基于单片机的电子式电能表设计与研究毕业论文

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1 基于单片机的电子式电能表设计与研究

摘要

随着经济的迅速发展，用电量日益增加，为电网的稳定运行带来了诸多不良因素。国家采取多费率用电政策，以消峰填谷，平衡用电。复费率电能表己经大规模取代了单一费率电能表。随着单片机技术的日益发展，以单片机为主控芯片的电子式电能表的生产已成规模。但是价格低廉、运行稳定、可靠性高、抗干扰能力强的电子式电能表还有待开发。

论文在对电能计量和数字信号处理理论研究的基础上，以美国ADI公司生产的ADE7755为电能计量芯片，以89C52为主要控制芯片，利用单片机技术，设计开发了一款单相复费率智能电子式电能表。硬件外围电路采用模块化设计。其中电压电流采样模块实现了将电网中的不可直接测量的大电压大电流转变成为可以用来处理测量的小电压小电流。电源模块为整个智能电表提供了稳定的电源。数据存储模块，红外通信模块和RS485通信模块的设计完成了电能信息的及时存储和交换。显示控制模块为用户提供了清晰，实时的电量信息。软件分为启动前的动态自检程序，计量电量的电能脉冲采集程序，数据信息处理和交换的数据存储程序，通讯中断子程序。在单片机的核心控制下，实现了电子式电能表电能分时段计量、数据通信等功能。

关键词 电子式电能表；ADE7755；电能计量；信号处理

2 The design and research of electronic watt- single chip

Abstract

With the development of economy and the increase of the electrical quantity, the running of the electric fence is threatened order to keep balance of the electrical quantity consumption. Multi-rate watt- the position of the single-rate watt- a the research of electric energy measurement theory and digital signal processing theory, mainly utilizes chip ADE7755 produced by ADI company to measure power, single chip 89C52 to control the whole system. The paper finished the design of the single-phase intelligent Multi-rate watt-. Voltage and electricity module converts the be measured. The source module provides the whole system stable power. Data storage module, infrared communication module and RS485 module can storage and exchange the power information.

LCD module provides users with clear and real-time energy information. Software includes dynamic checking module, power pulse collection module, data storing and exchanging module, interrupted communication module. Under the control of the single chip 89C52, the whole system can measure the electrical quantity in different periods of time and finishes the data exchanging.

Keywords Electronic watt-)和霍尔效应(Hall effect)两种乘法器。美国Govzelnik对这两种乘法器的特点曾作比较。到目前标准电子式电能表和安装式计费电子式电能表中较多用时分割乘法器于0.2级表计，而霍尔乘法器只用于0.5级及以下安装式计费电能表。由于数字技术的迅速发展，目前已有趋势全部更新为AD转换，计算机处理方法，这样也更有利于实施负荷控制、记录电能质量、负荷曲线、发展表计的通信功能和确保高准确度。

1.1.1 国内电子式电能表的发展概况

1、我国20世纪70年代开始用电子式标准电能表，先是进口后来到80~90年代国内已能商业化生产0.05%级电子式标准电能表，也已研制出更高准确度等级的标准电能表。

2、计费用电子式电能表在我国应用和制造发展都很快，从20世纪90年代开始到现在已大量使用只花了十多年就为广大电力公用企业接受。

3、随着电力市场化改革的不断深入，我国网、省电网各级关口表在各级电能计量数据采集系统建设，大部分已更新为电子式电能表。且均为进口表计，总数近万只，运行情况较好。MV-90多开发商表计数据采集、编译系统也已在运行中表现其良好兼容性。

4、各地在普及实施分时电价的过程中，大用户(大于100kW)电能表大部分更新机械电子式电能表，也有不少省局直接采用进口的0.5级电子式电能表，总计已达数万只。国产0.5级电子式电能表也开始在部分地区实用。

5、1993年由国内厂商试制成功单相电子式电能表后，1994年起在华东试

3 用2000只，第一年故障率小于1%。这批表至今已连续运行6年以上，基层用电管理部门欢迎，因而装用量增长很快。单相电子式电能表的专用芯片据报道1998年全国产量500万片，而2000年新一代芯片ADE7755在中国销量超过1000万片。由此可以推论1998~2000年每年单相电子表产量均有数百万台。仅江苏、浙江两省不完全统计，单相电子式电能表装用量均大于100万台。以此可以推论全国装用量应不少于数百万台。单相电子式预付费用卡电能表也有相当大装用量。

1.4 论文研究内容

本课题主要完成三个方面的内容：

1、设计一种全数字低功耗多功能复费率的电度表，计量和控制精度高，功耗低，稳定性好，工作可靠，能够实现电量分时计量计费，具有通讯接口实现远程抄表等功能，当掉电时能够将重要信息保存起来。

2、通过硬件的设计使电能表完成比较准确的电能计量，使电表在环境恶劣的情况下具有一定抗干扰能力。

3、通过软件设计能够使电能表运行稳定，可靠，同时具有一定的智能纠错功能。

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