智能电表电能检测系统文档格式.docx

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它可以实时存储大量的微处理器检测数据,并对所存储的检测数据的准确性进行了分析、判断和数据处理。

本系统设计以单片机STC89C52为交流功率微处理器,v9881d为交流功率的测量和计算控制芯片,LCD1602为液晶显示控制芯片，实现了LCD实时显示当前的交流电压、电流、电压和功率。

按键可以自动设置当前的电压、电流、电压和功率的上限,当任意一个测量值的电压超标则单片机会蜂鸣器发出报警提示断电。

关键词：

智能电表；

LCD1602；

C51单片机；

1引言

1.1智能电表的概念

智能仪表系统是现代科学信息技术走向时代的新技术产品,它的特点是能够对仪表进行精确的测量和数据处理,因此智能仪表测量处理单元和智能仪表数据处理传感器单元是其重要的组成部分。

在智能电表数据处理系统中,它使使用者可以通过各种智能芯片设备进行对电能的实时测量、计算和数据存储,具有实时的监测和自动控制等多种功能。

与其他传统便携式电能表相比。

计量功能是新一代智能便携式电表最基本的自动控制功能,它本身就是一种电子电表，可以通过端口与外部时钟进行通信。

微处理器通常是智能仪表最重要的一个核心控制器件。

如果没有它,智能仪表就会变得无法实时存储、分析、判断和处理大量的测量和数据。

智能仪表通常需要具有自动的数据采集和检测、强大的测量数据处理、数据的转换和自动调零功能,可通过操作面板用于人机通信和显示设备。

本次设计的智能电表主要采用微机和通信两种技术。

为了降低能耗，在芯片上实现了数据采集和数据处理功能，节省了成本和人力资源，增加了工作。

效率能够满足现代消费者的需求。

1.2智能电表的发展背景

目前,智能计量电表主要类型可以再细分为智能感应式、电子式和智能型,我国已经发展是一个大型商用电能计量表的研发生产大国,我国企业生产的各类电能表目前已经接近或基本可以达到发达国家的产品质量技术水平。

