基于IC卡的智能电能表设计毕业设计论文.docx

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基于IC卡的智能电能表设计毕业设计论文

摘要

国家电网于2009年5月首次向社会公布“智能电网”发展计划以来，智能电网开始逐步的走进了人们的生活，智能电网作为未来电网发展的大趋势，在智能电网的改造和建设中，智能电力设备将会从中受益，智能电能表是智能电力设备中必不可少的设备，目前普遍采用的单相电能表技术虽然成熟，运行稳定，电能计量准确，但是其智能管理和安全保密性却很难满足智能电网建设和管理的需要，因此费控智能电能表的研发对智能电网的改造和建设具有重要的意义。

本文以低功耗高性能的ATMEL公司生产的Atmega16单片机为核心，配以ADI公司的高精度电量测量芯片ADE7755，SLE4442卡等外围电路设计的IC卡预收费电度表控制系统，采用硬件和软件相结合的方法，通过C语言编程实现IC卡在电表终端的持卡消费。

本系统所涉及的主要内容有:

IC卡的基础知识;硬件的选用、硬件设计和功能分析:

主程序、掉电中断子程序、AT24C02读写子程序、SLE4442卡子程序和显示子程序的软件设计以及数据安全设计。

通过对系统中涉及的硬件的选用和组合使整个系统的功耗和稳定性达到较好效果。

通过对IC卡的选用和内部存储器的合理分配以及对程序的合理设计增强了IC卡中数据的安全性。

关键词：

IC卡；电度表；ADE7755；单片机

Abstract

Sincethestategridfirstpublicizethedevelopmentplanof"smartgrid"inMay2009,Smartgridstepsintopeople'slifegradually,Smartgridasatrendsofgriddevelopmentinfuture,smartpowerequipmentwillbenefitfromthereformandconstructionofsmartgrid,smartelectricityisaindispensableequipmentofsmartpowerequipment.Thecurrentpoly-phaseelectricityalthoughhasthecharactersofmaturetechnology,stableoperationandpoweraccuracy,butitdefectsinsmartmanagementandsafetyconfidentiality,thereforethesmartelectricitywillhavetheimportantsignificanceofthereformandconstructionofsmartgrid.

Basedonlow-power,high-performanceproductionATMELCorporationAtmega16asthecore,coupledwithADI'shigh-precisionmeasurementofelectricitychipADE7755.ALE4442cardsandcardsandotherexternalcircuitdesignofICcardchargesmetercontrolsystem,Thecontrollingsystemoftheprepaidelectrodynamicmeterwith1CcardcombineshardwareandsoftwareknowledgeandaccomplishesconsumptionoftheelectrodynamicmeterterminalwithICcardthroughassemblylanguageprogramming.Mainprogram,brownoutinterruptsubroutine,AT24C02readandwritesubroutines,SLE4442cardanddisplaysubroutinesubroutinedesignandsoftwaredesignanddatasecurity,systemofthehardwareprimarilytoanalyzewiththefunction;Themainprocedure,theICcardbreak-sub-procedure,thecustomercardsub-procedure,thepulsebreak-sub-procedureandthedisplay-sub-proceduredesign.anddatasecurity.Thesysteminconsumptionandstabilityisoptinaleffectthroughselectionhardware.Thecard'ssecuritywithdataisenhancedthroughprogramminginreason.

Keywords:

ICcard;theelectrodynamicmeter;ADE7755;microchipcomputer

毕业论文（设计）原创性声明

本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。

对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。

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毕业论文（设计）授权使用说明

本论文（设计）作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。

有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。

学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。

保密的论文（设计）在解密后适用本规定。

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指导教师签名：

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日期：

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

3）其它

1引言

研究背景

IC卡是集成电路卡（IntegratedCircuitCard）的英文简称，在有些国家也称之为灵巧卡（SmartCart）、智慧卡（IntelligentCard）、微芯片卡（MicrochipCard）等。

