块设计 7
1.按键电路 7
2.显示电路 7
3.电源电路 8
（五）本章小结 8
三、系统软件模块设计 9
（一）软件编译环境介绍 9
（二）软件模块化设计 9
1.主控模块设计 10
2.时钟模块设计 11
3.I^2C模块设计 12
（三）本章小结 13
四、系统优化控制策略研究 14
（一）WATCHDOG 14
（二）容差性措施设计研究 14
（三）本章小结 15
五、总结与展望 16
（一）全文总结 16
（二）工作展望 16
致谢 18
参考文献 19
附录一 总原理图 20
附录二 源程序代码 21
（一）课题研究的背景及现实意义
在近130年的发展中电力越来越成为国家甚至是个体必不可少的一个物体。它必须满足工业用电和居民用电的需求，还得解决电力能源供给和索取的矛盾。与此同时，一切先进事物的发展实现了供电部门和用电部门的规划化、自动化等方面提供的可能性。而当今社会随着经济的快速发展，电力资源的紧张愈发地显得突出。并且众所周知的是发电、供电、用电的同时完成才是电力生产的特点。而电能的存储困难并且成本高昂，用电量的多少又是决定发电量的多与少。电力使用情况的多少又有着明显的时间区分性。在用电高峰期要求发电量的增加来形成电网负荷的高峰，而在用电低谷期则要求减少发电量以形成电网负荷的低谷。但是这种电力的产生运行状况不仅不经济实惠而且容易危害电网的安全。
（二）智能电表国内外研究与发展现状
1880年第一个电表诞生了，在19世纪的末期感应系列的电表的制造理论已经初步形成。而后来电子式电表是为了适应工业化生产和电能管理现代化发展的需求应时而生。但是最原始的电子水电表仍然以感应式系统最为基本测量机构。改变的只是表盘的旋转来改变成电脉冲。继而后来出现了各种各样的乘法器原理的电子式电表。
从国内外的各种电表生产情况来看, 各厂家设计的结构、选用的元件、所采用的技术措施方式很多, 因此表的品种也较繁多, 性能不一, 但总的来说大都是在机械表的基础上增加分时计量和显示功能而成。其发展过程中大致出现过以下几种:按工作原理进行分类、按分时计量模板、母表的不同和按电能的计数方式来分类的。但目前市场上出现的电表( 包括从国外进口的一些表)往往都存在着时钟误差较大、数据可靠性低等的不足。
（三）本课题的主要研究内容
本课题研究的主要内容是完成智能电表的实现。在这个设计中我主要有单片机最小系统设计模块、I^2C通信设计模块、日历时钟设计模块、外围电路设计模块这几个模块。日历时钟设计模块我采用的是PCF8583芯片，它具备I^2C通信接口，而众所周知的是51系列的单片机上并不具备I^2C总线，因此这个问题成为了本设计中必须解决的一个关键点（如何完成单片机AT89C51与日历时钟芯片PCF8583之间的连接）。我选取单片机AT89C51上的I/O口模拟I^2C总线的时序来实现这个功能。外围的I^2C器件我选用AT24LC04这个芯片，在这个芯片的引脚中A0、A1、A2作为地址选择输入端，单片机AT89C51在与AT24LC04进行数据传递的时候先将器件的从地址为起始信号，AT24LC04的器件地址是1010，A0和A1是由芯片上A0和A1的引脚的电平所决定的。
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