电能表毕业论文智能电能表软件设计程序25866.doc

摘 要 本论文对智能电能表进行了详细的阐述主要讲述了一种对普通电能表进行扩展，从而实现分时计价功能的智能化电能表，并给出了软件设计及调试问题在论文完成过程中，主要进行了以下工作：(1) 对系统要求进行分析，并设计系统的整体结构(2) 把整体细分化，对每个模块进行详细设计(3) 绘制原理图和PCB板，并制成实验板(4) 按照硬件电路，编写软件程序(5) 调试阶段，调试各软、硬件模块，编写测试程序，验证系统的可用性，最后制成系统样机 本论文主要对智能电能表的结构进行了较详细的阐述，并简要讲述了近来电能表的发展及研究动态具体分析了软件的两大模块：键盘模块程序设计、LCD显示模块程序设计，并对主要芯片的使用做了说明同时也对硬件总体设计做了一些简要的阐述，并对编辑软件所使用的函数写了一些分析另外还介绍了绘制原理图所出现的一些问题，比如各个芯片之间连线及接口问题关键词：键盘模块；LCD显示模块；时钟芯片 ABSTRACTThis study will discuss about the intelligence electric energy meter in detail. It is an intelligent electric energy meter by expanding to the normal electric energy meter, carries out the divided chronometer price, gives the software design and adjusts the problem. We do the following work in the completion of the thesis.(1) Analyze the requirement of the system, and design the whole structure of the system.(2) Subdivide the whole, and design each module in particular.(3) Protract schematic plot and PCB plot, and crank out experiment board.(4) Write software procedure according to hardware circuit.(5) In debugging moment, debug each software and hardware module, write testing procedure, validate the usability of the system, and finally crank out the system sample.This study will discuss about the intelligence electric energy meter in detail, and tell of the recent development of electric energy meter and the research statement in brief. This study analyzes materially the two parts: keyboard part program design and LCD show part program design, and does the explanation to the use of main chip. Also it explains the hardware total design in brief, and writes some analysis about editing the function which is used of software.Moreover this study also introduced some problems about drawing the principle diagram. For example, the connected line each chip and interface problem.Keywords: keyboard part; LCD show part; clock chip目 录摘 要Abstract1 概述 11.1 本课题研究背景及意义 11.2 国内外研究的动态 11.3 本课题的可行性分析 21.4 设计要求及预期研究成果 22 系统简介 42.1 系统总体方案设计 42.2 硬件各模块的设计 52.2.1 主机 52.2.2 电脑时钟模块 62.2.3 LCD显示模块 62.2.4 光电转换模块 62.2.5 键盘控制模块 62.2.6 看门狗模块 73 软件设计 83.1 键盘模块 103.1.1 键盘的中断处理函数 133.1.2 实时时钟电路MC146818A 164 调试中出现的问题 22参考文献 24致 谢 25附录 ⅰ浙江理工大学信息电子学院本科毕业论文(设计)1 概述1.1 本课题研究背景及意义近年来，随着经济的快速发展，电力需求的不断增长和能源价格的不断提升,用电紧张已经成为突出的问题摆在我们面前。

而电力又不是可以储存的特殊商品，某些时段用电多，其他时段用电少用电高峰时电力供不应求，用电低谷时又电力过剩为了应对这样的难题，可以采用分时电价来缓解供需矛盾，提高电力利用效率分时电价是指在不同时段采用不同电价，根据用电需求和电网负荷将每天的时间划分为用电高峰时段（6：00～22：00）和用电低谷时间段（22：00～6：00），高峰时段执行较高电价（0.8元/度），低谷时段执行较低电价（0.6元/度）供电部门通过对不同时段的用电实行不同电价，用经济手段鼓励用户主动采取避峰填谷的措施，从而使电力负荷曲线变缓，以提高发电设备的利用率，同时减小由于负荷曲线变化太大而引起的不安全因素20世纪30年代，国外就开展了电力负荷控制方面的研究，实行分时计费是一种经济有效地调节负荷曲线的方法因此，开发一种简单实用的分时计量电能表变得尤为重要，本课题通过对一般电能表进行扩展，从而实现分时计量功能1.2 国内外研究的动态近几年，随着我国国民经济稳步发展，城市居民家庭用电不断增加，用电管理方式也随之改革，上海、武汉等国内大中城市逐步推出分时优惠电价政策，分时电价方式已在国内各大城市得到迅速推广分时段计费的复费率电能表用户逐渐由工业用户逐渐由工业用户为主转向居民用户为主，单相复费率电能表的市场需求量不断增长。