我国的电能表能够很好地满足不同的地区、不同发展国家的电能市场需求,同时也在国内具有着很大的价格优势。

因此,我国的各类电能表在国内和全球各大的市场上都已经具有很好的市场竞争力。

随着世界和我国太阳能电网的不断发展和智能化,对于电能表等自动化的电能计量装置的技术要求也越来越高。

目前我国的电网技术与国外在电能计量科技水平方面的先进技术差距不是很大。

其中最重要的组成部分,因此其发展前景相当乐观。

与目前国外同类智能电表产品的发展相比,我国的智能电表技术具有很大的完善、规范、分类的用电单价和负荷控制功能，高于其他国家。

它能更好地满足我国电网现代化和智能化建设的需要。

目前,我国的电力服务用户数量很大的增长。

据2009年统计,截至年底,国家电网公司服务信息系统共累计记录了电力服务用户2.3亿户。

我国拥有10.4亿的人口,如此庞大的电力用户人口数量,在整个全国范围内推广使用智能电表似乎不是一件简单的容易事情。

它不仅推广使用需要巨大的财力和资金,而且需要大量的人力、物力和大量的时间精力来研究和实施。

同时,智能电表的功能多样,数据清晰地显示智能电表种类繁多,可以为广大用户和消费者提供更多的智能用电产品和服务。

但是,更换智能电表也同样需要广大用户的支持和同意、考虑和包容，所以用户也需要对电表的智能化有一定的了解，所以我们要动员社会各界进行有效的宣传。

自国家电网公司正式出台一系列的智能电网管理体制改革方案以来,电表及相关的产业和技术与智能化、自动化智能电网产业的融合发展正进一步面临着前所未有的机遇和前景。

在未来我国智能电表产业发展的前景和趋势可以大致分为以下几个主要的方面：

（1）模块化

这样,智能电表的使用和维护就非常方便了。

即使它只是一个不懂的机器人也依然可以对它智能电表进行简单的使用维护和日常修理,只要它明确注意到了用电的安全,而且是安全可靠的

（2）智能仪表的多样化

它们还可以通过使用多功能的控制元件系统来自动调节和控制我们的智能家居。

例如,我们的用户可以通过控制使用空调的大型家庭用电量和设备在电费相对便宜的阶段启动；

（3）实时计算机控制

用户可以通过计算机控制智能电表的某些功能，实现对电表下所有电器的能量控制。

1.3智能电表的结构

从智能电表的介绍中不难看出，智能电表由软件和硬件两部分组成。

我们也可以说它是一个小型化的专用计算机系统。

硬件的部分主要由人机交互微处理器、信号的输入和输出寄存器通道、标准人机通信输出端口、人机交换输出通道和外围通信电路部分组成。

其中信号的输入和输出寄存器通道主要通过单片机模拟信号和标准数字信号与外界计算机交换传输数据。

信号输入寄存器和输出通道主要组成部分包括单片机传感器电路元件、数模转换器、调理信号转换器电路部分和标准数模信号转换器。

这部分组成的微处理器及其外围通信电路主要被广泛地用于存储数据和开发应用程序,并能对标准和单片机传感器中的人机交互数据信号进行一定的控制操作和数据处理。

该硬件部分主要由单片机数据输入寄存器和应用程序执行寄存器以及信号输入寄存器和输出通信端口和外围电路部分组成。

软件部分包括。

顾名思义,人机交互信号输出通道系统是一种实现人与电脑和机器相互进行信息交流的重要通道。

它通常由数字键盘部分、数字拨号部分、打印机部分和数字显示部分组成。

标准通信接口显然是用来与计算机通信的端口。

这些端口便于计算机有效地控制被控制设备。

在智能计算机电表中,监控的程序和通信端口的管理监控程序可以直接构成监控软件的两个部分。

其中,接口管理监控程序主要广泛应用于通信接口。

它的功能和作用主要是通过接收和处理分析各种程序控制的代码,主要是包括各种系统运行控制方式的程序控制的代码、各种功能的程序控制的代码、各种工作控制参数的程序控制的代码等,同时,还包括各种监控装置的实时显示工作参数状态和不同测量数据的处理结果将通过通信接口的输出发送到计算机仪表部分,从而实时响应监控计算机的各种远程控制系统的命令。

实时监控的程序主要可以是操作计算机键盘上的监控模块和实时显示键盘模块。

它使用户可以为计算机设置一个按键的位置和功能,并实时存储一个相应的计算机工作寄存器参数和相应的工作状态模式。

它使用户可以通过计算机的i/o端口对计算机的数据寄存器进行实时采样和寄存器的设置。

包括数据类型等工作参数,也可以是通过计算机相应的远程控制指令对计算机数据寄存器和端口中的测量数据和工作状态参数进行不同的数据分析和处理。

最后,当对数据的处理完成后,可以以各种仪表的形式实时显示数据分析和处理结果。

。

1.4智能电表的主要特点

与机械式仪表相比，智能仪表具有以下特点：

（1）高精度的测量:

智能仪表测量系统可以有效地利用对单片机测量指令的快速执行和非常耗时的数模转换,对待测数据的平均值进行多次的测量,测量过程中数据的大小取决于平均值,从而减少和排除一些偶然误差和一些不必要的确定干扰。

它还甚至可以通过微处理器的单片机滤波命令对其进行数字滤波,消除一些随机误差和较大的误差。

同时利用这些测量方法可以大大提高仪表测量的精度;

（2）间接测量积分是完全没有任何可能的:

智能仪表管理系统硬件中的各种类型微处理器以及软件等都可以直接通过各种编程设计语言直接进行各种仪表形式的直接计算,通过对几种容易被间接测量的仪表数据类型进行直接测量积分和和计算，可以得到一些可以测量的数据；

（3）仪表可以自动进行校准。

智能仪表可以在通电后自动进行校正,在测量的过程中对系统信号进行了校正,减少了误差;

