基于单片机最小系统下电网数据采集设计.doc

基于单片机最小系统下电网数据采集的设计 作 者 指导教师 摘要：系统根据居民小区用电负荷的特点，利用单片机实行对用户的用电情况进行集中计量、集中管理和智能控制，并且利用串口通信技术完成上位机和下位机的数据传输与交换。论文对多用户用电计量方式与如何实现用电的智能控制进行了说明，对电能的采样、计量原理、开关控制以及数据显示进行了分析，完成了主要硬件电路的设计和参数的选择。经调试，系统能满足设计目标，满足居民小区用电管理要求。 关键词: 采样 单片机 电能计量 电压 Bedroom electricity management system design wisdom Abstract: According to the characteristics of electricity burden in students’ apartment, the system makes use of damping to centralize measurement and management and intelligent control to the electricity circumstance of the user and also uses the communication technique to transmit and exchange data between the host computer and the slave microprocessor. The thesis gives an introduction to the calculate way of electricity to multi-user and the realization of intelligent control to power using, and an analysis to the sampling, measurement principles of electricity, switch control and data display, so that it completes the design of circuit of the main hardware and the selection of the parameter. The system can satisfy the requirement f electricity management in students’ apartment which is the design target after the debug. Keywords: sampling Champing power-measuring Voltage 目 录 1 绪 论 4 1.1 引 言 4 1.2 居民用电管理系统简介 4 2 系统实现原理及主要技术指标 2 2.1系统的基本构成 2 2.1.1 电量采样模块 2 2.1.2 电压采样模块硬件部分 2 2.1.3 电压采样模块软件部分 4 2.1.4 单片机数据处理模块 6 2.1.5 计量显示模块 6 2.1.6 控制/保护模块 6 2.1.7 上位机控制模块 6 2.2 系统主要功能及技术指标 6 2.2.1 系统主要功能 6 2.2.2 主要技术指标 7 2.3 系统主要结构特点 7 3 功能电路的实现与分析 7 3.1 计量/控制电路的原理分析 7 3.1.1 功能需求 7 3.1.2 电能计量原理与分析 7 3.1.3 控制保护电路设计与分析 7 3.2 单片机数据处理电路设计 10 3.2.1 单片机的组成及结构 10 3.2.2 存储器的结构 12 3.2.3 定时器 12 3.3 显示电路的设计 13 3.3.1 74HC595A芯片的工作原理 13 3.3.2 显示电路的设计与分析 14 4 系统软件设计与分析 16 4.1 主程序设计 16 4.1.1 主程序工作过程 16 4.2 显示程序设计 18 4.2.1 功能要求 18 4.2.2 显示缓冲区更新子程序 18 4.2.3 显示程序流程 18 4.3 计量程序设计 19 4.3.1 功能要求 19 4.3.2 计量程序流程图 19 4.4 负荷识别控制程序设计 20 4.4.1 工作过程 20 4.4.2 工作原理 20 4.4.3 程序流程图（图4-4） 21 5 总结与展望 22 5.1 设计总结 22 5.2 设计展望 22 致 谢 23 参 考 文 献 24 附录：总体