1. 緒論 1
1.1 課題的研究意義 1
1.2 智慧電度表的發展情況 2
1.2.1 機電結合的電度表 2
1.2.2 全電子式電度表 3
1.2.3 無線抄表 5
1.3 本設計電度表的主要特點 5
2. 智慧電度表的硬體設計 7
2.1 工作原理 7
2.2 硬體電路設計 8
2.2.1 本設計核心晶片89C2051 9
2.2.2 A/D轉換器TLC549 15
2.2.3 看門狗監控器的選擇 X25045 15
2.2.4 通訊匯流排的選擇RS-485匯流排 19
2.3 本設計電度表的誤差分析 27
2.3.1 機械錶芯測量誤差 28
2.3.2 電子檢測誤差 28
3. 軟體設計 30
3.1 軟體設計的思想和方法 30
3.2 軟體流程圖 31
4. 結論 33
致 謝 36
參考文獻： 3
1. 緒論
1.1 課題的研究意義
隨著國民經濟的不斷髮展, 電力已經成為國家的最重要能源。近年來，我國電力系統有了很大的發展，特別是作為基礎自動化的變電站綜合自動化更是方興未艾，其中電度量對電力部門來說是一個非常重要的引數。就民用電力來說, 由於人民物質生活的極大豐富, 生活質量迅速提高, 對電力的需求也越來越大。但是, 當前居民用電的管理過於落後, 居民用電管理收費多年來一直採用先用電、後抄表、再付費的傳統作業方式。
在社會走向資訊化 ,網路化 ,電力系統大踏步現代化的今天 ,手工抄表更是與無人值班等高度的自動化形成了鮮明對比 ,成為制約供電系統現代化管理的一大障礙。就係統的完整性而言 ,電力系統從發電 ,配電 ,傳輸一直到區域變電所已基本實現網路化管理 ,而唯獨使用者終端沒有和網路連線上 ,造成了系統的不完整 ,直接或間接的影響了系統潛能的發揮。
居民用電絕大多數實行“分表制”, 即若干集中居住的家庭(一個居住單元或若干居住單元的集合) 使用一個總的電錶, 每戶裝一個分電錶, 電力部門抄表員抄收總電錶的電量, 作為居民交付電費的依據。居委會或物業管理部門還需去抄取各家電錶的讀數, 按比例收取電費。
這種用電管理模式, 給居民帶來諸多不便, 而且增加了管理人員的工作。1998年開始在全國範圍內實行電力城網、農網改造，使得電度表數量迅速增大，抄表的工作量就會越來越大，因此在電網改造過程中實現自動抄表是非常必要的，同時也是電能管理進步的要求。據統計, 僅電力部
門的抄表隊伍人數就數以萬計, 且人為方式弊端多, 工作效率低, 給管理部門造成了人力、物力、時間上的極大浪費。
為了適應社會的需要,保證使用者安全、合理、方便地用電, 對傳統的電錶和用電的管理模式進行改造, 使之符合社會發展的需要就顯得很有必要。要實現電錶集中自動抄表, 其前提是電錶需首先實現智慧化, 這樣才能實現資料出戶, 以達到集中抄表的目的。要實現自動抄表，就要使電度表具有遠傳功能，而常用的電度表多為感應式機械電度表，這種表具有執行可靠、結構簡單、價格便宜的優點，但不具有遠傳功能。
正是由於以上背景 ,智慧電度表應運而生。所謂智慧電度表 ,就是應用計算機技術 ,通訊技術等 ,形成以智慧晶片(如ＣＰＵ)為核心 ,具有電功率計量計時、記費、與上位機通訊、用電管理等功能的電度表。
1.2 智慧電度表的發展情況
1.2.1 機電結合的電度表
第一類機電結合的電度表, 是在原有的機械錶的基礎上, 加裝電子式計數裝置和相應的控制、通訊電路, 或加上IC 卡讀寫介面以實現自動計量計費和控制; 其基本結構是在原有機械電度表的轉盤上打孔或塗(貼) 上能吸收光線的材料, 通過光電轉換, 將機械轉盤的轉動變換成電脈衝訊號,再進行相應的計數處理。這類電度表由於其計量原理沒有改動, 其計量精度和特性與機械錶完全一樣, 而成本相對較高,其優勢在於能充分利用現已安裝使用中的大量的機械電度表, 且其計量原理為大眾所熟悉而容易接受。
另一類機電結合的電度表則是採用電子式計量電路在獲得數字式脈衝訊號後, 通過微型電機驅動字碼轉輪得到電能計數值, 這種結構是最簡潔可行的電子式電度表的方案,但遺憾的是其對計量電路的要求較高, 即要求所有的表都按一個固定的比例將電能值轉換為對應數量的數字脈衝, 才能按正確的速度驅動微電機以轉動字輪。這個比例就是所謂的電錶常數( mp/kwH) , 由於電路中所用的決定脈衝速度的定時元件大都是引數離散性較大的阻容元件, 為了保證電度表的計量精度和產品的一致性, 就必須在生產過程中加強對元件的篩選和對半成品的調校, 也就是說要增加相應的人力物力的投入並要延長生產週期, 從而使電度表的生產費用和成本有所增加。另外這種結構的電度表在資料收集和使用者繳費方式上與老式的機械錶沒什麼區別, 應屬淘汰產品。
1.2.2 全電子式電度表
全電子式電度表則是當今國內最先進的一類電度表, 其採用先進的微控制器技術和專門設計的電能測量積體電路, 具有計量精度高、可防止竊電、自身損耗低和可靠性高等特點。其中的一些型號還具有複式計費功能。由於此類電度表的用電量資料已經數字化, 可以很方便地與各種資料收集傳送電路配合組成自動計量計費的系統, 是現行家用電度表的換代產品, 該類產品的大量使用將節省供電部門大量的抄表計算工作, 並能及時回收電費(先付費後用電) , 具有巨大的經濟效益和社會效益。
關於抄表方案, 國內近幾年流行以下幾種模式:
1）匯流排制集中抄表: 電錶部分採用智慧電錶, 各戶智慧電錶訊號線並接在一根匯流排上, 匯流排連線到樓下轉接器, 各樓轉接器與小區的集中器相連, 由集中器集中供電。