（4）能自动纠错；

（5）自定义诊断的能力:

智能仪表本身具有自动故障的诊断和检测的功能。

如果有故障失败,将启动自诊断的功能,您可以检查系统有什么问题；

（6）能够进行复杂的控制；

（7）通过程序可以灵活地改变功能；

（8）通信接口智能电表的通信接口通常都是c,d,gpib三个端口或串行通信端口,这些通信端口的结构和功能特点有助于通过智能电表对用户进行各种远程控制。

它们还可以方便地与各种计算机或其他不同的设备和仪器进行组合,从而根据不同设备和用户的不同使用需求自动检测出各种不同的测量数据,并通过系统的远程控制接口来保证工作完成。

2总体设计方案

2.1设计功能要求

本次设计的电表最重要的是实现的功能有以下要求：

（1）可实现单次交流电能的测量；

（2）电表参数：

额定工作电压220V，额定电流5A，最大工作电流10A，最大显示总能量99999千瓦时

（3）通过转换和计算，可以测量和转换功率、电压、电流的瞬时值和电压、电流的有效值，并显示在LCD1602液晶上。

2.2智能电表的总体方案设计

本次设计制造的智能电表具有以下功能：

（1）将单片机外部的测量数据输入寄存电容器中来存储三个月交替日的总可用电能度,并通过数据寄存器中的计算公式得出本月、上月和上月的三个交替日用的总电量,并通过LCD1602液晶显示相应的数值；

（2）内部可对功率、电压、电流的瞬时值和电压、电流的有效值进行测量和转换，并通过转换和计算显示在LCD1602液晶上；

（3）它可以显示安装电表后的总用电量。

本次设计制造的电能计量仪表主要由电流、电压互感器、电能计量芯片、LCD1602液晶显示模块、组合键盘、温度采集、蜂鸣器报警等组成。

其结构如图2-1所示。

下图2-1显示，设计中的智能电表硬件控制模块中的电压电流互感器可以将220伏电源线上的电压电流转换成能被电能计量芯片允许输入的电压电流范围。

本次设计的智能仪表主要由测量计算电路模块、单片机、LCD1602液晶显示模块、继电器控制、温度采集蜂鸣器报警、电控制等源电路组成，如图2-2所示。

图2-1智能电表的设计概念

图2-2智能电表的硬件组成

3硬件部分的组成

这次设计的这款嵌入式智能电表管理硬件系统中它可以简单地被划分为六个主要部件组成的元部件。

它们由一个嵌入式驱动电能电流计量自动控制电路模块、继电器电源自动控制、lcd1602液晶数字显示自动控制电路模块、蜂鸣器自动声音报警、电源自动控制电路和一个高级微处理器控制模块部分组成。

智能量子电表本身实际上指的就是一个微型化的电子表和计算机的远程控制和数据处理集成系统,它的主要结构组成和各个核心部件本身就是一个小型微处理器,也指的就是我们常常所说的一个处理器和一个单片机。

为了能够更好地设计实现不同的工作原理和应用功能,智能仪表需要与不同的设备和单片机相结合。

通常我们会使用简单方便的芯片与单片机结合，这样可以降低成本，减少编程的麻烦。

这次我们设计的这款智能电表主要是使用传感器将外部测量的信号转换成内部的电信号。

本次设计采用的v9881d芯片通过双差分传感器电路直接采集外部电压、电流等测量信号,然后由传感器进行内部测量信号的调理,提高了模型的性能和质量,提高了信号的稳定性和抗干扰能力,最后经模数转换后,将信号通过数据系统传输到相应的单片机中并用于数据处理。

这些模数转换步骤都可以在现有的v9881d芯片上进行完成,但是数据系统的模数转换主要依赖于可编程微处理器。

在单片机中对信号进行了数据处理后,通过相应的可编程微处理器实现了存储数据信息或图像显示的执行。

3.1电压电流采样模块的设计

在用电压和v9881d互感器测量