将一个专用的集成电路芯片镶嵌于符合当然也可以封装成纽扣、钥匙、饰物等特殊形状。

IC卡的最初设想是由日本人提出来的。

1969年12月，日本的有村国孝（KarnatakaArimura）提出一种制造安全可靠的信用卡方法，并于1970年获得专利，那时叫ID（IdentificationCard）。

1974年，法国的罗兰•莫雷诺（RolandMoreno）发明了带集成电路芯片的塑料卡片，并取得了专利权，这就是早期的IC卡。

1976年法国布尔（Bull）公司研制出世界第一枚IC卡。

1984年，法国的PTT（PostsTelegraphsandTelephones）将IC卡用于电话卡，由于IC卡良好的安全性和可靠性，获得了意想不到的成功。

随后，国际标准化组织（ISO，InternationalStandardizationOrganization）与国际电工委员会（IECInternationalElectrotechnicalCommission）的联合技术委员会为之制订了一系列的国际标准、规范，极大地推动了IC卡的研究和发展。

IC卡较之以往的识别卡，具有以下特点：

一是可靠性高──IC卡具有防磁、防静电、防机械损坏和防化学破坏等能力，信息可保存100年以上，读写次数在10万次以上，至少可用10年；二是安全性好；三是存储容量大；四是类型多。

从全球范围看，现在IC卡的应用范围已不再局限于早期的通信领域，而广泛地应用于金融财务、社会保险、交通旅游、医疗卫生、政府行政、商品零售、休闲娱乐、学校管理及其它领域。

目前在我国，随着金卡工程建设的不断深入发展，IC卡已在众多领域获得广泛应用，并取得了初步的社会效益和经济效益。

2010年，全国IC卡发行量约为2.3亿张，其中电信占据了大部分市场份额。

公用电话IC卡1.2亿多张，移动电话SIM卡超过4200万张，其它各类IC卡约6000万张。

2011年IC卡总出货量约3.8亿张，较上年增长26%；发行量约3.2亿张，较上年增长40%。

从应用领域来看，公用电话IC卡发行超过1.7亿张，SIM卡发行5500万张，公交IC卡为320万张，社保领域发卡为1400万张，其它发卡为8000万张。

尽管IC卡的发行量保持了较高的增长率，但市场销售额在IT市场中的比重还很小。

据CCID统计，2011年我国计算机市场销售额约2502亿元，而IC卡市场销售额不到21亿元。

IC卡市场还构不成我国IT业的亮点，对IT市场的拉动作用并不明显。

这一方面制约IT企业对IC卡技术的投入，另一方面，也预示着我国IC卡市场的巨大发展空间。

随着政府管理和支持力度的加大、技术研发水平的提升，IC卡市场竞争格局将发生深刻的变化。

由于高端芯片、核心模块、金融POS机、生产设备等被国外企业所掌握，造成国外品牌对一些细分市场的相对垄断。

随着政府智能卡项目的启动，移动通信市场的逐步开放，国内企业技术实力和工艺流程的优化，使得国外品牌市场份额受到很大程度的限制，而国内品牌将会有快速的发展。

2010年乃至今，是我国IC卡应用向纵深发展的时期。

我国IC卡市场格局必将由无序走向有序，市场竞争必将由有限走向无限，IC卡市场将逐步走向成熟，进入微利时代。

在这种形势下，单纯的发卡量和新产品的数量并不能衡量IC卡产业与市场的发展水平，市场发展的程度最终取决于IC卡的应用水平及其带来的社会效益。

从可持续发展的角度讲，加强行业规范，推动IC卡企业由产品和技术型转向应用和服务型，将成为我国IC卡市场发展的重要趋势。

在此后的三十多年里，随着超大规模集成电路技术、计算机技术以及信息安全技术等的发展，IC卡种类更加丰富，技术也更趋成熟，已在国内外得到了广泛的应用[1]。

根据镶嵌的芯片的不同划分为：

（1）存储卡：

卡内芯片为电可擦除可编程只读存储器EEPROM（ElectricallyEr