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1、目录目录1 1 前言前言.1 12 2 总体方案设计总体方案设计.2 22.1 方案比较.22.1.1 方案一.22.1.2 方案二.32.2 方案比较及选择.43 3 单元模块设计单元模块设计.5 53.1 各单元模块功能介绍及电路设计.53.1.1 电源模块电路.53.1.2 计量模块电路.53.1.3 时钟及 LCD 显示模块.63.1.4 信号采集电路.83.2 电路参数的计算元器件的选择.93.3 特殊器件介绍.93.3.1 ADE7758 介绍.93.3.2 STC89C52 单片机介绍.103.3.3DS12887 时钟芯片介绍.103.3.4LCD1602 液晶显示屏介绍.11
2、4 4 软件设计软件设计.13134.1 软件设计原理及设计.134.2 设计软件介绍.134.2.1Proteus 软件介绍.144.2.2 KEIL 8051 开发工具.144.3 软件结构图.144.3.1 电压电流采集子程序.154.3.2 AD 转换子程序.165 5 系统调试系统调试.17175.1 单片机及 1602 显示部分 .175.2 万用板电路部分调试.186 6 系统功能、指标参数系统功能、指标参数.19196.1 系统能实现的功能.196.2 系统指标参数分析.197 7 结论结论 .20208 8 总结与体会总结与体会 .21219 9 谢辞谢辞 .22221010
3、 参考文献参考文献 .2323附录附录 1 1（原理图、（原理图、PCBPCB、实物图）、实物图）.2424附录附录 2 2（主（主程程序）序）.27271 1 前言前言随着国民经济的不断发展，各地对于电能需求量也随之迅速增加，电力已经成为国家的最重要能源。但是，当前居民用电的管理过于落后，居民用电管理收费多年来一直采用先用电、后抄表、再付费的传统作业方式。居民用电绝大多数实行“分表制” ，即若干集中居住的家庭使用一个总的电表，每户装一个分电表，作为居民交付电费的依据。但是这种管理方式，给居民和管理人员带来诸多不便，而且还存在着一些弊端。为了适应社会的需要，保证用户安全、合理、方便地用电，对传
4、统的电表和用电的管理模式进行改造，使之符合社会发展的需要就显得很有需要。加上现在很多电表不能分时计费，所以，我们一致决定选择了基于单片机的分时计费智能电表设计。所谓智能电表，就是应用计算机技术，通讯技术等，形成以智能芯片（如CPU）为核心，具有电功率计量计时、计费、与上位机通讯、用电管理等功能的电度表。本新型智能电表主要实现分时智能计费。本次设计主要采用 ADE7758电能计量芯片和 STC89C52 单片机为核心，结合电流、电压采集，再通过信号滤波传给 ADE7758，再经过 STC89C52 处理，最终在键控的触发下，送到 LCD 显示。此电表能实现用户在 220V 电压下所用功率的计算，
5、并根据国家规定的用电高峰和低谷设置阶梯电价计算，并显示出用户各时段所耗功率。不仅具有传统电表的功能，还能对用户的用电情况进行管理和控制，并且相比于传统电表的机械式结构，没有机械摩擦，大大的提高了准确度和灵敏度，且易于实现自动化测量，并且可以实现远程通讯和控制，具有较高的性能价格比，适合我国国情，有广泛的引用价值。智能电表利用微机技术，通讯技术等等，减少了能量的消耗，把采集，处理集中于一体，节省成本和人力资源，提高了工作效率，适应了现代用户的需求。通过基于单片机的分时计费智能电表设计，使我们更加熟悉有关单片机开发设计原理及方法，并能加深对单片机的理解和运用以及掌握单片机与外围接口的方法和技巧，这
6、些主要体现在以下方面：1如何使用单片机的总线控制方式进行控制，以及单片机内部 AD 转换程序的应用。2.可以了解到 LCD 显示器的结构、工作原理以及这种显示器的接口实例。3.怎样扩展显示接口、如何驱动外围元件等。4.熟悉了单片机程序的编写，以及 C 语言程序的编写。2 2 总体方案设计总体方案设计本电表采用分时计费原则，将电压，电流等参数进行采集，并通过处理后输入微处理器 STC89C52，进行运算，并最终实现对于电能的准确计量和控制显示。通过查阅大量相关技术资料，在老师的建议下，结合自己的实际知识，我们主要提出了两种技术方案来实现系统功能。下面将首先对这两种方案的组成框图和实现原理分别进行
7、说明，并分析比较它们的特点，然后阐述最终选择方案的原因。2.12.1 方案比较方案比较智能电表的设计，是基于对用户电压电流信号进行采集，并通过微处理器进行核心运算，当电压电流信号通过采集以后，通过高精度的 AD 采样保持，最终输入微处理器，并通过用 C 语言编写的程序键控控制处理器单片机，并且要求通过功率和电费的计算，进行显示与报警。对于电力参数的测试，例如电压，电流，有功功率，无功功率等，现在都有成熟的测量计算方法，对于电压有效值的测量，可以利用积分电路来实现，也可以利用时间采样信号，将信号值平方，去均值以后，得到平方根，通过AD，进行采样，有功功率定义为，和为电压和电流的有效值，UICOSP UI为功率因数。而对于非正弦波形的计算，只有通过积分运算来完成。COS2.1.12.1.1 方案一方案一在本设计方案中，核心器件为微处理器，这里我们选用是 STC89C52 单片机，当信号采样后通过 AD 转换，送入微处理器，进行数据的分析和计算，智能电表的实现必须对用户的功率
