基于单片机的电能表自动抄表系统设计毕业设计.docx

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基于单片机的电能表自动抄表系统设计毕业设计

毕业论文声明

本人郑重声明：

1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。

除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。

对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。

本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。

3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。

4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。

论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。

论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。

学位论文作者（签名）：

年月

关于毕业论文使用授权的声明

本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。

本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。

同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。

本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。

如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。

本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。

本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：

按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。

在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。

论文作者签名：

日期：

指导教师签名：

日期：

说明：

毕业设计（论文）模版（理工类学生用）

燕山大学

毕业设计（论文）

基于单片机的电能表自动抄表系统设计

燕山大学毕业设计（论文）任务书

学院：

系级教学单位：

学

号

学生

姓名

专业

班级

课

题

题目

来源

主

要

内

容

基

本

要

求

参

考

资

料

周次

1—4周

5—8周

9—12周

13—16周

17—18周

应

完

成

的

内

容

指导教师：

系级教单位审批：

说明：

如计算机输入，表题黑体小三号字，内容五号字。

本任务书一式二份，教师、学生各执一份。

摘要

公共事业收费自动化和小区物业管理智能化等领域的技术开发和应用越来越受到人们的重视,本文研究旨在提供一种利用低压电力供电网络,低成本高可靠地实现公共事业收费自动化和小区物业管理智能化的技术应用.

在本文介绍了一种基于MSP430单片机的复费率单相电能表的主电路及通信接口电路,给出了其具体电路,采用AD7755作为专用电量测量芯片以保证测量脉冲数的准确性,硬件日历时钟及参数存储采用总线器件以减少电路连线。

综合设计使电能表的工作可靠性得到大大提高。

同时对系统的软件设计和可靠性设计也作了介绍。

关键词　单片机,远程抄表,AD7755

Abstract

Techniqueoftransmittingdataviapowerline（PL）,anewtechniquedevelopedinrecentyears,isusedtoautomatizethefreecollectingsysteminpublicserviceandthemanagementofuptownservice.Thisarticlediscussedtheadvantage,disadvantageandthecurrentstateofthepowerlinecarriercommunication.Theadvantage,methodandcurrentstateofusingspreadspectrumtechniqueinpowerlinecommunicationarediscussed.Themaincontrolandcommunicatinginterfacecircuitsofthemulti-ratewatt-hourmeterbasedonMSP430singlechipisdiscussedindetailinthispaper.Theprincipleofthemulti-ratewatt-hourmeterisalsointroduced.Themeasuringofwatt-hourhashigheraccuracybythespecialAD7755.Addressesanddataoftheclock/calendaranddatastoragecircuitsaretransferredseriallyviathetwo-linebidirectionalI2Cbuswhichsimplifiescircuitandenhancesthereliability.Softwareandreliabilitydesignofthissystemarealsomentioned

Keywords:

Singlechip;Remoterecording;AD7755

第1章绪论

1.1课题背景

自动抄表技术（AutomaticMeterReading）是将数据自动采集、传输和处理应用于电能供用与管理系统中的一项新技术。

它从根本上克服了传统的人工抄表模式的弊端，给电能管理的现代化带来了新的希望。

目前，美国等发达国家已把自动抄表技术广泛用于配电管理。

我国对自动抄表技术的研究起步较晚，但是发展速度很快。

对供电部门和用户来说，人工抄表收费一直是一大难题，而人工收取电费到底难在何处呢？

第一，难入户。

现在的用户大多不希望被人打扰，而且抄表工作只能在早、晚居民休息时间进行，因而使收费的成功率很低，有时一户需反复多次上门才能收齐电费；第二，人工工资支出高。

如1万户电力用户，抄表人员约45～70人，年费用近100万元。

随着城市的扩张，抄表员人数及薪资同步增加；第三，抄表工作劳动强度大：

由于高层楼房的普及，使抄表成为劳动强度较大的工作。

自动抄表技术就是在技术与管理两方面急待进步、改革的迫切需求下逐渐发展起来的。

1.1.1自动抄表的发展现状

传感器、自动化仪表以及集成电路技术的进步，使得无论是机电脉冲式还是全电子式电度表已能够较好地满足现今自动抄表技术的需要。

对于机电脉冲式电度表，只需在表内安装光电转换模块和相应的接口，即可实现反映用电量的电信号输出。

这类模块和接口具备成本低廉、小巧且易于拆装等特点，因此列目前仍在大量使用的感应系电度表的改装是可行且易于实现的。

对于全电子式电度表，可直接读取其电脉冲输出。

有的新型全电子式电度表本身安装有多种接口；适用于模拟、数字等各种通信模式。

今后相当一段时间内，自动抄表系统的终端采集装置将以上述两种仪表为主。

　　再则，汇集数据的采集器和集中器等装置，可通过单片机、存储器和接口电路等方便地实现，并且已经有了较成熟的产品。

因此，数据采集并不构成自动抄表技术中的难点。

事实上，通信子系统是自动抄表技术中的关键，也占据了投资的相当大部分。

数据通信方式的选取要综合考虑如地理环境特点、用户用电行为、技术水平、管理体制和投资成本等因素。

很多情况下，某种方式最终被选用并不表示经济利益和技术要求的最大满足，而只是权衡了各方面条件后的折中。

这就给研究留下了空间。

据参考文献，前述的几种通信方式在实际系统中均有应用。

国内外对于不同通信方式的侧重有所不同。

在西方发达国家，对于自动抄表技术的研究起步较早且比较深入；且它们的电力系统包括配电网络也相当规范、完备。

所以，低压电力载波技术得到了相对广泛的、成功的应用。

而在我国，受技术水平所限，则较多使用电话线通信。

近来，随着对扩频技术研究的深入，低压电力线载波中干扰大的问题正逐渐得到解决。

因此，低压电力线教波在自动抄表技术中的应用有逐渐推广的趋势。

由于电力部力实际应用的需求以及自动抄表技术自身完善的需要，近两年在该领域形成了以下一些研究热点和进步趋向

从20世纪90年代早期至中期，这一阶段自动抄表系统的数据传输方式主要是485总线、电力线载波自制总线。

从1997～2001年，采样方式多改为磁敏传感，传输方式则以485为主流。

485方式下的分支问题则使用集中器、HUB解决，此种方式可以较好地正常运转。

关于系统结构，多数厂家用增设集中器来解决用户增加的问题。

电磁兼容成为这一时期系统的设计难点，因为电表存在瞬时功率脉冲和平均功率脉冲的不同步的问题。

从2002年至今，主流模式是数码表。

完善集中抄表系统主要有几大难点：

①设计时无统一标准，基本都是各自为政，使产品的普及存在难度；②调试时只靠人为的标识来区别线路，施工中容易造成混乱；③系统开发商和厂家脱节。

由于表的供应商和系统的供应商分离，现阶段对于表具没有统一的标准可以遵循，系统的质量和表具的质量都是良莠不齐，经常出现互相扯皮的现象，影响用户最后的使用；④由于系统环节繁多，导致系统出问题的点比较多，又由于采用集中采集的特点一个地方出现问题可能会导致一大片出问题，因此问题很多。

在这种情况下，直读表应运而生。

这种表区别与以往的表的特点是读出的就是数据，而不再是脉冲，相当于把流量计和积算仪集成到一起。

因此也有人将它称之为“数码表”.

1.1.1.研究成果

（1）电子技术的发展

由于电子技术的迅速发展，尤其是低功耗、高电磁兼容能力的芯片技术的一日千里的发展已经使2～3年前有难度的问题变得容易解决，而且是低成本来解决。

由于内部采用无干扰的电池供电，只要在硬件方面采取有效的隔离措施，软件方面采用冗余校验的方法，计数直读表的可靠性是完全值得信赖的。

目前已有企业开发出了能够嵌入表内的计数抄表模块专门用于远程自动抄表。

（2）主要产品及发展趋势

目前自动抄表厂家已经认识到，表具必须具备直接输出数据的功能，系统采用总线制结构。

分线制系统已逐渐被淘汰.当前正在起步的抄表方式:

GPRS自动抄表系统中国移动GPRS系统可提供广域的无线IP连接。

在移动通信公司的GPRS业务平台上构建电力远程抄表系统，实现电表数据的无线数据传输具有可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。

GPRS电力远程抄表系统由位于电力局的配电中心和位于居民小区的电表数据采集点组成，利用中国移动现有的GPRS/GSM网络，电表数据通过中国移动的GPRS/GSM网络进行传输。

对于电力部门来说，远程抄表需要投入大量的人力、物力和财力，给收取电费造