单相电子是预付费电度表的研究毕业设计 精品.docx

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单相电子是预付费电度表的研究毕业设计精品

本科毕业设计（论文）

单相电子式预付费电度表研究

燕山大学毕业设计（论文）任务书

学院：

里仁学院系级教学单位：

电力系统及其自动化系

学

号

0912********

学生

姓名

王超

专业

班级

里仁电力09-1

题

目

题目名称

单相电子式预付费电度表研究

题目性质

1.理工类：

工程设计（）；工程技术实验研究型（√）；

理论研究型（）；计算机软件型（）；综合型（）

2.管理类（）；3.外语类（）；4.艺术类（）

题目类型

1.毕业设计（√）2.论文（）

题目来源

科研课题（）生产实际（）自选题目（√）

主

要

内

容

1.分析课题研究的意义，根据要求给出电子式预付费电度表的电能计量方案和IC卡计量方案

2.分析硬件电路（单片机系统构造，地址分配，输入输出通道等）

3.给出硬件相关参数及设计（处理器选择，程序及数据存储器扩展，I/O扩展，显示电路，定时电路等）

4.系统调试

基

本

要

求

1.遵守毕业设计期间的纪律，按时答疑；

2．独立完成设计任务，培养基本的科研能力；

3．设计说明书一份（不少于2万字），A1图纸一张；英文资料翻译不少于3千字；说明书要求条理清晰、文笔通顺，符合毕业设计撰写规范的要求；论文、图纸中的文字符号符合国家现行标准；

参

考

资

料

在校园网中国期刊全文数据库上查找并阅读相关资料10篇以上，外文文献一篇以上。

周次

第1～4周

第5～8周

第9～12周

第13～16周

第17～18周

应

完

成

的

内

容

总体设计，资料分析

系统设计，主程序设计

子程序设计

调试总结

论文答辩

指导教师：

赵立兴

职称：

讲师2013年12月31日

系级教学单位审批：

年月日

摘要

飞速发展的电力工业对电能的计量与管理提出了更高的要求:

先付费、后用电，实施分时电价，实现自动抄表和收费等。

IC卡预付费电子电能表应运而生，能够满足上述要求。

单相电子式预付费电度表和传统的电度表相比，能实现从电能数据采集、传输到处理的自动化，它克服传统人工抄表模式的低效率和不确定性，能推进电能管理的现代化。

单相电子式预付费电能表的设计是基于AT89C52单片机为核心来实现的，该毕业设计完成的硬件电路有复位及晶振、计量、显示、IC卡接口、电能存储器、掉电检测等电路的设计；程序部分实现了初始化子程序、计量子程序、显示子程序等子程序的设计。

系统中使用SM9903作为计量芯片，并通过存储IC卡AT24C01作为电管部门与用户连接的桥梁，来存储由售电管理系统写入的电量值等。

单相电子式预付费电度表不仅具有电能计量、预付费等功能，并且具有接口简单、结构紧凑、计量准确、精度高等特点。

关键词　单片机AT89C52；计量芯片SM9903；IC卡AT24C01；预付费；电度表

Abstract

Therapiddevelopmentofpowerindustryforelectricalenergymeasurementandmanagementputforwardhigherrequirements:

electricity,afterpaid,firstimplementationoftime-sharingelectricity,automaticmeterreadingandbilling,etc.Arisesatthehistoricmoment,ICcardprepaidelectronicwatt-hourmetercanmeettheaboverequirements.

Comparedwiththetraditionalmeter,Single-phaseelectronicprepaymentmetercanachievedataacquisition,transmissionandprocessingautomation,whichovercomesinefficiencyanduncertaintyofthetraditionalmanualmeterreadingpattern.Powermanagementcanpromotemodernization.TheSingle-phaseelectronicprepaymentmeterisbasedonAT89C52.Thedesignofhardwarecircuitpartialcompletionofthemeasurementcircuit,crystalreductionanddisplaycircuits,ICcardinterface,energymemory,power-faildetectioncircuitdesign;proceduresforachievingsomeoftheinitializationsubroutine,thesubroutinemeasurement,thesubroutineshownsuchsubroutinedesign.SM9903systemusedasameasurementofchips,andmemoryICcardAT24C01aselectricityandregulatorydepartmentsandusersconnectingtothebridge,tobesoldbythestoremanagementsystemintothevalueofelectricity.

Single-phaseelectronicPrepaymentMeterisnotonlyusedformetering,prepaidexpenses,italsohasasimpleinterface,compactstructure,Measurementaccuracy,andhighprecisioncharacteristics.

