单相电子式预付费电度表的设计()开题报告.doc

毕业设计（论文）开题报告 机械工程学院 系（院） 20 13 届题 目 单相电子式预付费电度表的设计 课题类型 设计 课题来源 其它 学生姓名 学 号 专 业 年级班 指导教师 职 称 填写日期： 2013 年 04 月 03 日一、本课题研究的主要内容、目的和意义本论文主要研究单相电子式预付费电度表，单相电子式预付费电度表系统主要包括电能计量系统和预付费系统。分别对电能计量、预付费系统、控制电路、显示、IC卡接口等方面进行了深入研究，并增加采用IC卡付费和掉电保护功能。电能计量系统主要应完成电能测量功能；预付费系统主要是利用IC卡实现先付费，再用电。本设计是利用单片机作为控制器的单相电子式预付费式电度表，并且微控制器和大规模集成电路在电能计量领域得到广泛应用，也使的这一设计更加合理化。同时，它具有接口简单、结构紧凑、可靠性高、稳定性好等特点。作为一种智能化的家居电器，它主要作用：替代了机械式感应电度表，用于小范围家庭或学校的电能消耗的测量，给人们生活带来了诸多的便利，这无疑促使它在现在的生活节奏中更具有优势。电能计量是现代电力营销系统中的一个重要环节，电能计量系统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，能推进了电能管理现代化。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其他形式的电能计量装置来实现学生买多少就用多少电。 二、文献综述 电度表作为电能计量工具，在国民经济各部门中得到广泛应用。最初,使用的都是机械式感应电度表，它具有耗电多、笨重、需要手工抄表、不防窍电、性能低等缺点。随着微电子技术的迅猛发展，微控制器（单片机）和大规模集成电路在电能计量领域的广泛应用，使电度表的技术水平和性能得到长足发展。既而出现了各种各样的电度表，如:单相电子式预付费电度表、单相电子式复费率电度表、单相电子式多功能电度表、三相电子式预付费电度表、三相电子式复费率电度表、三相电子式多功能电度表等等。它们根据不同的应用环境，以及用户所需要功能的不同，在国民经济中分别发挥着重要的作用。随着社会生产力的发展和科学技术的进步，电度IC卡预收费系统提出了使用之前预先收费，分时间段计费，用电管理现代化等要求。它包括电度与收费数据库管理系统，IC卡（用户持有），智能IC卡预收费电度表三部分。现已出现了接触时卡与收费电度表，它使收费从手工计价，人工抄表转变为用户持卡购电，实现了电费收缴管理自动化，但他不能解决无原盒面接触等问题随着IC卡技术的不断发展以及国内相关行业服务意识的提高，居民日常生活也开始广泛使用IC卡技术。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93和为主；年后以存储卡和逻辑加密卡为介质，出现了大范围使用卡表的状态；年后使用以卡和模块方式为加密介质的卡表并逐渐向卡和模块方式过渡。目前，单相电子式预付费电度表正处于完善成熟阶段，随着不断引进和采用国外先进技术与工艺，以及随着科技的迅速发展，单相电子式预付费电度表将以更加成熟的技术和先进的特色工艺及高可靠性呈现在用户面前 并且，现在的电度表已经走向全自动化，智能化。这种设计使人们的生活跟家简单方便，不但有利于人民，还节省人工作量。三、拟采取的研究方法（方案、技术路线等）和可行性论证预付费电度表的设计主要内容包括电能计量系统设计和预付费系统设计两方面的内容。但是为了描述的方便，本次设计从整体上进行考虑，具体分硬件设计和软件设计等两个方面进行讨论。1硬件设计预付费电度表根据设计任务的需要，其硬件电路主要包括电能计量电路、控制电路、显示电路、IC卡接口、电能存储器、掉电检测和电源等模块。电能计量电路：采用电子电度表专用集成电路SM9903。芯片内部包含了模拟乘法器、电压N频率转换器、VFC、计数器（分频器）及控制逻辑。控制部分为整个电能表的心脏，实现电能脉冲、掉电信号、IC卡信号、串行EFPROM数据的采集和读写，完成显示驱动模块的控制和继电器的驱动等功能。显示电路：采用液晶显示，其特点是显示内容丰富，功耗小，可靠性高，电路简单。IC卡接口电路：采用Atmel公司的存储IC卡AT23C01,用于存储由售电管理系统写入密码、卡号、电度数等。2软件设计硬件是系统的基础，则软件是系统的灵魂。本次设计主要是通过对单片机进行编程，实现上述硬件电路的功能。单相电子式预付费电度表的程序采用模块化设计，根据硬件电路的各个模块的功能，针对各个功能进行编写，最后整合各模块，成为一个完整系统事先预定功能，其主控制框架如下图。单片机控制模块是基于51系列单片机，采用C语言编写程序，从各模块读取数据，同时根据修正后的数据计算功率，电压，电流功率因数的参数，并计算出统计量转换后在控制其他模块，实现预定功能。C语言具有良好的模块化，易于阅读和维护，用C语言编写的程序有很好的可移植性，功能化的代码能够很方便从一个工程移植到另一个工程，从而大大减少了开发时间，是程序员减少了对硬件进行操作的频率。开 始初始化是否有卡插入卡操作是否有键按下读键值显 示YYNN四、预期结果（或预计成果） 解决各项问题后，电度表能正确累计，显示用户耗电数，具有限量供电功能；具有过载保护功能；具有保密功能，保证一卡一户；具有掉电功能使停电时表中数据可靠保存，可以对系统可靠，稳定的控制。五、研究进度安排3.43.24： 调研，文献检索，制定技术方案，撰写开题报告 3.25 4.15：系统硬件设计 4.165.1： 系统软件设计 5.25.8： 系统的调试仿真 5.9 5.19：撰写毕业论文 5.205.26：准备和进行毕业论文答辩 六、主要参考文献1 王有绪，许杰，李拉成.PIC系列单片机接口技术及应用系统设计M,北京航空航天大学出版社，2000.10.2 谷树忠，闫胜利.Protel 2004实用教程原理图与PCB设计M,电子工业出版社,2005.2.3 沙占友.智能传感器系统设计与应用M, 电子工业出版社,2004.6.4 丁元杰.单片微机原理及应用M,机械工业出版社2005.7.5 孙育才，王荣兴，孙华芳.ATMEL新型AT89S52系列单片机及其应用M,清华大学出版社，2005.1.6 王幸之，钟爱琴，王雷，王闪.AT89系列单片机原理与接口技术M,北京航空航天大学出版社，2004.5.7 EMBEDDED CONTROL HANDBOOK，Microchip Tecknology Inc.,1994/1995.8 MICROCHIP ECHB UPDATE I，Microchip Tecknology Inc.,1994/1995.9 D.E.Johnson,J.L.Hilburn,and J.R. Johnson.Basic Electric.Circuit Analysis,1993.10 杨泽清.电子信息专业英语M,机械工业出版社，2002.11 唐晓泉 李勇.电子技术应用M 199612 康光华，陈大钦.电子技术基础模拟部分M,高等教育出版社，2004.5.13 许立梓，何小敏，陈玮，高明琴.微型计算机原理及应用M,机械工业出版社，2003.1.14 张友德，赵志英，涂时亮.单片微机原理与、应用与实验M,复旦大学出版社，2003.15 周名德.微机