课程设计报告-多用户电子式电能表的设计

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1、课程设计报告课程名称：单片机在矿山监控中的应用设计课题名称：多用户电子式电能表的设计姓名＿学号＿ 专业电气工程及其自动化班级＿09-1＿2012年1月6日29目录一、设计任务31、设计目的32、设计要求3二、硬件设计31、设计总体框图32、设计参数44、光电隔离电路75、C8051F360单片机部分管脚及参数86、器件选择87、设计原理图10三、软件设计141、主程序框图142、显示用户及相应电能子程序框图143、查询键盘程序框图154、送LED显示子程序框图框图155、中断子程序框图166、24C16读程序框图177、24C16写程序框图18四、程序清单19五、总

2、结…………………………………………………………………………………………2929多用户电子式电能表的设计石信亮摘要：本文介绍了一种以单片机C8051F360为核心，采用专用电能计量芯片AD7755设计的单相多用户电子式电能表，并提供了其硬件和软件设计结构简单，价格便宜，适合一户一表使用。该电能表可实现电能计量、数码管显示、，时间校正及时，功耗低，掉电后自动存储数据等功能。 关键词：电能表；单片机；硬件设计；软件设计0引言随着我国经济的飞速发展，各行各业对电的需求越来越大，不同时间用电量不均衡的现象也日益严重。为缓解我国日趋尖锐的电力供需矛盾，调节负荷曲线，改善用电量不

3、均衡的现象，全面实行峰、平、谷分时电价制度，“削峰填谷”，提高全国的用电效率，合理利用电力资源，国内部分省市的电力部门已开始逐步推出了多费率电能表，对用户的用电量分时计费。电能表自诞生至今已有100多年的历史，随着电力系统及其相关产业的发展以及电能管理系统的不断完善,电能表的结构和性能也经历了不断更新、优化的发展过程:由最初的感应电能表,发展到后来的感应系脉冲电能表,直至现在的纯电子式电能表。感应系电能表是利用处于交变磁场的金属圆盘中的感应电流与有关磁场形成力的原理制成的。感应系脉冲电能表仍采用感应系电能表的测量机构作为工作元件,由光电传感器完成电能脉冲转换,然后经

4、电子电路对脉冲进行处理,从而实现对电能的测量。纯电子式电能表的原理是采用电子电路来实现电能计量,所以电子式电能表的共同特点是采用乘法器,根据所依托的乘法器为模拟的还是数字的分为模拟乘法器型电子电能表和数字乘法器型电子电能表。本文给基于C8051F360单片机的一种新型单相多用户电能表设计，采用AD7755电能计量芯片，电能计量准确。该电能表具有分时段计量，八段数码管显示，时间校正及时，功耗低，掉电后自动存储数据的特点。一、设计任务1、设计目的通过计算机编程实现多用户电子式数码显示电能表的功能。本次设计用户数为八户，即实现八位用户循环显示电能量。同时，基于E2PROM

5、24C16芯片实现单片机的掉电数据保护，基于74HC165芯片实现单片机的清零。2、设计要求基于AD7755芯片实现电能脉冲的发生；应用单片机C8051F360编制程序完成脉冲的读取、计数、计算、存储、送显示等功能；应用74HC164及八段译码显示器完成数据的显示；应用74HC165及键盘控制对脉冲清零；应用E2PROM24C16完成数据的定时写入以防停电时数据丢失。29二、硬件设计1、设计总体框图线路电压线路电流电压互感器电流互感器电能转换脉冲芯片AD7755光电耦合C8051F360单片机74HC164及八段译码显示E2PROM24C1674HC164键盘清零稳

6、压电源稳压电源2、设计参数基准电压：220V±10%基准电流：Ib=5A最大电流：Imax=4Ib=20A计量精度：1％最小电流：Imin=2%Ib=0.1A脉冲数：1000/kw.h3﹑AD7755相关参数计算电能变换电路采用AD7755芯片（Ib=5A,C=1000KW/h）,工作时AD7755芯片将电流采样信号和电压采样信号送入缓冲放大器，经模拟乘法器相乘，再经V/F转换器转换将电压信号转换为脉冲信号，AD7755芯片的快速脉冲输出为1000脉冲/KWh，与用户使用电能相对应。输出的快速脉冲信号送给单片机，我们采用C8051F360单片机对方波信号进行采集和计

7、数，P2口（8位）工作即可对8户电能脉冲进行采集与计数，本实验我们将为每户开辟1个字节的内存计数。简单的ADE7755外围应用电路是由电流采样电路、电压采样电路、轻载调节电路、频率选择电路、高频输出和低频输出等组成。现对各个电路进行单独分析。下图为AD7755性能测试电路29图2.5AD7755性能测试电路（1）电流采样电路：图2.6电流采样电路使用分流器的电流采样电路如图2.6所示，其中F1为分流器，R1、R2为采样电阻，C1、C2为采样电容，他们为电流采样通道提供采样电压信号，采样电压信号的大小由分流器的阻值和流过其上的电流决定。电流采样通道采用完全差动输入