智能电度表控制系统的设计

题目：智能电度表控制系统的设计

一、大作业摘要

关于我设计的智能电度表控制系统，是我基于简化电费缴纳程序以及便利日常生活的理念，运用自动化、无线传输等技术所进行的一次革新设计。其自动化主要体现在两个方面。一即自动计费\报警功能，根据用户的用电情况自动计算本月费用，并对用电量及剩余费用进行显示，使用户随时清楚用电状况。并且，在此基础上增加报警功能，及时提醒用户剩余费用不足，避免突然停电带来的不便。二即自动断电功能，当用户用电额度超过设定额度一定数值后，系统将会自动停止供电。此功能能够减少人工使用，进而降低成本，达到利益的最大化。再者，为了开发出智能电度表控制系统更大的使用价值，当剩余费用低于某个预先设定值时，系统开起自动报警功能，同时，它会自动给用户预留手机号码发送缴费提醒短信。脱离了一般电度表需要人工主动查阅用电情况的局限，进入了高度自动化，彻底摆脱人工成分的革新领域。二、设计的背景、目的和意义1、不需要人工抄表，有利于现代化管理。IC卡电表的使用避免人工抄表上门收费给客户带来的诸多不便，且历史购电数据均可以保存，便于客户查询。2、充分体现了电力的商品属性。实行先买电后用电，客户可以根据自己的实际需要有计划地购电、用电，不会因欠费而发生滞纳金，增加不必要的开支。3、解决了收费难的问题。能很好地解决零散居民客户、临时用电客户、经常欠费客户的收费问题。4、预购电量;IC卡传递数据，实现数据回读，包括：回读总电量，剩余电量，表内累积购电量，总购电次数等信息。5、超负荷报警断电、剩余电量报警，提醒用户及时购电。四、确定输入和输出变量输入信号：clock时钟，reset复位，shuaka刷卡输出信号：baojing报警，smg_out数码管8位输出，smg_en数码管四位输出4位使能数码管控制选择四个数码管哪个输出，8位数码管控制输出数据，选通时，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。三、设计任务及要求接受到输入信号后，能够自动开始计费。在余额不足10元时，能够报警通知用户。在已经欠费10元时，会自动切断电源停止供电。按下复位键时，自动回归初始状态。六、输入和输出变量对应部件说明inputclk;//时钟信号inputreset;//复位信号，接可以按下去的按键inputshuaka;//刷卡信号，接上下扳动的按键outputbaojing;//报警信号，0--报警，1--不报警output[7:0]smg_out;//数码管8位段选输出output[3:0]smg_en;//数码管4位片选输出数码管为共阳极动态数码管五、确定输入状态clock时钟接时钟振荡器shuaka高电平开始工作reset低电平需恢复时才接高电平七、整体设计框图state1:初始状态（断电）state2:工作状态,计费state3:余额不足10报警状态state4:余额为-10停止工作state5:刷卡重新进入工作，接上次度数记录八、状态机设计（状态转换图）input1:刷卡state1:断电状态input2:余额小于10state2:计费工作状态others:按下reset键state3:报警状态input1丨input2:余额小于-10元九、方案论证方案1：基于verilog原理实现方案2：基于单片机原理实现确定选择方案1，理由是verilog语言简便，使用Verilog描述硬件的基本设计单元是模块，将复杂的功能模块划分为低层次的模块，提高效率。十、状态机设计（状态编码）modulecontrol(clk,reset,shuaka,smg_out,smg_en,baojing);inputclk;//时钟信号inputreset;//复位信号，接特别高的按键inputshuaka;//刷卡信号，接扁一点的按键outputbaojing;//报警信号，0--报警，1--不报警output[7:0]smg_out;//数码管8位段选输出output[3:0]smg_en;//数码管4位片选输出regr_baojing;//报警寄存器regis_en;//内部使能信号parametert1ms=50000;//计时1ms，50Mhz时钟下,,,,(1/50M乘上t1ms=0.001)parametert1s=500;//计时500ms,50Mhz时钟下parametersmg_en1=4'b0111;//使能数码管1parametersmg_en2=4'b1011;//使能数码管2parametersmg_en3=4'b1101;//使能数码管3十、状态机设计（状态编码）reg[15:0]count_1ms;//1ms计时always@(posedgeclkornegedgeresetornegedgeshuaka)beginif(!reset||!shuaka)count_1ms<=0;elseif(count_1ms==t1ms)count_1ms<=0;elsecount_1ms<=count_1ms+1'b1;endreg[9:0]count_1s;regclk_ge;//500ms计时always@(posedgeclkornegedgeresetornegedgeshuaka)beginif(!reset||!shuaka)十、状态机设计（状态编码）parametersmg_en4=4'b1110;//使能数码管4parametersmg_xiaoying=4'b1111;//让数码管消影reg[7:0]smg_data[9:0];//将4位1转换成数码管的8位1.initialbeginsmg_data[0]=8'h03;//数码管的编码，对应数字0-9,和小数点（代表负号）smg_data[1]=8'h9f;smg_data[2]=8'h25;smg_data[3]=8'h0d;smg_data[4]=8'h99;smg_data[5]=8'h49;smg_data[6]=8'h41;smg_data[7]=8'h1f;smg_data[8]=8'h01;smg_data[9]=8'h09;smg_data[10]=8'h02;smg_data[11]=8'h9e;end十、状态机设计（状态编码）ge<=0;clk_shi<=1;endelseif(is_en)beginge<=ge+1'b1;clk_shi<=0;endcase(ge)4'b0000,4'b0010,4'b0100,4'b0110,4'b1000:clk_bai<=0;4'b0001,4'b0011,4'b0101,4'b0111,4'b1001:clk_bai<=1;endcaseendendreg[3:0]ge;//计时器的个位显示用电量显示十、状态机设计（状态编码）begincount_1s<=0;clk_ge<=0;endelseif(count_1s==t1s)begincount_1s<=0;clk_ge<=1;endelseif(count_1ms==t1ms)begincount_1s<=count_1s+1'b1;clk_ge<=0;end十、状态机设计（状态编码）regclk_bai;always@(posedgeclk_shiornegedgereset)beginif(!reset)shi<=0;elseif(shi==4'd9&&is_en)shi<=0;elseif(is_en)shi<=shi+1'b1;endreg[3:0]bai;//计时器的百位显示余额显示regclk_qian;always@(posedgeclk_baiornegedgeresetornegedgeshuaka)begin十、状态机设计（状态编码）endreg[3:0]ge;regclk_shi;//计时器的十位显示用电量显示always@(posedgeclk_geornegedgereset)beginif(!reset)beginge<=0;clk_shi<=0;clk_bai<=0;endelsebeginif(ge==4'd9&&is_en)begin十、状态机设计（状态编码）if(!reset||!shuaka)beginbai<=4'd0;clk_qian<=0;endelseif(bai==4'd0)beginif(qian==4'd0)bai<=4'd1;elsebai<=4'd9;clk_qian<=1;endelsebegin十、状态机设计（状态编码）clk_qian<=0;if(qian==4'd10)bai<=bai+1'b1;elsebai<=bai-1'b1;endendreg[3:0]qian;//计时器的千位显示余额显示always@(posedgeclk_qianornegedgeresetornegedgeshuaka)beginif(!reset||!shuaka)qian<=4'd6;elseif(qian==4'd0)qian<=4'd10;else十、状态机设计（状态编码）if(qian==4'd10)qian<=4'd11;elseif(qian==4'd11)qian<=4'd6;elsebeginqian<=qian-1'b1;endendreg[7:0]r_smg_out;//数码管显示程序reg[3:0]i;reg[3:0]rsmg_en;reg[9:0]count;regis_en2;always@(posedgeclkornegedgereset)十、状态机设计（状态编码）beginif(!reset)count<=0;elseif(is_en2)count<=count+1'b1;elsecount<=0;endalways@(posedgeclkornegedgereset)beginif(!reset)beginrsmg_en<=4'hf;r_smg_out<=8'hff;i<=0;十、状态机设计（状态编码）is_en2<=0;endelsecase(i)//每一个数码管的扫描都分为4步，1.消影，2.输出数据位，3.使能对应的数码管，4.延迟，消影4'd0:beginrsmg_en<=smg_xiaoying;i<=i+1'b1;end4'd1:if(count==10'd50)beginr_smg_out<=smg_data[ge];i<=i+1'b1;is_en2<=0;endelseis_en2<=1;4'd2:beginrsmg_en<=smg_en1;i<=i+1'b1;end4'd3:if(count==10'd1023)beginr_smg_out<=8'hff;i<=i+1'b1;is_en2<=0;endelseis_en2<=1;4'd4:beginrsmg_en<=smg_xiaoying;i<=i+1'b1;end十、状态机设计（状态编码）4'd5:if(count==10'd50)beginr_smg_out<=smg_data[shi];i<=i+1'b1;is_en2<=0;endelseis_en2<=1;4'd6:beginrsmg_en<=smg_en2;i<=i+1'b1;end4'd7:if(count==10'd1023)beginr_smg_out<=8'hff;i<=i+1'b1;is_en2<=0;endelseis_en2<=1;4'd8:beginrsmg_en<=smg_xiaoying;i<=i+1'b1;end4'd9:if(count==10'd50)beginr_smg_out<=smg_data[bai]-1'b1;i<=i+1'b1;is_en2<=0;endelseis_en2<=1;4'd10:beginrsmg_en<=smg_en3;i<=i+1'b1;end4'd11:if(count==10'd1023)begin十、状态机设计（状态编码）elseis_en2<=1;4'd12:beginrsmg_en<=smg_xiaoying;i<=i+1'b1;end4'd13:if(count==10'd50)beginr_smg_out<=smg_data[qian];i<=i+1'b1;is_en2<=0;endelseis_en2<=1;4'd14:beginrsmg_en<=smg_en4;i<=i+1'b1;end4'd15:if(count==10'd1023)beginr_smg_out<=8'hff;i<=i+1'b1;is_en2<=0;endelseis_en2<=1;endcaseend十、状态机设计（状态编码）regis_en3;