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1、 电气信息学院毕 业 设 计 说 明 书题 目： 单相电子式IC卡预付费电度表 专 业： 电气工程及其自动化年 级： 2009级学 生： 胡 辉 学 号： 指导教师： 王 萌完成日期： 年 月 日单相电子式IC卡预付费电度表摘 要：本文介绍了基于单片机的可靠性高、便于扩展、控制功能强、低电压、低功耗等优点设计的单相电子式IC卡预付费电度表。在设计中主要是利用单相电子式电能表专用集成芯片ADE7755来实现用户对所使用电能计量，再利用单片机AT89C52作为电路的控制中心。在设计电能计量电路之前需先将电压、电流信号进行采集再通过电能计量芯片ADE7755进行电能计量，将所测得电量传到单片机，再利
2、用IC卡设置预付费系统，最后再利用LCD进行显示，最后再通过软件调试实现基本的要求。通过此方法所测得的电能准确，且整个系统的精度高、保密性好、抗干扰强。关键词：电度表，ADE7755，电能计量，AT89C52，IC卡Abstract: This paper introduces the microcontroller-based, high reliability, easy to expand, control functions, low voltage, low power consumption, etc. Design of single-phase electronic type
3、IC card prepaid meter. Mainly used in the design of single-phase electronic energy meter to achieve specific integrated chip ADE7755 energy metering users use, reuse AT89C52 microcontroller as the circuit control center. In the design of energy measurement circuit is required before the first voltag
4、e and current signals are collected and then carried through energy metering IC ADE7755 energy metering, the measured energy spread microcontroller, re-use IC card prepaid system settings, and finally re-use LCD display, Finally, through the realization of the basic requirements for software debuggi
5、ng. By this method the measured energy accurate, and overall system accuracy, confidentiality, and strong anti-interference.Keywords: meter, ADE7755, energy metering, AT89C52, IC card目录1 前言11.1电能表的发展11.2电子式电能表的功能21.3预付费电能表的特点31.4 预付费电能表的应用前景41.5选题背景52.总体方案设计62.1 设计内容62.2方案设计62.2.1电能计量系统设计方案62.2.2预付费
6、系统设计方案72.2.3显示器的设计方案92.3方案选择103电子式电能表工作原理113.1预付费电能表的结构113.2电能测量原理123.3电子式电能表的的工作原理123.4 ADE7755的工作原理133.4.1 ADE7755简介133.4.2 ADE7755工作原理134 硬件设计154.1 电源电路的设计164.2单片机控制电路164.2.1 AT89C52介绍174.2.2 控制回路的设计194.3电能计量电路204.3.1 ADE7755引脚排列及功能204.3.2 ADE7755的特点214.3.3电能计量电路224.4 其他部分电路254.4.1 IC卡接口电路254.4.2
7、 电能存储单元264.4.3 实时时钟电路274.4.4 显示电路284.4.5 掉电检测电路304.4.6 串口电路305软件设计315.1 软件选择315.2软件设计步骤325.3程序设计336系统调试346.1 Keil软件简介346.2 软件调试346.2.1 时钟芯片调试346.2.2 显示部分调试356.3 仿真电路总图356.4 系统仿真参数设置367结论378总结与体会389谢词399参考文献40附录一41附录二42附录三43编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页 共1页1 前言作为测量电能的专仪表电能表，自诞生至今已有100多年的历史。因为1
