基于单片机的三相多功能电能表设计.doc

中国分类号： 密级： UDC： 编号： 毕 业 设 计 设计题目名称：三相多功能电能表设计 学生姓名：严亮 专业名称：______________________ 班 级：______________________ 学 制：______________________ 学 号：______________________ 学历层次：______________________ 指导教师：______________________ 评阅人：_____________________ 论文（设计）提交日期： 2014 年 5 月 31 日 论文（设计）答辩日期： 2014 年 6 月 5 日 江苏建筑职业技术学院  摘 要 如今，社会在高速的发展，居民和工厂用电也越来越多，因此电能就慢慢的成为人们现实生活中不可缺少的部分，所以我就想设计一个多功能的电能表来适应人们的需求。本文所设计的电能表除了能提高测量精度，能正常平稳的运行，并且还能实现分时测量，实时监测，还可以高效的利用电能，给用户营造一个公平的用电环境。 首先阐述了多功能电能表的发展近况及它的基本原理，并给出了课题的总体方案，在此基础上再进行软件电路的设计，采用了模块化设计的方法，来实现按键显示、红外通讯、异常检测及记录等功能；在硬件设计方面，包括通信接口单元、显示单元、计量单元等,本三相多功能电能表拥运行稳定、可靠性高和抗干扰能力强等优点，将适应电力市场的须求，这是必然趋势。 关键词：电能计量，时钟芯片，多功能电能表  第1章 绪论 1.1基于课题的研究背景 现代生活越来越离不开电，所以电能成为人们生活中不可缺少的部分。电能表是经济结算和计量电能的主打工具，它的准确度与国家和用户的经济利益息息相关。 近几年，高可靠性的元器件和大规模集成电路等被普遍的在应用在电能表上，越来越多的人力物力被投入进去，使得电子式电能表的功能越来越强大、寿命愈来愈高，市场占有率也越来越高，其中三相电子式电能表将获得更多的市场份额，并逐渐能使供用电管理的微机化和自动化变为为现实。本次课题就是基于由于这种背景设计的。1.2 电能表的进程和现状 1.2.1 感应式电能表 目前广泛使用的是根据感应电流的金属盘的原理在交变磁场及磁场成形力和能量计的设计。感应式电能表具备以下特点：制造简单，价格低廉，可靠性好和整修方便，所以现在大部分发展中国家仍然使用感应式电能表来进行计量工频电能。 1.2.2 关于机电一体式电能表的简介 由于计算机技术和微电子技术的迅速发展，越来越多的人开始运用，所以基于感应电能表的机电一体化电能表就在此背景下应运而生。电能表的工作原理是感应电能表测量机构作为一个工作组，微处理器处理，测量电能脉冲，以实现功率测量。这类电能表具有独特的特性--感应式测量机构配以脉冲发生装置，所以也被人们称为机电脉冲式电能表。这种电能表积极推动了精准的实时价格、单位电价制度的实施也并被广泛应用。 1.2.3 电子式电能表 机电脉冲式电表是通过其感应式测量机构来测量电压电流，因此它有它的缺点。乘法器实现功率和电能的测量主要用于电能计量，电能采样和AD转换是在一块集成芯片上完成的。功率是U与I的乘积，电能是功率对时间的比率。 1.2.4 多功能电能表的发展 因为电子电能表比机械表有很多优势，所以电子电能表在市场上的份额越来越高，而机械表在在通信方面有不可弥补的不足，所以在市场占有份额越来越少，在自动化抄表上也很难有发展。但是机电一体式电能表虽然在任何时间能进行电能信息的远程通信的功能，但是也有很多缺点，如频率，有功和无功功率等，除了实现多速率的测量也很困难，比较难弄。虽然在电子式电能表上可以实现预付费的功能，但由于安全和国家的其他方面不主张使用电力，宽范围的能量计。 由于需求所在和社会发展，电能计量技术的发展将向着智能化、多功能及网络化等方向进行发展。如今，在信息化程度较高的社会，电能计量和管理技术将扮演一个重要的角色，越来越多的家庭将会领略它的风采。 1.3主要内容 本文研究关于三相电能专用计量芯片--ATT7022B的多功能电能表的课题。本设计是以MCU为控制单元，外围电路则由相适应的芯片以及专用器件来实现，结构也比较简单，但是整个芯片的体系结构必须满足电能表的设计所需要的要求，嵌入式资源配置也必须达到这个要求才行。独特的计量芯片构成了计