利用单片机分时电价系统设计

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1、一、课题说明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）。通过价格杠杆调节电力资源。从

2、而提高电力利用效率。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

3、、  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。二、系统整体设计本系统的设计时将整个系统划分为多个模块，简化设计流程。同时便于团队协作，将多个任务分配给多人完成。本系统可以简单的划分为5个模块：1、光电转换模块，用于将普通电能表的转数通过光电器件转换为电脉冲，送入CPU的T1端口。2、键盘模块，用于将按键转换为按键编码，并用中断的方式通知CPU有键被按下。3、LCD显示模块，用于显示必要的提示信息和电量、电费的数值。4、时钟模块，为CPU模块提供精确的时刻计

4、数5、核心控制模块，由SST公司的89C58单片机和必要的外围芯片构成，用于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。各个模块的原理框图下图所示。三、各个分系统的设计原理（共7点）1、  光电转换模块用于获取普通电能表记录的用电量，在普通电能表的旋转铝盘上打一个很小的检测孔提取光脉冲。铝盘每旋转一圈，模块会检测到一

5、个光脉冲，经光电耦合并加以整形放大后转换成电脉冲，送到CPU的T1端用作计数触发脉冲。普通电能表的铭牌上标有每KW•h多少转，其含义为电能表转数每达这一数值就是用了一度电（即1KW•h）。将从电能表上提取转换后的的脉冲信号送入单片机的T1端并进行计数，编程时将T1计数器的计数模值设为电能表的转数，当计数器计数溢出时就可以判断电能表已经用了一度电。测试时可以使用实验室普通的信号发生器送出脉冲信号代替电能表的转数脉冲，送入单片机的T1端。2、  键盘模块由普通的16键非编码键盘与Intel8279可编程键盘/显示接口芯片组成完整的编码键盘电路。当键

6、盘上有键按下时Intel8279会将按键转换为键码存储在一个FIFO（FirstInFirstOut，先入先出）队列中，并向CPU申请中断。CPU得知中断以后，从Intel8279的存储区读出键码，判断相应的按键，决定执行相应的功能。3、  LCD显示模块通过8255外围接口扩展芯片连接到CPU。LCD显示模块规格为122×32像素，在显示时分为上下两行。每行占122×16个像素，设计显示8个16×16的字符。严格的说要显示8个16×16的字符，至少要128×16个像素，设计时第四个字符和的8个字符各少3个像素列，虽然少了3个像素列，但是由于像

7、素大小极其微小，人的肉眼是很难分辨出来的。这样的设计简化了编程需要考虑的问题。上行一般显示标题、提示、出错信息等，下行一般显示数值。使用时只需要CPU通过8255芯片将显示用的字码存储在LCD模块的内部存储区，LCD就可以显示出相应的字符。4、  在本系统中要记录不同时段的用电量，并计算出不同时段的电费。这就需要一个比较精确的时间标准，通常可以使用Motorola公司的MC可编程时钟芯片，将计费段的时间存储起来，在各时间段开始向单片机的INT0端口申请中断，在不同的时段使系统执行不同的计费程序。在本系统中采用课题1的电脑时钟代替，将课题1的电脑

8、时钟附加额外功能，在整点向外部RAM区的一个存储单元写入当前的钟点。CPU在计数满一度电的时候执行中断程序，此时CPU读取外部RAM中存储的钟点，判断