《【6A文】用单片机C语言实现多功能电能表通信协议（电能表端）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【6A文】用单片机C语言实现多功能电能表通信协议（电能表端）（80页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、7A版优质实用文档毕业论文(设计)题目名称： 用单片机C语言实现多功能 电能表通信协议（电能表端） 题目类型： 毕业设计 学生姓名： 院(系)： 电子信息学院 专业班级： 指导教师： 辅导教师： 时间：20GG年2月21日 至 20GG年06月10 7A版优质实用文档目录长江大学毕业论文(设计)任务书I长江大学毕业论文(设计)开题报告III长江大学毕业论文(设计)指导教师评审意见IG长江大学毕业论文(设计)评阅教师评语G长江大学毕业论文(设计)答辩记录及成绩评定GI摘要GIIAbstractGIII第一章前言1第二章选题背景22.1行业现状及发展趋势22.2选题任务3第三章方案论证53.1DL
2、/T645-20GG多功能电能表通信协议介绍53.2整体设计思想83.3单片机的串行口简介83.4单片机多机通信系统相关理论143.5通信接口的选择153.6微控制器的选择193.7软件环境20第四章设计论述224.1硬件原理图设计224.2软件设计22第五章结果分析37第六章设计总结386.1工作总结386.2存在的不足386.3设计展望39参考文献39致谢41附录42XIII长江大学毕业论文(设计)任务书学院（系）电子信息学院 专业 电气工程及其自动化 班级 学生姓名 指导教师/职称 1. 毕业论文(设计)题目：用单片机C语言实现多功能电表通信协议（电能表端）2. 毕业论文(设计)起止时间
3、：20GG年12月18日20GG年6月10日3毕业论文(设计)所需资料及原始数据（指导教师选定部分）1) DL/T645协议4毕业论文(设计)应完成的主要内容1) 学习单片机汇编和C语言编程2) 熟悉单片机串口通信相关知识3) 编程实现DL/T645多功能表通信协议（电能表端）5毕业论文(设计)的目标及具体要求1) 学习单片机汇编和C语言编程2) 熟悉单片机串口通信相关知识3) 编程实现DL/T645多功能表通信协议（电能表端）6、完成毕业论文(设计)所需的条件及上机时数要求120学时任务书批准日期 20GG 年12月 日教研室(系)主任(签字) 任务书下达日期 20GG 年12月18日指导教
4、师(签字) 完成任务日期 20GG 年 6 月10日学生（签名） 长江大学毕业设计开题报告题目名称 用单片机C语言实现多功能 电能表通信协议（电能表端） 题目类别 毕业设计 院（系） 电子信息学院 专业班级 电气10703 学生姓名 指导教师 辅导教师 开题报告日期 20GG年3月14 日 用单片机C语言实现多功能电表通信协议（电能表端）学生：电子信息学院指导教师：电子信息学院1题目来源题目来源：生产/社会实际2研究目的和意义电能是最重要的能源，它的应用在生产技术上曾引起划时代的变革。在现代社会中电能己广泛应用到社会生产的各个领域和社会生活的各个方面。电能表是当前电能计量和经济结算的主要工具。
5、随着电子技术、自动控制技术和计算机技术的迅猛发展，电能计量装置也发生了巨大变革。多功能电能表除具有计量有功（无功）外还具有分时、测量需量，还具有的与数据终端设备通信的功能。以往的人工读数抄表方式人力需求大，劳动强度高而且容易造成误抄、漏抄等问题，传统方式的抄表已经不能满足供电行业现代化发展的需要。现代多功能电能表的发展使得自动抄表技术随之迅速发展起来，传统的抄表方式正在逐步被自动抄表技术逐步取代。为了统一和规范多功能电能表费率装置与数据终端设备进行数据交换的物理连接和协议，国家电力工业部制定了DL/T645-1997多功能电能表通信规约,于1998年颁布并实施，该规约详细定义了物理层、链路层、
6、应用层，结束了以前电表厂家规约各不兼容、互相不能抄表的尴尬局面。各电表厂家遵循相同的协议标准对电表进行读写操作，简化了电表抄表应用及维护的工作量。使得国内的智能电表基本上可以做到互联互通。随着技术的发展，国家发改委20GG年对进行DL/T645-1997多功能电能表通信规约修订，发布DL/T645-20GG多功能电能表通信协议，本标准的实施将更加规范费率装置的通信接口，有利于计量产品质量的提高，对用电管理部门改革人工抄表，实现远方信息传输，提高用电管理水平起到推进作用。本设计主要研究如何利用单片机C语言实现该通信协议（电能表端）。MCS-51单片机的编程语言主要采用汇编、C语言，其中，以C语言
7、作为MCS-51单片机程序的开发语言已经成为一种趋势，C语言兼顾了多种高级语言的特点，并具备汇编语言的功能，有功能丰富的库函数、运行速度快、编译效率高、有良好的可移植性，并且可以直接实现对系统硬件的控制等一系列优点。而用单片机C语言可实现该协议且具有相当实用的价值，所以用单片机C语言实现多功能电能表通信协议具有一定的实际意义。3阅读的主要参考文献及资料名称1 单片机原理实用教程徐爱钧编著：北京航空大学出版社2 单片机原理及应用技术余发山，王福忠：中国矿业大学，20GG3 单片机的C语言应用程序设计马忠梅等：北京航空航天大学出版社4 MCS-51单片机主从式多机系统实时通讯的实现，王伟，西南自动