8、KWh的电能量被定义为一度电，所以按计量单位，电能表又俗称电度表或千瓦时表。电能表在电能管理用仪器仪表中占有很大比例，其性能直接影响着电能管理的效率和科学文化水平。100多年来，随着电力系统、所有以电能为动力的产业的发展以及电能管理系统的不断完善，电能表的结构和性能也经历了不断更新、优化的发展过程。近几十年来，我国国民经济增长很快，其中电力行业作为重中之重有了长足的发展。而电力行业的发展需要电能计量仪表制造业的进步与之相适应，发电、输电、配电与用电均与用电均需要准确地计量电能。在世界性能源匮乏的今天，电能的节约与有效利用均具有十分重要的意义。为此，对电能的精确测量也越来越受到电能供需双方及其他
9、有关方面的高度重视。1.1电能表的发展感应系电能表世界上最早的电能表是爱迪生于1880年利用电解原理制成的直流电能表。交流电的出现和被利用，对电能计量仪表的功能提出了新的要求。1888年，意大利物理学教授费拉里斯首先想到用旋转磁场理论服务于交流电能的测量。于此同时，美国某电工技术学校的一物理教师爷根据旋转磁场的原理试制出了感应系电能表的雏形。1889年，德国人布勒泰制作出了无单独电流铁心的感应系电能表。1890年，带铁心电流的感应系电能表出现了，不过其转动元件是一个铜环，反作用力矩靠交流电磁铁产生。直到19世纪末，电能表才逐步改由永磁铁产生反作用力矩，以降低转动元件旋转速度并增加转矩；表的计数
10、机构也几经改进，铜制的圆转盘由铝圆盘所取代。至此，感应系电能表的制造理论基本形成。在电力系统发展的早期，感应系电能表被广泛用于工频电能的测量。感应系电能表示利用处在交变磁场的金属圆盘中的感应电流与有关磁场形成力的原理制成的。经过近100年的不断改进与完善，感应系电能表的制作技术已经成熟。通过双重绝缘、加强绝缘和采用高质量双宝石轴承甚至磁悬浮轴承等技术手段，其结构和磁路的稳定性得以提高，电磁振动被削弱，使用寿命大大延长，且过载能力明显增强。因此，至今在包括我国在内的许多发展中国家甚至一些发达国家，感应系电能表仍作为主要的电能计量仪表被广泛使用。电子式电能表电能开发及利用加快，对电能管理和电能表性
11、能提出了更高的要求。电力系统的不断扩大以及电能合理利用的探索，使感应系电能表暴露出不少甚至是致命的缺点。一般感应系电能表的准确度为2.0级和1.0级，其性能所达到的最高准确度受制造和机理所限只能达到0.5级，但对大用户和大电网的电能管理，要求电能计量仪器应有更高的准确度。现代电能管理强调自动化、智能化，要求以高新技术手段确保经济杠杆调配电能的使用，以更高的供用电效率。这便对电能计量仪器仪表提出了多功能化的要求，希望它不仅能计量电能，也能应用于管理。为使电能计量仪器仪表适应工业现代化和电能管理现代化飞速发展的需求，电子式电能表应运而生。早期的电子式电能表并没有完全摆脱感应系电能表，它采用精密感应
12、系电能表的测量机构作为工作元件，由光电传感器完成电能-脉冲转换，然后经电子电路对脉冲进行适当处理，从而实现对电能的测量。由于此种表的显著特点是感应系测量机构配以脉冲发生装置，因此被称为感应系脉冲电能表，也称为机电式电能表，或简称脉冲式电能表。该种电能表在国外早有成熟产品，并自70年代初开始在一些工业化国家被大面积采用。尽管直到90年代还有人在不断地改进脉冲式电能表的某些技术性能，但以感应系测量机构作为其测量主回路的原理缺陷，决定了其测量准确度级别只可能与感应系电能表一样，一般为2.0级和1.0级，而不可能再高。为了替代由感应系测量机构测量交变电能，人们研究并试验了许多不同的测量方式方法与实现方
13、案。70年代就出现采用全电子电路的测量试验，这些试验揭示了后来的电子式电能测量仪器仪表的进一步发展，并且已经让人相信，吧不同的新技术合理地应用于电能的测量的可行性，使建立以这些仪器为基础的电能测量手段成为可能。由于电能是电功率对时间的积分，所以，任何全电子式电能计量方案的第一步都是确定电功率。因而，使用乘法器是实现测量功率和电能的全电子式测量方案的共同特点。电子式电能表由于其线性度高、过载能力强、功耗低、抗高次谐波能力强、灵敏度高等一系列的优点，最终将取代传统的感应系电能表，逐步会在现代电能计量与管理中占据主导地位。1.2电子式电能表的功能电子式电能表的基本功能有十多种，加上辅助功能，据文献介
14、绍，国外某些型号的工业用电子式电能表的功能甚至多达上百种。电子式电能表的功能科划分为用电计量、监视、控制、管理等四类。计量功能电子式电能表的计量功能具体地又分累计和实时计量两部分。累计电子式计量功能主要包括累计双向供电的有功电能、无功电能和视在电能的消耗量、断电时间、断电次数及超功率时间等。而实时计量功能的内含为测量并显示工频电能的所有参数，如各相电流、相电压及线电压、单相和三相的有功功率、无功功率、视在功率，单相和三相的功率因数，电源频率和时钟等等。监视功能主要的监视功能为最大需量和防窃电监视；次之的有缺相指示、停电和复电时间记录、预付费表的所购电能将用尽时的报警及电压异常报警等。控制功能主
15、要的控制功能为时段控制与负荷控制。前者用于多费率分时计费；后者则是指通过接口接收远方控制指令或通过表计内部的编程控制。预付费表还具有所购电能将用尽时的报警延时拉闸停电的控制功能。管理功能电子式电能表的管理功能包括按时段/费率进行计费、预付费提示、为抄表提供必要信息数据、课参与组网进入电能管理系统等。在电子式电能表中，费率的转换由内部钟控或外部触发实现，季节、星期、日或节假日等不同的具体电价，统一由供电部门设定。先购电在用电的预付费管理模式，是通过使用电卡（又称电钥匙或电子钥匙或IC卡）、磁卡或光卡完成的。1.3预付费电能表的特点随着微电子技术、计算机技术及信息安全技术的不断发展，一种将具有微处理器及大容量存储器等集成电路芯片嵌装
