双费率数字电度表的设计【开题报告】.doc

毕业设计开题报告 电子信息科学与技术 双费率数字电度表的设计 一、选题的背景与意义 随着世界科技水平的提升，各行各业经济的迅猛发展使他们对于电的依赖度越来越高，在电量日益增加的同时也产生了一个现象，就是在不同时间段用电量不均衡的现象日益严重，导致电力系统的负荷曲线变化幅度很大，为电网的稳定以及电能资源的合理分配使用带来了许多不良因素。为了缓解各个时段用电紧张的现状，鼓励各用户能够在电网低谷时段用电，平衡用电量，政府电力部门已经实施了不同时段不同电价的计费方法，这种方法从经济手段上对于用户用电量进行了一定的宏观调控，为节约电量资源起到了不小的贡献。为了更好地适应这种制度，新型的复费率电表已经大规模取代了传统的单一费率电表。随着单片机技术的日益成熟完善及电能需求的日益增加，以单片机为核心的数字电能表已得到了大规模的推广实施，其中的多费率数字电表更是受到了那些比较发达但是用电紧张的当地电力部门和人民群众的青睐。在市场的推动下，电子式电能表发展迅速，中国目前已成为世界电能计量行业最有活力的市场。同时，单片机为核心的复费率电表也接受着社会的层层考验，现有的电表不足以满足未来的发展，价格更低，稳定性更好，抗干扰能力更强，精准度更高的电表有待开发出来。 在电力系统中，某一时刻消耗的电功率总和称为电力负荷，电力负荷是随着时间不断变化的，可用负荷曲线来描述。当电力负荷大量增加时，就会形成电网的负荷高峰，而当电力负荷减少时，又会形成电力负荷低谷。如此当电力负荷上的峰值和谷值相差很大时会导致供电设备的供电量不能充分利用，运行不经济。峰谷时段不同电价就是为了解决这个问题而被开发出来的，可以有效平抑负荷曲线，复费率电表无疑能更好地与这个政策相适应。大量单一费率的电表则会由于无法实现峰谷计费而被淘汰，由于目前微电子、计算机技术的发展，通讯手段的自动化要求也日益增加，远程抄表系统代替人工抄表的趋势越来越显著，这无疑又是对智能电能表大量生产的客观要求。因此可靠性高、功能强大、计量准确且性价比高的智能电表的研制是我国电力系统发展的客观要求。 研究的基本内容与拟解决的主要问题： 研究的基本内容： 1、了解双费率数字电能表的基本工作原理。 2、学习掌握C8051单片机的工作原理、引脚管理以及基本软件设计知识，了解电能计量芯片ADE7755的基本知识。 3、通过硬件的设计，使得电能表能够比较准确地测量出实际的用电量，减少误差，并使电表在一定程度上有抗干扰的能力。 4、通过软件的设计，使电能表运行稳定，并能够准确地计算出在不同时段的总电量。 需解决的主要问题： 1、分别通过软件和硬件提高电能表的精确度和降低其功耗 2、用键盘切换不同时段电能的读取，达到费率管理的目的 三、研究的方法与技术路线： 本课题设计分为硬件设计和软件设计两个部分 硬件的设计主要由四个模块组成：采样电路模块、电能计量模块、单片机控制模块、数据显示模块。 LCD显示 LCD显示 数据存储模块 数据存储模块 C8051F330单片机 数据存储模块 ADE7755电能计量芯片 电源模块 电流采样电压采样 电流采样 电压采样 【1】C8051F330单片机的作用是通过下载在其中的各种程序，控制协调其他的硬件模块完成整个系统的各种工作。 【2】ADE7755作为电能计量芯片，是电能计量模块的核心部分。本模块完成对电能的计量，并将模拟电能信息转化为单片机可以读取并且操作的数字电能信息。 【3】电能采样分为电流采样与电压采样，此采样模块是将主网中的大电量，大电流转化为小电量，小电流，并将这些模拟信号提供给电能计量模块实现模数之间的转换以及计算。 【4】数据显示模块主要将电能表产生的用电信息准确清晰地显示在液晶屏上，以供用户和抄表人员参考。同时用于通过按键对费率进行切换，实现单片机的双费率实现功能。 【5】电源模块为整个电能表系统提供所需要的电量。它可以将主网中的220v通过电能变换，降压整流等方法成为电能表可以使用的电能。 【6】据存储模块是所有电能信息的存储单元。单片机对存储器里的数据信息进行读操作时，将信息读出后送给其它模块使用。单片机对存储器里的数据信息进行写操作时，是将计量芯片计量的数据保存到存储器里的过程。 软件部分是用C语言实现单片机控制程序，让主程序调用各个子程序模块来实现整个系统的各项功能，子程序模块包括测量主程序模块、数据计算模块、转换数据格式模块和显示模块。 数据输入测量主程序模块数据计算模块 数据输入 测量主程序模块 数据计算模块 转换数据格式模块 显示模块 测量主程序模块主要作用是通过对脉冲电量的检测，对ADE7755提供计量脉冲进行计数，达到对电量测量的目的。 数据计算模块的作用是将同属于峰的电量或者同属于谷的电量进行累加。 数据转换模块是用程序将累加所得到的两个电量分别