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1、基于单片机的复费率电表设计,目录,1.系统的需求背景 2.系统的总体分析 3.硬件系统设计 4.软件系统设计 5.总结,系统的需求背景,随着我国国民经济的迅猛发展,电力资源的紧张日显突出。而且众所周知,电力生产的特点是发、供、用电同时完成,加之电能存储既困难成本又高,因而在一般情况下,发电量是由用电量多少决定的。电力的使用又有明显的时段性:在用电集中时,要求发电量增加形成电网负荷高峰;反之,当用电负荷大量减少时,则要求减少发电量形电网负荷低谷。这种运行状况不仅很不经济,有时甚至危及电网的安全。,系统的需求背景,为了平衡负荷,电力部门采取了许多措施,实行多部电价就是主要措施之一所谓多部电价就是根
2、据用电的时段性特征,在用电高峰期提高电价,限制用电;在低谷期降低电价,以鼓励用电。这样,对于供电部门有利于提高电网的效率;对于用电部门来说可适当减少电费开支,并避免在用电高峰期的拉闸限电现象。这对于双方都是有利的。因此就需要有可以将不同时段的用电情况分别记量的复费率电表。,系统总体分析,1.总体方案设计,系统总体分析,应用Protel.99SE软件进行系统原理图设计PCB电路板设计，系统结构框图有以下几个模块组成，计量模块、主控模块、显示模块、存储模块、看门狗复位模块、时钟模块、RS一485通信模块、计量回路选通模块、后备电源和主电源切换电路等。,系统总体分析,本设计采用ADE7758计量芯片
3、和AT89S52设计三相电能表，单片机的TO、T1对ADE7758的APCF、VARCF端子发出的脉冲计数，实现有功、无功等多个电量参数的计量。单片机通过12C总线进行电量参数的定时存储，通过按键进行电量参数的查询，通过液晶HCl602进行电量参数的显示，通过RS485总线进行电量参数的远程数据传送，采用AT24C02芯片进行电量参数的存储。考虑到存储芯片擦写次数的有限性，电量参数的计量累加在单片机内部完成。,系统总体分析,DSl302为分时段计量和定时存储提供时间参数；通过三个功能键实现DSl302芯片时钟的初值输入调整。后备电源LIR2032为可充电的3.6V锂电池，充电时电流最大不超过2
4、0mA。单片机复位采用MAX813L芯片。单片机的RXD、TXD串口预留作为RS485通信接口，文献中具体阐述了RS.485总线通信过程的设计与实现。,系统总体分析,2.设计要求（1）实现总的有功、无功等电能计量与显示z通过按链查询显示分时段电量、功率分段电量和瞬（2）有功、无功功率。(3)通过对负荷瞬时功率的检测，实现功率分段和有功电量的实时分段计量(4)通过对时问参数的检测，实现电量参数的定时存储和有功电量的分时段计量。,系统总体分析,(5)通过按键进行时钟初值输入调整。(6)实现异常事件的中断记录，其中异常事件包括断相、过流、过压等三种情况。,硬件系统设计,1、ADE7758引脚置计量芯
5、片ADE7758引脚配置如图3-1所示。该芯片采用SOIC封装，有24个引脚，76个寄存嚣:电压通道采用16位-型ADC，动态范20:1；电流通道采用24位-型ADC，动态范围500:1。在10MHz晶振驱动下，最大采样速率25ksps。,硬件系统设计,2、接口电路设计,硬件系统设计,3、单片机外围电路设计,硬件系统设计,显示与按键相结合，用来实现电量参数的查询显示、异常事件记录查询显示以及时钟参数韧值输入调整结果显示。当没有中断发生时，进行总的有功、无功电量显示；显示数据格式参考附录图D-l所示。字符显示是通过P0口读入该字符的ASCII码实现，举例如下字符1的ASCII为Ox31。在完成L
6、CD初始化设置后，把该字荷对应的ASCH码“Ox31”通过P0口写入LCD的内部寄存器DDRAM中。通过控制端子Rs、R/W的状态组合实现指令的写入以及数据的读、写操作。,硬件系统设计,4、单片机与HC1602的接口电路设计,硬件系统设计,5、主电源模块设计,软件系统设计,1、软件总体设计,软件系统设计,2、时间参数检测与分时段计量 时间参数计量 分时段电能计量,软件系统设计,3、功率参数检测与实时分段计量 功率参数检测 功率分段计量软件设计流程,软件系统设计,4、按键处理与按键状态检测,软件系统设计,INTO、INTl中断采用边沿触发方式，中断标志位由硬件清除；通过调用两条语句“IT0=I:
7、ITI=I；”进行外部中断边沿触发设置。如图4-4所示，在进入INT0中断后，通过调用语句“EX0=O；”关闭INTO中断使能，避免键盘扫描时引起再次中断。用C语言编写的源程序，定时没有汇编语言精确；在关闭INTO中断后，延时1秒左右；这段时间一方面用来进行按键消抖处理，一方面为组合键输入预留一定的时间。在延时之后，进行按键的扫描，根据扫描结果进行功能按键处理。若没有检测到按键按下，不予处理并返回。,软件系统设计,5、时钟初值输入调整这一部分主要进行时钟初值输入调整设计，软件流程圈设计所示。当组合键K2、K3按下时，进入时钟初值输入调整界面。进入初值输入调整界面后，K2、K3、K4键功能重新设
8、置如下：K2用来实现年月日、时分秒等时间参数调整对象的选择，K3用来实现增向调整，K4用来实现减量调整。在进行时钟初值输入调整时，若无键按下单片机执行空循环等待键按下；这通过执行语句”while(P2&0 x1c)=ox1c)；”实现。当有链按下。进行按键状态扫描判断是否为退出键按下,软件系统设计,按键扫描处理。通过P2端口的状卷判断键盘的状态。由于K2、日、K4分别接入单片机的P2.4、P2.3、P2.2口，当没有键按下时，P2 4、P2 3、F2 2为高电平t此时条件(P2&0 xlc)=0 xlc)判断为真。,软件系统设计,总结,论文针对lOkV-35kV输配电网不同负荷条件下的精确计量问题，提出按功率额度实时分段计量及复费率分时段计量的电能表设计方案，选题具有良好的实用价值。本文设计创新点是，采用双变比电流传感器进行电流信号的检测采样，根据负荷功率额度实时进行变比切换，以减小电流传感器的检测误差对计量精度的影响。该方案有望实现全量程的精确计量和精度均衡。,谢谢,
