智能化测控应用系统设计报告-智能电表的设计.doc

目 录 1.前言 2 1.1.概述 2 1.2.智能电表的现状 2 1.3.智能电表的原理 3 1.4.智能电表的特点 3 2.总体方案设计 5 2.1电表设计方案的探讨 5 2.2机电一体式智能电表的设计 5 2.3全电子式（基于ATT7022B的智能电表的设计） 6 2.3.1.电能计量芯片ATT7022B的功能及结构 6 2.4方案的选择 7 3.单元模块设计 8 3.1.电压电流采样输入模块功能介绍及电路设计 8 3.1.1 在信号采样、输入电路设计中应注意的几点问题 9 3.2.电源模块功能介绍及电路设计 9 3.3.ATT7022B处理模块功能介绍及电路设计 10 3.4.STC89C51单片机模块功能介绍及电路设计 13 3.5.LCD显示模块功能介绍及电路设计 14 3.6 ATT7022B的相关介绍 15 3.6.1功能简介 15 3.6.2芯片特性 16 3.7.STC89C51的相关介 18 3.8.LCD显示模块的相关介绍 19 3.8.1 LCD模块 19 3.9.三端稳压集成电路7805 21 3.9.1 7805概述 21 3.10.晶体振荡器 22 4软件设计 24 4.1 软件校表 24 4.2 软件校表应用 25 5.系统功能、指标参数 31 5.1系统能实现的功能 31 5.2系统指标参数测试 31 5.3校表参数 33 6.结论 37 7. 设计总结与心得体会 38 8. 参考文献 39 附录1：相关设计图 40 1.前言 1.1.概述 随着国民经济的不断发展,电力已经成为国家的最重要能源。就民用电力来说,由于人民物质生活的极大丰富,生活质量迅速提高,对电力的需求也越来越大。但是,当前居民用电的管理过于落后,居民用电管理收费多年来一直采用先用电、后抄表、再付费的传统作业方式。居民用电绝大多数实行“分表制”,即若干集中居住的家庭(一个居住单元或若干居住单元的集合)使用一个总的电表,每户装一个分电表,电力部门抄表员抄收总电表的电量,作为居民交付电费的依据。 　　居委会或物业管理部门还需去抄取各家电表的读数,按比例收取电费。这种用电管理模式,给居民带来诸多不便,而且增加了管理人员的工作。据统计,仅电力部门的抄表队伍人数就数以万计,且人为方式弊端多,工作效率低,给管理部门造成了人力、物力、时间上的极大浪费。为了适应社会的需要,保证用户安全、合理、方便地用电,对传统的电表和用电的管理模式进行改造,使之符合社会发展的需要就显得很有必要。 　　长期以来,我国生产的为感应式机械电度表,几十年来不得不采用人工抄读电表的原始方式。目前全国大部分电力公司、电业局完成了用电营业计算机管理系统的开发和应用。但作为用电管理最重要也是最基础的用电数据仍采用原始落后的人工抄收的方法,不但劳动强度大、效率低,而且还会存在抄表不到位、估抄、漏抄、错抄、错算及抄表周期长等问题,对窃电的防治更无从谈起。在社会走向信息化,网络化,电力系统大踏步现代化的今天,手工抄表更是与无人值班等高度的自动化形成了鲜明对比,成为制约供电系统现代化管理的一大障碍。就系统的完整性而言,电力系统从发电,配电,传输一直到区域变电所已基本实现网络化管理,而唯独用户终端没有和网络连接上,造成了系统的不完整,直接或间接的影响了系统潜能的发挥。 正是由于以上背景,智能电度表应运而生。所谓智能电表,就是应用计算机技术,通讯技术等,形成以智能芯片(如CPU)为核心,具有电功率计量计时、记费、与上位机通讯、用电管理等功能的电度表。目前,国内智能电度表从结构上大致可分为机电一体式和全电子式两大类。机电一体式,即在原机械式电度表上附加一定的部件,使其既完成所需功能,又降低造价且易于安装,一般而言其设计方案是在不破坏现行计量表原有物理结构,不改变其国家计量标准的基础上加装传感装置变成在机械计度的同时亦有电脉冲输出的智能表,使电子记数与机械记数同步,其计量精度一般不低于机械计度式计量表。这种设计方案采用原有感应式表的成熟技术,多用于老表改造。全电子式则从计量到数据处理都采用核心的电子器件,从而取消了电表上长期使用的机械部件,与机电一体化电度表相比具有电表体积减小,可靠性增加,更加精确,耗电减少,并且生产工艺大大改善,不必只在原有意义上的专业电度表厂生产等优越性,最终会取代带有机械部件的计量表。传统的电表可以分为单向机电式，单向电子式，多向机电式，多向电子式。电子式智能电表,是在电子式电表的基础上,近年来开发面世的高科技产品,它的构成、工作原理与传统的感应着很大的差别。感应式电表主要是由铝盘、电流电压线圈、永磁铁等元件构成,其工作原理主要是通过电流线圈与可动铅盘中感应的涡流相互作用进行计量的。而电子式智能电表主要是,其工作原理是先通过对用户供电电压和电流的实时采样,再采