8、化研究所，1998年第3期5 单片机多机通信协议的设计，姚志成，中国核心期刊(嵌入式与SOC),20GG年第22卷第2期6 DL_T645多功能电能表通信协议7 单总线单片机多机通信系统的设计，郝国法，武汉科技大学学报，20GG年9月4国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向随着科技的进步，目前在很多行业中，电子设备间大多具有数据通信功能，数据交换和数据采集成为经常性的任务，即数据通信功能。在电力系统中，则集中体现在电子式电能表及采集终端这两种生要生产计量设备上.近年来，国外电子式电能表发展非常快，芬兰、瑞典、娜成等北欧各国以及法国、英国、德国、西班牙、比利时和意大利等西欧许多国家，其工商用户计贾
9、电能表己实现几乎100%电子化.居民用户的计费电能表也下在逐步电子化过程中，当前电能表正向着全电子式、多功能、具有标准通讯接口以及远程抄控功能的方向发展。电能表相关的通信协议有很多种，目前国外的通讯协议主要有3种，一种标准是欧洲的IEC62056：电能测量抄表、费率和负荷控制的数据交换标准；另一种标准是美国的ANSIC12.18-1996ANSI2型光学端口协议规范和ANSIC1221-1999电话网络通信协议规范；然后是日本的JIS标准。IEC标准是世界上最有影响的标准，在欧洲几乎所有国家都等同采用；亚洲也有很多国家，如印度、巴基斯坦等在采用；美国标准除在其本土使用外，在加拿大、墨西哥及中、
10、南美的其它一些国家有使用：日本标准除在本国使用外，在东南亚的一些国家也有使用。国内大部分表计通信遵循DL/T645-1997，该标准在起草时借鉴了IEEll07物理层的定义，因此两个标准适用范围均为本地通信，电能表通信接口也基本相同，均为红外和RS485。DL/T645-1997由于结构清晰、易于实现受到行业的普遍认可并得到广泛应用。虽然DL/T645-1997使用范围是多功能电能表，但许多单相表和普通三相表也参照该标准通信。随着时间的推移，电能表通信技术和用户需求都在不断发展和变化，但DL/T645-1997却一直没有得到修订，标准内容难免滞后无法完全满足用户要求。在这种情况下，许多地方供电
11、局开始自行扩展标准或重新制订通信协议，因此标准使用到后期出现诸多版本。有鉴于此，电测量标准化技术委员会(简称电测标委会)组织修订了DL/T645-20GG，并于20GG年12月颁布DL/T645-20GG。电能表是电能计量和结算的主要依据，属于国家强制检定设备，有很大的需求量，生产电能表的公司相应的也有很多。微电子技术、计算机(单片机)技术、数据通信技术和自动控制技术等高新技术迅速发展，不同厂家不同型号的多功能电能表其硬件设备有很大的差别，实现该协议的软硬件环境存在很大差异，目前电能表中使用较多的微控制单元(microcontrolunit，MCU)有80C51单片机，MSP430单片机，AV
12、R单片机，ARM等，而开发语言根据硬件及使用环境的不同主要有C，C+，VB、Java、C+等。5主要研究内容、研究的关键问题及解决思路本设计主要研究电能表端如何实现DL/T645-20GG多功能电能表通信协议，该协议中手持单元或其它数据终端为主站，多功能电能表为从站，为实现这一协议，必须有电能表的微控制器芯片以及相应的数据终端。MCS-51系列单片机由于内部带有一个可用于异步通讯的全双工的串行通讯接口，因此可以很方便地构成一个主从式多机系统来模拟电能表和数据终端来实现该协议。本文使用MCS-51单片机模拟多功能电能表的微控制器，模拟成从站，即单片机多机通信系统中的从站，使用相同的单片机模拟数据
13、终端设备作为主站，即单片机多机通信系统中的主站。所以本设计的总体思想即用MCS-51单片机的多机通信系统模拟实现多功能电能表的通信协议，设计重点在电能表微控制器部分的实现，也就是MCS-51单片机的多机通信系统中从机部分。本设计以C语言作为单片机开发语言，利用Proteus软件做电路仿真，利用keil软件做程序设计，结合两个软件运行。根据多功能电能表通信规约的规定，采用单片机串口中断方式接收一帧信息，规约实现的难点在于如何在串口中断方式下接收一帧信息。规约的信息发送则采用查询方式。可用图1所示状态图的描述的过程来接收。将接收过程分为9个状态，分别为等待、唤醒、接收地址、接收帧头、接收控制码、接
14、收数据域长度、接收数据域、接收校验和以及接收结束符状态。接收过程必处于某一状态，当满足特定的条件，接收状态就会进入下一个状态。接收状态初始状态为等待状态，当接收到前导字符后，进入唤醒状态；如果接收到帧起始字符，进入接收帧头状态；接收地址域后，将其与本机地址相比较，如果是本机地址则进入接收帧头状态，否则返回等待状态，其中999999999999H是广播地址，如果收到广播则进行相应的处理；收到控制码后保存，以便信息解析过程调用控制字，进入接收数据域长度状态；如数据域长度L为0，则直接进入接收校验和状态，否则进入接收数据域状态，接收Len个字符后进入接收校验和状态；接着接收一个字符，进入接收结束符状态；再接收一个字符，一帧信息接收完毕，接收状态回到等待状态，等待下一帧信息的到来。其间如果在规定的时间内未收到下一个字节或接收出错，回到等待状态（图中未画出）。数据传输过程中进行差错控制，字节校验为偶校验，帧校验为纵向信息校验和
