脉冲式电表数据采集器

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1、创新设计与实践课程设计题目:脉冲式电表的数据采集器设计院系名称：电气工程学院专业班级：学生姓名：学号：指导教师：设计时间：成绩：指导老师签名：日期：摘要：第11页目前很多小区用户已经改装了新式电能表，新式电能表较老式电能表有一定的优点。这种新式电能表一般是通过脉冲计数的方式来获得用户用电量，然后将电量按通讯规约远程传输到采集终端，实现了自动抄表功能，与老式电能表相比，降低了人工抄表在读取和记录电表数据过程中的误差率，在一定程度上提高了电力部门的管理效率和减少了抄表费用，同时也给居民带来了方便。但改装新式电能表的费用相对比较高，给用户带

2、来了额外的费用，因此为了充分利用原有的老式电表并达到减少改装费用的目的，设计了基于STC89C52单片机的电能表数据采集器，该采集器可以同时对14户居民的用电量进行计量，然后将用电量远程传输到数据采集终端，达到了现代新式电表的功能需求。关键词：脉冲式电表、数据采集器、1.1设计要求随着电子科技的进步，电能表设计在不断的更新发展，为了满足用户和电力部门的需求，设计了数据采集器，它的主要功能有六点：（1）最少支持14路脉冲数据同时采集；（2第11页）能够准确采集到一定范围内的不同宽度的脉冲个数；（3）可以将所有的数据存储到超大容量的非易失

3、性铁片存储器中；（4）具有掉电保护设计，（5）通过485口将数据传递给采集终端，实现数据的通信；（6）通过指令可以对电表数据的设置、修改和校正；数据采集器采集来自多路分线连接的电表信号并进行数据处理、存储，通过远程串口通讯将数据传输于采集终端，再由采集终端将数据发送给计算机。设计结构图如图1所示，从设计结构图来看，在每个楼盘都可以放置一个数据采集器，来读取14户居民的用电量，每个数据采集器都可以对电量数据进行存储和处理。根据不同指令发送用户的电量到采集终端，再由采集终端把数据传输给控制中心，完成整个电表自动读取功能。图一设计结构图1.

4、2数据采集器设计的意义数据采集器属于信息科学的一个重要分支，它是以传感器技术、信号检测和处理技术、电子技术、计算机科学等技术为基础形成的一门综合应用技术学科。人发展至今数据采集技术已经成为一种专门的技术，随着现场总线技术和网络技术的发展，数据采集系统向分布式系统结构和智能化方向发展，可靠性不断提高，可以更好地实现生产环节的在线实时数据采集与监控。而在本文中，脉冲式电表的数据采集器，依旧有着至关重要得作用。最简单来说，它可以使脉冲式电表的使用变得更加的完善。1.3脉冲式电表（功能、组成、对比其他类型电表优势）第11页脉冲电能表为综合自动

5、化变电站、远程自动化监测提供了采集电能、负荷监控、数据传输等方面的功能。 脉冲电能表主要由电能测量部件和脉冲装置两大部分组成。电能测量部件即为感应式电能表；脉冲装置包括脉冲采样信号发生电路和脉冲输出电路两部分。脉冲电表是通过累积脉冲来计量电能的，脉冲指示灯不会常亮，只会闪烁，而且闪烁快慢根据负荷大小确定。脉冲电表灵敏度很高，家中电器指示灯亮都会计量电能。2系统硬件电路设计第11页电能表数据采集器的硬件电路设计包括脉冲采集电路、时钟电路、外部存储电路、掉电保护电路、电源电路和485串口通信电路。数据采集器的硬件电路设计主要有4个部分：2

6、.1脉冲采集脉冲采集模块的硬件设计根据系统的设计要求，每个采集模块完成14个电表的采集任务，需要占用单片机的14个I/O接口。单个经过光电隔离的脉冲数据采集电路如图所示电能表如DS(T)72输出的脉冲信号幅值是12V±5%或24V±5%，脉冲宽度初始值为80ms±20%，如果电表输出的脉冲信号在不处理的情况下，将脉冲输出端口直接与单片机I/O口相连，一定会将I/O口损坏，因此系统对脉冲采集设计了处理电路。图中R5为限流电阻，来保护U1光耦中的发光二极管。C1、C2和R4组成RC低通滤波器，D2为钳位二极管，处理尖峰类的干扰信号。R1和

7、R2为分压电阻。R3为上拉电阻，起限流作用。单个脉冲采集处理电路2.2时钟电路该采集器不仅要满足在特定时间对用电数据的存储还要让采集终端可以通过指令读取或修改某一时间段的电量，因此该采集器采用DS1337串行实时时钟芯片为数据采集器设计了一个时钟电路，该芯片能提供秒、分、时、日、星期、月和年等信息,保证了系统时间的准确性。2.3数据通讯数据采集器的数据通讯包括2个部分：①数据存取模块,根据电量管理要求，数据采集器应对14户居民用电量进行每时、每天、每月、每年的存储，并要求达到两年的数据存储功能，这就要求采集器采用较大存储容量的外部存储

8、器。本系统选用了铁电存储器FM1608，该存储器掉电后数据不丢失，读写速度快，读写次数达到100亿次、存储时间10年，存储容量大，完全满足设计需求。②数据传输模块,数据采集器具有1个RS232通讯接口和1个MAX485通