Keywords：

MCUAT89C52；measurementchipSM9903；ICCard；AT24C01；prepayment；PowerMeter

第1章绪论

1.1课题背景

1.1.1课题的来源及意义

老式的电度表大都灵敏度差、测量精度低、易受电磁干扰，并且大量非线性元件的使用，增加了电网高次谐波，其电压电流并非标准正弦波，因而导致误差增大，测量精度下降。

特别是当波形畸变较大甚至不能正常工作。

这种情况是不承担超重负荷功率测量[1]。

为了改变这个状态，也为了改善用电量不均衡的现象、调节负荷曲线、合理利用电能，国内部分省市的供电部门已开始逐步推广使用多费率电能表、电子式多功能测量仪表、IC卡预付费电表、基于AD的电能自动测量系统、基于单片机的电能自动测量系统、这一系列电表的设计是促进均衡用电的一种经济有效的方式。

电度IC卡预收费系统是为了满足科学技术的进步和社会生产力的发展而研制的，具有使用之前预先收费、用电管理现代化和分时间段计费等功能的新型电度表[2]。

IC卡预付费电度表是以IC卡作为电能量值数据传输媒介，在电度表（电子式电度表或机械式电度表）中加入负荷控制部分等功能模块，从而实现电量抄收和电量结算功能的智能型电度表。

采用IC卡电度表后，可以改变现有的管理和收费模式，使得更加快捷有效。

用IC卡实现预付费，实现先付费后用电，IC卡结算的管理模式，使电费收取更加方便及时，减少欠交，迟交的现象。

它避免过多的现金交易出现的纠纷，减轻了工作人员的工作手续和强度，而且，供电公司建立了用户信息管理系统，存储在IC卡内，保证一户一卡，信息系统里有完善的财务核算系统，实现了科学管理，使工作人员的日常工作实现自动化，按照管理系统流程开展工作，减少出错概率，更加科学化，自动化，提高了公司服务质量，增强公司的市场竞争力。

另一方面，IC卡电度表的IC卡缴费功能更便于用户日常查询，及时了解自家用电情况[3]。

1.1.2电度表的发展

电表作为电力测量工具,广泛用于国民经济各部门。

最初,使用机械感应

电度表。

它有更多的功耗,重,需要手工抄表,不防窃电、低性能的缺点[3]。

随着微电子技术的迅速发展,单片机（MCU）和大规模集成电路广泛应用于电能计量领域,提高了仪表的技术水平和性能，然后出现了各种各样的电力仪表，如:

单相电子式复费率电度表、单相电子式预付费电度表、三相电子式多功能电度表、三相电子式预付费电度表等[4]。

他们根据不同的应用环境,以及用户所需要的功能的不同，在国民经济中分别扮演重要的角色。

目前，预付费电表发展到今天，已经有很多的集成技术，以提高智能化程度，未来甚至可能成为一个智能数据终端，可以与电力供应公司、用户进行人际沟通[5]。

按照国家电网公司的新标准的要求，除了具有测量，最基本的预付费控制功能，对电气安全的要求更加重视，操作方便等优点。

单相电子式预付费电度表也日趋成熟，在引进和利用国外先进的技术和工艺，并随着科学技术的飞速发展，单相电子式预付费电能表将技术和先进的技术和高可靠性的特点更成熟的呈现在用户面前[6]。

1.1.3IC卡国内外发展现状

IC卡又称集成电路卡，是1974年一名法国新闻记者发明的。

95年之前IC卡电表多为可擦除存储芯片（EEPROM）或一般存储卡，以93C46和24C01为主；95年后以存储卡和逻辑加密卡为介质出现了大范围使用IC卡表的状态；98年后使用以CPU卡和ESAM模块方式为加密介质的IC卡表并逐渐向CPU卡和ESAM模块方式过渡。

随着国内各个行业服务意识的增强，IC卡技术的发展越来越迅速，在居民用户日常生活中，IC卡技术的应用越来越广泛[7][8]。

尤其是在相关的计量表计中，例如电表、燃气表、水表、暖气表，IC卡技术的应用已经很成熟了。

目前，很多居民区都已经开始采用IC卡来数据管理，包括抄表、收费、控制，这使IC卡表成为目前国内应用技术发展的一个亮点。

IC卡预付费电度表是以IC卡作为电能量值数据传输媒介，在电度表（电子式电度表或机械式电度表）中加入负荷控制部分等功能模块，从而实现电量抄收和电量结算功能的智能型电度表。

非接触式IC卡又称射频卡是国外近几年发展起来的新技术它成功地将

IC卡技术和射频识别技术结合起来，解决了无源和免接触的难题。

射频卡与读写器间无机械接触，不需专门的供电电源，从而避免了接触故障；表面无裸露芯片，使用时没有正反面之分，可防水，且不易产生静电击穿及弯曲损坏等问题[9]。

总之，非接触式IC卡具有可靠性高、使用方便、操作速度快等特点。

1.1.4单相电子式预付费电度表的研究意义

长期以来，我们使用的是机械感应式电度表，它具有笨重、耗电多、需要人工抄表，防窃电性能低、需要手工抄表等缺点。

随着微电子技术的快速发展，单片机（MCU）和电源广泛用于测量领域的大规模集成电路，其技术水平和仪表的性能得到了长足的发展。

电能计量是现代电力营销系统的一个重要组成部分，电能计量系统，可以实现数据的采集，从电能到加工自动化传输，它克服了传统的人工抄表方式和不确定性的低效率，可以促进能源管理现代化[10]。

现在高等院校的学生公寓，一般对学生用电实行敞开供应，用电收费。

因此，新建的学生公寓应对每一个房间均装有电能表或