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1、（输入章及标题）毕业设计（论文）基于单片机的电力线远程抄表系统设计学 院 年级专业 电子信息工程4班 学生姓名 指导教师 专业负责人 答辩日期 2007年6月24日III毕业设计任务书学院：里仁 系级教学单位：电子与通信工程学号学生姓名专 业班 级电信4班题目题目名称基于单片机的电力线远程抄表系统设计题目类型工程设计题目性质实际题目来源实际主要内容 在深入学习单片机及其接口电路的基础上，设计电力载波远程抄表系统。系统由单片机、传感器、脉冲整形计数、看门狗、E2prom、电力载波传输模块等电路组成。要求设计硬件电路图及系统软件。基本要求1. CPU采用89C51或89C20512. 电力载波传输
2、模块可考虑选用ST7536、P300等3. 考虑系统的抗干扰措施，采用CRC校验或其他检错方法。参考资料ST7536数据手册单片机原理与应用中国期刊全文数据库及google等网络资源周 次14周58周912周1316周1718周应完成的内容查阅资料熟悉内容方案设计电路设计完善设计软件编程撰写论文指导教师：练秋生职称：副教授07年3月20日系级教学单位审批： 年 月 日 摘要摘 要随着国民经济和电力事业的迅速发展，一户一表制已基本普及，企业级的电力负荷监测、控制系统已在一些地区投入使用，取得了较好的效果。但低压电力用户由于数量多，地域分布广，电力公司的抄表工作量相当大。因此采用新的技术手段，利用
3、本地和远程自动抄表技术，完成自动抄表并达到实时监控电能表计的目的，同时减少人工上门抄表、数据输入等繁杂又容易出错的劳动，提高工作效率，真正做到用电管理自动化，远程集中抄表系统就成为电力公司解决抄表问题的一种选择。本文旨在提供一种利用低压电力供电网络、低成本、高可靠地实现公共事业收费自动化和小区物业管理智能化的技术应用。本文讨论了数据采集器和数据集中器的软硬件设计，并对低压电力线网络的特性等进行了分析。在分析扩频通信的基本原理的基础上，较详细地介绍了电力载波远程抄表系统的具体实现方案，包括硬件模块和管理软件。关键词低压电力线网络 集中抄表 集中器 远程抄表IAbstractWith the de
4、velopment of economy, the consumption of electrical power has greatly increased. Because of the great amount and widespread of the power consumers, the workload of meter reading becomes burdensome. Remote Concentrated Meter Reading System is a good solution for this problem. AMRS can help us reduce
5、the workload of meter reading improve work efficiency and realize the management automatization.Technique of transmitting data via power line(PL)，a new technique developed in recent years，is used to automotive the free collecting system in public service and the management of uptown service o This a
6、rticle discussed the advantage,disadvantage and the current state of the power line carrier communication. The advantage，method and current state of using spread spectrum technique in power line communication are discussed. Then the characteristic of low voltage power network was also compendious an
7、alyzed 。 In this paper, after introducing the principle of SSC, design of hardware and software of the system are been discussed. The system has been put into use, the result has proved its high stability and reliability.Keywords low voltage power network; Collect meter reading system; Collector; Re
