毕业设计（论文）基于学生宿舍用电自动控制系统的研究摘 要目前大学生宿舍已普遍实行公寓化管理，如何科学合理地对学生进行电能管理仍是一个亟待解决的问题本文设计了一种采用ADI公司的电能计量芯片ADE7755的用电自动控制器，通过对用电情况的监视，保证正常用电，同时查处异常用电，从而有效地限制了学生使用热得快、电热毯、电磁炉等易造成电路的超负荷运行，甚至引起火灾的大功率用电器该装置监测到宿舍用电功率值超过限定功率值时即自动断电同时发出报警声，并能通过数码管显示当前电流值，电压值，功率值关键词：功率测量 AT89C51单片机 ADE7755 LED显示Design for apartments electric automatic controller Abstract: Current college dormitory have unified management，how to scientifically and reasonably handle the power supply is still a serious problem.This paper introduces a design of energy metering apply ADI ADE7755 chips, through the power of the automatic controller for use of surveillance, ensure the normal and abnormal electrical power, at the same time, thus effectively limits the students use hot, electric blanket, induction cooker etc by the influx of circuit, and even cause fire power appliances. This device to the dormitory electricity power monitoring over limited power automatically when the alarm sound power, and also can display the current through digital tube, voltage, power value.Keywords: power measurement;AT89C51 chip; ADE7755 chip; LED display目 次第一章 公寓自动用电器概述……………………………………………………………11.1 课题的背景………………………………………………………………………11.2 课题研究的意义…………………………………………………………………11.3 课题研究的目的…………………………………………………………………1第二章 方案论证及系统设计……………………………………………………………2 2.1 有功功率测量方案论证…………………………………………………………2 2.2 系统设计…………………………………………………………………………4第三章 系统硬件介绍……………………………………………………………………5 3.1 单片机简介………………………………………………………………………5 3.1.1 单片机简介………………………………………………………………5 3.1.2 单片机编程语言简介……………………………………………………6 3.1.3 系统选择…………………………………………………………………7 3.1.4 AT89C51引脚功能介绍…………………………………………………9 3.1.5 定时器0和1使用………………………………………………………11 3.2 ADE7755原理介绍………………………………………………………………12 3.2.1 ADE7755简介……………………………………………………………12 3.2.2 ADE7755的用功功率测量原理…………………………………………15第四章 硬件设计…………………………………………………………………………174.1 单片机最小系统………………………………………………………………174.2 供电电路设计…………………………………………………………………184.3 继电气接口电路………………………………………………………………194.4 键盘电路设计…………………………………………………………………204.5 显示电路设计…………………………………………………………………224.6 电量采集电路硬件设计………………………………………………………22第五章 软件设计…………………………………………………………………………245.1 Keil C5简介……………………………………………………………………245.2 各个模块程序介绍………………………………………………………………26 5.2.1 键盘子程序设计…………………………………………………………26 5.2.2 显示子程序………………………………………………………………26 