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1、基于单片机的低功耗智能 IC 卡电表设计目目 录录第一章第一章 序言序言.3第二章第二章 课题的目的课题的目的.4第三章第三章 电表的发展及电表的发展及 ICIC 卡的介绍卡的介绍.53.1 电表概述.5 3.2 电能表在我国的发展情况.6 3.3 我国电能表收费和管理现状.7 3.4 IC 卡技术.8第四章第四章 智能智能 ICIC 卡电表的硬件组成卡电表的硬件组成.94.1 IC 卡电能表的工作原理.9 4.2 IC 卡电能表的总体设计.9 4.3 系统主要元器件的选择及硬件组成.10 4.3.1 电能计量芯片的选择.10 4.3.2 微控制器 .13 4.3.3 IC 卡的选择 .16
2、4.3.4 EEPROM 电路 .23 4.3.5 LCD 显示电路 .28 4.3.6 继电器控制电路.32 4.3.7 电源电路.33第五章第五章 智能智能 ICIC 卡电表的软件组成卡电表的软件组成.345.1 内存单元分配说明.34 5.2 主程序及部分子程序框图.34第六章第六章 总结总结.426.1 全文总结.42 6.2 发展方向.42致谢致谢.43参考文献参考文献.44附录附录 程序程序.451 低功耗智能 IC 卡电表1基于单片机的低功耗智能基于单片机的低功耗智能 IC 卡电表的设计卡电表的设计摘要:低功耗智能 IC 卡电表是自动计量并显示通过电能累计值、金额消耗值的一种功耗
3、较小的表计，它以 IC 卡为收费媒介，以单片机为微控制中心。本文从传统电表的原理和特性出发，设计出了智能 IC 卡电表，传承了传统电表的计量电量方式，充分利用现代高科技手段，弥补了传统电表要人工抄写费时费力低效率又低准确率的不足，采用低功耗芯片来实现节省能源的利用，容易实现对电能的计量、收费、监视、控制和管理。在整个智能 IC 卡电表的系统硬件结构设计上，采用模块化的设计方法，以速度快、功耗低、体积小的AT89C2051 单片机为核心，利用数字处理运算的 AD7750 实现电能采样，将集看门狗、电压监控和串行 EEPROM 三种功能于一身的可编程电路的 X5045 做存储器以加密的 SLE44
4、28 IC 卡做收费媒介以低功耗多功能通用型 8 段式液晶显示模块LCM103 做显示单元，具备完成自动计算用电量、自动计算用电金额、自动拉闸断电、自动读写 IC 卡上的数据的功能，是一种智能化电表。此表广泛应用于社会生活的各个领域，具有很大的发展前景。关键词：低功耗 智能 IC 卡电表 电能采样 单片机第一章第一章 序言序言长期以来，我国生产的交流电表均为感应式机械电表，几十年来不得不采用人工抄读电表的原始方式。目前全国大部分电力公司、电业局完成了用电营业计算机管理系统的开发和应用。但作为用电管理最重要也是最基础的用电数据仍采用原始落后的人工抄收的方法，不但劳动强度大、效率低，而且还会存在抄
5、表不到位、估抄、漏抄、错抄、错算及抄表周期长等问题，对窃电的防治更无从谈起在社会走向信息化，网络化，电力系统大踏步现代化的今天，手工抄表更是与无人值班等高度的自动化形成了鲜明对比，成为制约供电系统现代化管理的一大障碍。就系统的完整性而言，电力系统从发电，配电，传输一直到区域变电所已基本实现网络化管理，而唯独用户终端没有和网络连接上，造成了系统的不完整，直接或间接的影响了系统潜能的发挥。正是由于以上背景，智能 IC 卡电表应运而生。而 IC 卡作为一种高效、安全、方便、实用的新型信息载体，正以不可抵挡之势风靡世界，科技界对采用 IC 卡技术的智能水表、煤气表、热量表及电能表进行了广泛的研究，并取
6、得了很大的进步，使得这些技术越来越成熟。智能 IC 卡电表不但能实现用电收费的电子化，而且还改变了先用电后收费的不合理状况，让电能真正成为商品，变被动为主动，完善电力销售环节，从根本上解决了人工抄表收费耗工费时的弊端，特别是可杜绝拖欠电费现象，加速电力资金回笼，从而实现用户自我服务，改善供需关系，促进用电计量、收费的科学化管理。普及智能 IC 卡电表是提高现代化管理的最佳途径，推广使用势在必行。而在计算机技术、网络技术及数据库技术的发展背景下，为电能计量收费管理引入现代管理信息系统概念，更是使智能 IC 卡电能表的广泛应用如虎添翼，使电力工业在现代化管理的步伐上取得了很大的提高，在社会生产力的
7、发展上也起到了积极的作用。3 低功耗智能 IC 卡电表3第二章第二章 课题的目的课题的目的IC 卡的使用与其应用系统是密切相关的。一方面，采用 IC 卡可以使系统的运作更富创造性；另一方面,应用系统又会不断地对 IC 卡提出新的要求，促使其功能更加完善。因此怎样把 IC 卡与实际应用有机地结合起来。充分发挥 IC 卡的优越性，一直是 IC 卡技术的一个重要课题。智能 IC 卡电表就是 IC 卡技术的一种实际应用。因此成为相关科研单位关注的重点，具有很好的经济效益与社会效益。本课题的目的是要设计一个能够为用户提供一个设计先进、技术含量高、功能完备、计量准确、性能可靠、体积小、显示直观、外形精美以
8、及安装便捷、使用方便的 IC 卡智能电表，智能 IC 卡电表收费系统的出现，解决了有些用户偷电的问题，使得收费方式更加方便、灵活，提高了物业管理水平。智能 IC 卡电表具有成本低、可靠性高、使用寿命长、安全性高等优点，并可提高居民用电收费的管理水平，确保供电部门能及时收到电费，智能 IC 卡电表是将传统的电能表的机芯和高水平的测控电路集成在一个整体的表壳内，既保持了计量精度，又具备了表计运行状态的自动化管理功能。同时能杜绝人为破坏系统和私自开启 IC卡控制系统导致的控制失灵行为。这种 IC 卡智能电表，由 IC 卡、控制器、单片机组成， 其解决的关键问题有液晶显示总用电量和 IC 卡余额;实行
9、预付电费的体制，改变了普通电表抄表收费困难的现象；电价由供电公司根据市场写入；能有效地识别非法的 IC 卡电表，数据传输纠错能力强，解决偷电等问题；有效抑制用户的非法用电现象，提供声音报警和供电管理；由电池供电，尽量降低了该系统的消耗；本设计属于实用型设计，据有设计合理、安全可靠、技术性能优良、低功耗、功能齐全、适用性强以及成本低等优点，为供电系统的现代化管理提供了一套很先进的技术。第三章第三章 电表的发展及电表的发展及 ICIC 卡的介绍卡的介绍3.13.1 电表概述电表概述电能测量仪表电表，是社会拥有量相当多的计量仪表，它是一种计量某一段时间内通过的电能累计值的表计。普遍应用的是感应式电能表，它是在 1889年人们根据意大