据全国电工仪器仪表标准化技术委员会秘书处统计，近一年来，办理复费率电能表产品型号注册的企业近300家，注册频率呈上升趋势目前电子式分时电能表已进入非常成熟的阶段它是一种静止式无任何机械运动部件的固态电能表，由电压互感器、电流互感器、高精度高速A/D变换器、电能计量专用集成电路、实时时钟、数据存储器、大屏幕液晶驱动及显示器、数据通信接口、开关电源等模块构成，精度通常在1.0级至0.5级，可靠性好，易于实时记录，大部分型号均带有预付费功能可供选用采用带有预付费功能时，电量有电钥匙、IC卡等输入，剩余电量不足时，可根据用户负荷性质选择输出音响及告警，显示电量不足，启动表内继电器跳闸等功能具有失压断流记录、RS－232、RS－422、RS－485等标准通信接口，可远程定时抄录计量数据、本月及上月最大需求量、峰、平、谷最大需求量、脉冲输出，监控通过密码设定，方可读出与修改数据等，时段设定通常有8个目前常用的这一系列产品有DSSD331、D66、DTSD341等1.3 本课题的可行性分析电在我们的日常生活中已不足为奇，而电能与当今社会的科学进步、经济发展和人们的生活都密切相关它广泛应用于农业生产，照明，信息通讯，交通运输，自动控制，日常生活，科学实验等各个方面，为现代社会的精神文明的发展提供物质基础。

电能是继蒸气时代之后的又一类二次能源化学燃料(煤、石油、天然气)、核烯料、太阳能、网通、水能、潮汐能、地热能等一次能转换二次能源——电能同时电的对整个人类的影响意义深远，它不公从根本上改变了整个工业生产的面貌，而且还直接改变了人类的生活方式，使人类迅速跨进了电气时代由于电是一种高效的便于工作于输送的能源电力出现后，很快就被应到炼钢、建筑、纺织等生产行业以及电车、地下铁路等城市公共交通部门，并且已成为家庭主要使用的能源之一电能的广泛使用注定了人们需要合理、高效的使用，因此，分时计费电能表就应时而生本文介绍了一种简单的分时计费电能表该系统可以作为为外的模块安装到普通电能表上，从而实现分时计价功能它是用TS150位移传感器对普通电能表进行光电采集，对脉冲进行计数并将计数值转化为电量，由MC146818提供相应的时间来判断用电的时段，并计算相应时段的电量和电费从而实现分时计费的功能1.4 设计要求及预期研究成果本设计利用单片机控制普通电能表，实现分时计费的功能本系统可以作为额外的模块安装到普通电能表，这样用户已安装的普通电能表不需要更换为新的电能表，仅仅另外安装了本系统后就可以作为一个标准的智能电能表使用。

本系统实现以下功能：(1) 记录高峰用电量(2) 记录低谷用电量(3) 记录总用电量(4) 计算并记录高峰时段用电电费(5) 计算并记录低谷时段用电电费(6) 计算并记录总电费(7) 显示高峰用电量(8) 显示低谷用电量(9) 显示总用电量(10) 显示高峰时段用电电费(11) 显示低谷时段用电电费(12) 显示总用电电费(13) 清除电量记录和电费记录记录和计算用电量、电费都由单片机编程完成，显示功能由单片机控制LCD实现相应的显示功能选项由键盘按键选择此外，断电后所有存储数据不丢失，电表绝对时间标准仍正常运转2 系统简介2.1 系统总体方案设计本系统的设计将整个系统划分为多个模块，简化设计流程本系统可以简单的划分为5个模块：单片机控制模块、电脑时钟模块、光电转换模块、LCD显示模块、键盘控制模块其中测试模块是以AT89C51单片机为核心进行设计的，这里充分利用了单片机的数据处理及实时检测能力，利用单片机接受光电模块送来的电脉冲，对脉冲进行计数，将计数值转化为电量，根据由时钟模块中取得的小时，判断用电的时段，计算相应时段的电量和电费，并记入总电量和电费；接受键盘的中断，根据不同的按键显示不同的功能；控制LCD显示模块，将CPU内部的数据送到LCD上显示，并显示必要的提示信息。

而且此系统可以广泛应用于社会，通过分时计费来控制并约束用户的用电量，从而达到合理使用电能同时本系统也采用了四大关键辅助性算法：这里要说明的几个算法都不参与硬件的驱动，完全是纯软件的算法虽然很短小，但是简练的完成了其目的在整个系统控制程序中的地位，不亚于其他与硬件接触的函数是整个系统中介于外部硬件数据与CPU数据之间的核心1)算法NumsToArray：这个算法的功能是，将作为第一参数传递的int型整数的各位分离，按照由高位到地位的顺序依次放入作为第二参数传递的数组中方便其他函数使用数组中的数字，利用字库得到相应的字型码此算法中其实包含2个子算法如传递一个整数54321到函数中，第一个子算法将54321的各位分离放入数组。