8、mote meter reading目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1课题背景11.1.1远程抄表系统的研究背景11.1.2智能远程抄表系统21.1.3远程抄表采用低压电力线载波通信网21.2国内外技术研究现状及发展趋势31.3论文的主要内容4第2章 远程自动抄表系统的构成及功能52.1远程抄表系统的构成52.2系统工作原理62.2.1集中器62.2.2数据采集终端.82.2.3载波电表102.2.4主站122.3 本章小结.13第3章 系统硬件设计153.1对主要单片机的介绍153.2数据采集器173.3数据集中器193.4 本章小结19第4章 系统的软件设计214.1
9、数据采集器的软件设计214.1.1 主程序214.1.2数据采集与处理子程序214.2 数据集中器的软件设计254.2.1主程序设计264.2.2电源管理程序的设计274.3 本章小结.27结 论29参考文献31附录133附录239附录343附录457致谢59第一章 绪论第1章 绪论1.1课题背景1.1.1远程抄表系统的研究背景从十九世纪七十年代贝尔发明电话到今天信息高速公路的建设，一百多年来，通信技术己经发生了翻天覆地的变化，特别是近年来，随着微电子技术和计算机技术的高速发展，通信技术更是日新月异。迅速发展的通信技术已经成为人们生活不可缺少的一部分1。随着城乡电网改造工程的深入和电力市场改革
10、的深化，要求用电管理、配电管理实现智能化、自动化和科学化，配电网的自动抄表系统是用电营业管理自动化的一个重要手段和组成部分。通过自动抄表可以实现自动、集中、定时地抄录各用户的电量，迅速统计低压实时线损，通过银行向各用户自动完成转账收款、电费结算，为供电部门的用电监察提供服务。当配网电力市场开放时，提供更多的户信息和市场信息。因此自动抄表系统是迈向配电自动化的第一步。远程集中抄表技术是利用现代通信技术和计算机技术，结合电能表技术，实现电力企业减人增效、提高经济效益的技术措施和手段。集中抄表的媒介可以有低压电力线、双绞线、同轴电缆等。目前，大部分建筑物内的防火、防盗、空调等系统都是基于双绞线、同轴
11、电缆或光缆等物理媒介进行通信的。这些通信线路，虽然通信容量较大，但造价高、维护难，尤其对老建筑物的改造更加不易。相反只要有建筑就会有电力线，利用电力线进行通信可以大大地减少投资和对线路的维护成本，电力线自动抄表系统的成本低，免去了重新架设线路的麻烦，而且可最大限度地发挥电力系统的优势。电力部门利用电力线传输数据可达到“四遥”水平，即遥测,遥信、遥控、遥调，这样可节约大量的人力、物力和财力。因此，电力线远程抄表是最符合电力系统特点的自动抄表方案，本论文将详细论述关键部分的工作原理.1.1.2智能远程抄表系统智能远程抄表系统基本解决了人工抄表和一般自动抄表系统的难题，不但能够实现水、电、气表的远程
12、查抄、计量和收费等功能，还具有通断控制功能(控制中心需取得通断控制的合法权限)，同时在系统中增加了各种防护措施，包括防断线、防强磁干扰、防开启等，能够自动检测断线、强磁干扰、非法检修等状态，并由管理中心计算机显示2。此外智能采集器预留多个数字采集端口，可采集住户的若干报警信息并通过软件处理报警信息，为其他系统的集成进入(如安全防护系统)留有接口。智能远程抄表系统的优越性在于:只要有用水、电、气的地方，就需要计费结算，通过集中计费系统，可以在不必进入住户住宅的情况下实现完整、合理的分摊与结算，并降低抄取数据的费用;由于从读数设备到帐单打印全部采用严密的电子数据传输，避免了人为读数错误，增强用户对
13、计费计算的信任度，避免了烦琐的走访式抄表，减少了对用户的干扰。1.1.3远程抄表采用低压电力线载波通信网自动抄表系统中的通信系统，有很多方式,本论文采用低压电力载波通信方式.低压电力线载波通信网,利用低压电力线作为AMR系统的底层数据通道运行成本低,无疑是很方便的。其通信的基本原理如图1-1所示。数字终端数字终端调制调制放大放大滤波滤波耦合变压器耦合变压器图 1-1低压电力线载波通信基本原理 220v AC在发送数据时，发送器先将数据调制到一高频载波上，再经过功率放大后通过藕合电路藕合到电力线上。信号频带一般为50KHz-300KHz，峰值电压不超过l0V，因此不会对电力线路造成不良影响。此高
14、频信号经线路传输到接收方，接收机通过藕合电路将高频信号分离出来，滤去干扰信号后放大，再经解调电路还原成二进制数字信号。低压电力线载波通信网的系统结构同RS-485系统结构，采用总线结构。在同一变压器台区下，一个集中器采集若干个采集器或电能表的数据，构成一个总线型网。1.2国内外技术研究现状及发展趋势电力公司为了商业收费而进行的抄表工作可以追溯到l00多年前。早期的力一法是抄表员走家串户，读取用户表计的数据，并记录在抄表记录本上由此生成用户缴费所需的帐单。当抄表系统采用通信、网络和计算机技术后，使得抄表系统可实现手持终端抄表，车载无线电抄表以及全自动抄表(AMR,Automatic Meter Reading)。到日前为止，常见的抄表方式有如下几种3: 人工抄表:由抄表员人工读取用户表计的数据并记录在抄表记录本上。早期，是人工计算用户的用电量、用水量或用气量并生成帐单。后来，随着电脑的广泛应用，采用电脑来加速帐单的生成和防止人为的错误。这种基本的方式100多年来一直在使用。手持终端(手持电脑)人工抄表:这种方法可以将表计的数据人工读出并录入手持终端，生成帐单。有些手持终端
