三相多功能能表毕业论文.doc

摘要 随着我国经济的飞速发展，电能消耗日益增加，电能成为现代社会国民经济和人民生活的重要保障。本文所设计的新型多功能电子式电能表除了提高计量精确度外还实现了分时计量、对异常情况进行实时监控并记录事件等功能；可提高电能的合理利用，为用户提供公正、公平的用电环境。 论文首先综述了多功能电子式电能表的发展现状及电能测量的基本原理，然后给出了系统的设计目标和总体方案，并按功能进行了各个硬件电路单元的设计，包括电源单元、计量单元、功能管理单元、显示单元、通信接口单元等。在软件设计方面，采用模块化软件设计方法实现了有功和无功的能量分时计量、RS485通讯、红外通讯、按键显示、异常检测及记录等功能。文中对三相电能表的抗干扰设计也有很详细的介绍。 本三相多功能电子式电能表具有运行稳定、可靠性高、通用性好和抗干扰能力强等优点，适应电表市场的需求。 关键词：电能计量，多功能电子式电能表，复费率，ATT7022B，时钟芯片.目录 摘要 1 1绪论 4 1.1本课题研究背景 4 1.2 电能表的发展及现状 4 1.2.1感应式电能表（机械表） 4 1.2.2 机电一体式电能表 5 1.2.3 全电子式电能表 5 1.2.4多功能电能表现状及发展趋势 5 2电能测量原理 7 2.1三相电路接线方式 7 2.2电能测量原理 8 2.3三相有功电能的计量[8] 9 2.4电子式电能表的测量原理 10 2.4.1模拟乘法器 10 2.5电子式电能表的测量原理 10 2.5.1模拟乘法器 10 2.5.2数字乘法器 11 2.6本系统采用的测量方法 12 3 系统总体方案及硬件设计 13 3.1硬件总体方案 13 3.2主控芯片及其外围电路 14 3.2.1主控芯片介绍 14 3.2.2时钟振荡电路 15 3.2.3单片机监控电路 15 3.3电量信号采集和预处理 17 3.3.1 ATT7022B芯片介绍 17 3.3.2电压电流采样电路 20 3.3.3 ATT7022B与单片机的接口 22 3.4 存储器单元[18] 23 3.5 通信模块设计 24 3.5.1 RS-485通信接口 24 3.5.2 红外通信模块 26 3.6 实时时钟电路 28 3.6.1 时钟芯片DS1302 28 3.7 人机接口模块设计 29 3.7.1键盘输入 29 3.7.2 LED显示 30 3.8电源单元 31 3.8.1电源设计原理及图形 31 3.9 继电器驱动单元 33 4 结论与展望 34 4.1论文总结 34 4.2本文的不足及课题展望 34 参考文献 36 致谢 37 附录一 三相多功能电能表系统原理总图 38 1绪论 1.1本课题研究背景 电能是最重要的能源，在现代社会中电能己广泛应用到社会生产的各个领域和社会生活的各个方面。电能表是当前电能计量和经济结算的主要工具，它的准确与否直接关系到国家与用户的经济利益。 感应式电能表作为一种传统的电能表，在电能计量工作中发挥了极大的作用。但随着电力逐步走向市场，用电营销对电能计量工作提出了更高的要求，电能表要承担的功能越来越多，如在电力系统中，为引导用户更为有效、合理利用电能，避免尖峰负荷的出现，提高系统的负荷率，对用户实行分时计量；为对电能计量装置进行在线监测、远方遥控，需对电能表进行远方通信等。同时，随着社会的发展，交易的电量越来越大，供、用双方对自身的权益也越来越关心，这就对电能计量表的准确度等级提出了更高的要求。普通感应式电能表受其结构和原理上的制约，要进一步提高准确度和拓展其功能已很困难。同时，微电子技术和单片机应用技术的发展和普及，为电能表多功能高精度的实现创造了有利条件，电子式电能表得以出现并得到了飞速发展。[1] 近年来，高准确度、高可靠性的元器件以及大规模集成电路技术等应用于电子式电能表的开发与生产，使电子式电能表寿命提高、功能多种多样，其市场所占比重正在快速加大，这其中电卡式预付费电子式电能表、单相/三相电子式多功能电能表将是主要需求目标，并逐步使供用电管理的微机化和自动化成为现实。 1.2 电能表的发展及现状 1.2.1感应式电能表（机械表） 自从1831年法拉第发现电磁感应定律以来，人们就不断的探索使用和测量电能。电能表作为测量电能的专用仪表，至今已有100多年的历史。1880年美国人爱迪生研制成功世界上最早的电能表，是基于电解原理的直流电能表。随着交流电的出现和使用，1888年意大利物理学家费拉里斯提出了将旋转磁场理论用于交流电能测量的观点; 1889年，匈牙利岗兹公司的布勒泰制成了第一台交流感应式电能表。最早出现的电能表是根据旋转磁场理论制作的感应式电能表，其核心是电磁线圈和转动部件，经过一百多年的不断改进和完善，感应式电能表的制造技术也已相当成熟。 目前普遍使用的感