5.2.3定时器1子程序…………………………………………………………28 5.2.4频率子程序………………………………………………………………29第六章 全文总结与展望…………………………………………………………………316.1 结论………………………………………………………………………………316.2 设计完善…………………………………………………………………………326.3 展望………………………………………………………………………………32致谢………………………………………………………………………………………33参考文献…………………………………………………………………………………34附录一………………………………………………………………………………………附录二……………………………………………………………………………………… II第一章 公寓用电自动控制器概述1.1 课题的背景随着人们生活水平的提高，以及微电子，自动控制和计算机等技术的飞速发展和广泛应用，人们对住宅的安全性能的要求也越来越高，智能住宅的安全防范系统也应运而生。
而在当今智能化住宅小区蓬勃发展的时候，却忽视了同样需要智能化管理的一块巨大市场——大学校园随着物质生活的富裕，和计划生育的实施，当代的大学生是在家长的溺爱和应试教育的模式下成长起来的一代，大多缺乏独立生活的能力，和对生活常识的了解，对能源的节约意识也不够强所以公寓寝室经常发生诸如能源浪费，火灾等事件，给学校造成了巨大的损失，也给学生的生命财产带来了巨大的威胁高校后勤社会化是社会主义市场经济发展的必然趋势，是我国高等教育跨越性发展的前提，是科教兴国战略的客观需要而在高校的各项后勤工作中，学生公寓的管理和服务是后勤工作不可或缺的重要组成部分，因此必然成为改革中的重要内容但学生公寓等后勤设施不完善、管理水平有待提高，仍然是制约高等教育发展的一个关键因素1.2 课题研究的意义 为此，为进一步规范加强学生公寓的管理，健全防火安全长效机制在完善规章制度，健全组织机构的同时，利用先进的科技手段，发展智能化管理系统坚决杜绝违章用电，特别是学生公寓内的违章用电问题，做好学生公寓的防火防盗工作充分依靠技术手段完善管理缺陷，实现管理智能化教育部近年来曾两次下发文件，要求“学生公寓内要设立火灾预警监视系统、恶性用电识别装置，通过技术防范设施防止火灾发生”。
据京华时报报道，北京市高校秋季学生公寓安全检查也于2006年10月10日正式启动其中，检查重点为学生公寓安全，尤其是用电安全但要真正做到用电安全，必须在平时对学生公寓的用电进行控制 1.3 课题研究的目的本课题根据安全防范系统的发展现状及其发展趋势，研究并设计了一个具体针对学生公寓特殊情况的，比较完整的用电安全防范系统其目的就是设计一个限电自动控制器，使其在允许用电功率范围内能正常用电，超过限定功率即自动停电且发出报警声，并能通过数码管显示当前电流，电压，功率值 第二章 方案论证及系统设计2.1 有功功率测量方案论证对于交流功率，有： 其中瞬时功率 其中有功功率 其中无功功率 其中视在功率 所以 有功功率测量方案分感应式电能测量和电子式测量功率电子式测量功率是采用乘法器来实现电功率测量的，被测电压和电流通过电压变换器和电流变换器转换后送至乘法器，乘法器完成电压和电流瞬时值相乘，输出一个与平均功率成正比的直流电压，再用模拟电路或微处理系统进行处理这里主要论述电子式有功功率测量方案：方案一：用四象限模拟乘法器功率P=UI，所以可以用模拟乘法器测量功率，基本原理如图。
设，，，ZL是负载，经过RC滤波器后，其平均值代表有功功率 如图2.1所示，这种方法是用纯模拟器件进行处理，它的缺点是成本高，容易受干扰，精度不高图2.1 纯模拟电路处理电路方案二： 直接对电压，电流进行ADC采样，用软件计算有功功率这种方法是用两路ADC分别对电压和电流进行量化，其中：N是一个周期内的采样点数，，T为电压电流的周期，为采样间隔时间，和是电压和电流采样点的离散值单相有功功率的平均值是：单相功率因数的计算：这种方法是用微处理器直接对电压，电流进行ADC采样，特点是ADC硬件成本高，因为要做大量运算对微处理器性能要求比较高，精度也不容易做高【1】方案三：用专用电能计量芯片如ADI公司的ADE7755专用电能计量芯片ADE7755是用于电能计量设备上的芯片，它将有功功率的信息以频率的形式输出在50/60Hz输入信号时都能满足IEC687/1036标准规定的测试精度要求，在1000：1的输入动态范围内，测试误差小于0.1%ADE7755特点(1)在50/60Hz输入信号时都能满足IEC687/1036标准规定的测试精度要求，在1000：1的输入动态范围内，测试误差小于0.1%2)具有负功率或错线指示功能。
3)片内带有抗混叠滤波器 (4)带有电源电压检测功能，电源电压降低到80％VDD时，芯片自动复位 (5)2.5V片内高精度参考电压源，绝对偏差小于4%，温漂小于20ppm/℃ (6)5V单电源工作，正常工作时芯片功耗30mW (7)工作温度范围－40～85℃的特点8)成本<1美元根据上面各种方案的优缺点分析，采用第三种方案2.2 系统设计系统设计的思想是用专用电能计量芯片对系统功率进行测试，用单片机对系统功率进行实时监控，但一段时间内的功率平均值超过设定值时，控制继。