毕业设计论文_智能电表的设计(编辑修改稿)

毕业设计论文_智能电表的设计(编辑修改稿)内容摘要：

资源节约的一种办法。 利用智能电表进行计量的智能电网，可以根据用电的高 4 峰或低谷进行电价的收费。 众所周知，在用电高峰时，发电所需成本是要高于用电低谷的，有了智能电表，人们就可以根据用电高低峰来决定电量的使用情况，从而为国家节约资源。 还有，传统电表需要人工去抄表，这就需要大量的人工成本，智能电表采取远程抄表，这样就节约了认购成本。 大量智能电表中还有自动报警功能，可以杜绝偷电行为的发生，从而打 击不法分子。 而智能电表的预付费功能也为人们的生活带来巨大的方面。 所以智能电表的研究是很有意义的。 5 2 智能电表的简单设计思路 智能电表的硬件设计方法 智能电表其实就是一个含有微处理器和微控制器的简单微机，既然是“智能电表”我们也可以把智能电表看作一个人。 微处理器或者控制器就是智能电表的心脏，要想构成一个完整的人，仅仅只有心脏是不行的。 作为人类必须的口耳是不能少的，这就像智能电表的通信端口，通过通信端口连接通信模块就可以实现信息的收发。 而人们将看到的东西通过眼睛显现，智能电表则需要显示装置，通过显示 装置来显示微处理器处理过的数据。 人们需要储存营养，那么智能电表就需要储存数据，故而 RAM 和 ROM 也是必须的。 有些东西人体不能直接消化吸收，需要胃来消化，而对于智能电表来说，有些数据不能够被微处理器直接分析，那么就需要 A/D 和 D/A 转换器来实现数据的转变。 转变成微处理器能够理解的形式。 人们通过手来触摸感知东西，智能电表则需要传感器来传达。 人们出现了什么问题会以生病的形式表现出来，在生病之前机体就会发出报警，所以智能电表也需要一个报警装置，不过智能电表的报警装置不是来表现自身问题的，而是防止窃电行为的发生。 当有 人试图打开电表盖篡改数据或者干一些其他违法勾当时，智能电表就会向中央处理器发出警告。 这样一来，智能电表才能够像人一样，实现简单的智能。 6 智能电表硬件设计 微处理器或者微控制器 众所周知，微处理器或者微控制器是任何智能器物的核心，因为任何东西想要具有最基本的智能，那么他必须去运算一些数据或者储存一些数据。 那么微处理器就是必不可少的了。 微处理器就是一台小型计算机，他能后把得到的数据按照内部设计程序的要求进行计算和处理。 根据需要实现功能的 不同，微处理器的选择也不同，这样才能发挥未处理的最大功能。 本文选择的基本都是现在较为流行的芯片。 传感器 传感器是将外界输入的被测量信号转变成电信号的元器件或者装置。 在智能电表中其占及其重要的作用。 传感器的工作原理本文不做详解，但是我们知道，智能电表肯定是要测量电的，传感器就是将得到的信息的能量形式转变成电信号。 这主要是因为电信号相比其他信号而言更容易进行操作。 微处理器 键盘 LCD/LED A/D转换 信号调理 传感器 被测量参量 报警装置 ROM 或EPROM 或EEPROM SRAM 或DRAM 或NVSRAM 或FLASHMemory D/A 驱动器 模拟执行装置 RS232（接口） 图 21 智能电能表硬件原理图 7 光耦 光耦是以光为媒介传输电信号的器件，光耦是单项传输信号的。 它的输出端与输入端是相互隔离的，而且是电气隔离，这样就避免了 输出信号对输入信号的影响，使其工作更加稳定，而且其使用范围极广，能够构成各种逻辑电路，关键是它的传输效率还高。 其主要有光敏三极管和发光二极管构成。 当发光二极管电路导通时，发光二极管发光，光敏三极管感光后电阻减小也导通。 A/D 转换器和 D/A 转换器 A/D 转换器是将模拟信号转换成微处理器能够处理的数字信号，而 A/D 转换器的使用是有要求的，它必须根据输入通道的总误差来决定使用 A/D 转换器的类型，因为不同的 A/D 转化器其精度与分辨率是不同的。 选择正确的 A/D 转化器才能保证电表的实时性。 而 D/A 转换器是 将离线的控制信号转换成离散的模拟信号。 这是实现智能所必须的。 同样 D/A 转换器芯片的选择也是很重要的。 这样在设计转换器时才能实现接口方面，电路的简单，价格低廉的要求。 智能电表的通信接口的选择（ RS485 和 RS232） 智能电表，通信接口是必须的。 因为作为智能电表的一大功能，实现远距离通信是必须的。 在国际上现在流行的通信接口是 RS485，所以在智能电表行业，多说 485 通信。 RS485 的电气特性：逻辑 “1”以两线间的电压差为 +（ 2—6） V表示；逻辑 “0”以两线间的电压差为 （ 2—6） V 表 示。 相对于早些时候较为流行的 RS232,RS485 在接口信号所需电平降低了，这样以来能够更好地保护接口电路芯片。 且 RS485D 的电平与 TTL 电平能够实现兼容，这样与 TTL 电路的连接就不是问题了。 RS485 的数据传输速率最高可达 10Mbps。 RS485 将差分接收器和平衡驱动器进行了有机有效的结合，增强了其抗干扰性。 相对于 RS232，RS485 实际可达 3000 米的传输距离更加具有优势。 另外 RS232 接口在总线上只允许连接 1 个收发器， 即单站能力。 而 RS485 接口在总线上是允许连接多达128 个收发器。 即具有多站能力 ,这样用户可以利用单一的 RS485 接口方便地建立起设备网络。 8 智能电表的软件设计 在硬件设计完成情况下，开始设计软件流程图。 因为电表的功能主要靠软件实现。 软件来实现信号的处理计算等。 首先要确定电表是否上电，也就是电表是否被安装。 在确定已上电的情况下，进行系统的初始化，将电表出厂时自带数据去除。 然后进行系统测试，看系统是否正常工作。 如果系统正常则进入下一步。 这就是简单的准备程序。 然后就是电表上的按键，扫描电表按键是否被按下，确定被按下则确定是按下哪个键，然后调用该键对应子程序。 然后进行命令状态查询，受到命令后实行系统控制程序。 这就是智能电表的基本程序框架。 9 图 22 智能电能表的典型结构 置 A转移 上电复位 初始化 系统测试 正常。 提示符显示 键扫描 键按下。 散转 01 键功能程序 N 键功能程序 02 键功能程序 键功能程序 准备程序 命令状态查询 条件控制转移 系统控制程序 循环转移 等待转移 复位转移 10 3 智能电表各个模块的设计 通讯模块功能描述及设计 MAX3085EESA 芯片介。