单相电子式预付费电度表的设计文献综述
2020-04-28 20:18:23
一、研究目的
本论文主要研究单相电子预付费电度表，单相电子预付费电度表系统主要包括电能计量系统和预付费系统。分别对电能计量、预付费系统、控制电路、显示、IC卡接口等方面进行了研究。电能计量系统主要应完成电能测量功能、电能值显示、超负荷断电等功能；预付费系统主要是利用IC卡实现先付费，再用电。
同时由于该产品面向大众，要求成本要尽可能的降低。同时此产品需要不间断运行，因此设备需具备高质量和高可靠性。
二、研究的意义
飞速发展的电力工业对电能的计量与管理提出了更高的要求:先付费、后用电实施分时电价实现自动抄表和收费等。IC卡预付费电子电度表应运而生，并能够满足上述要求。
单相电子式预付费电度表和传统的电度表相比能实现从电能数据采集、传输到处理的自动化。它克服传统人工抄表模式的低效率和不确定性。广泛应用可以推进电能管理的现代化。单相电子预付费电度表的设计是基于AT89C52单片机为核心来实现的。该毕业设计完成的硬件电路有复位及晶振、计量、显示、IC卡接口、电能存储器、掉电检测等电路的设计。程序部分实现了初始化子程序、计量子程序、显示子程序等子程序的设计。系统中使用SM9903作为计量芯片并通过存储IC卡AT24C01作为电管部门与用户连接的桥梁来存储由售电管理系统写入的电量值等。单相电子式预付费电度表不仅具有电能计量、预付费等功能，并且具有接口简单、结构紧凑、计量准确、精度高等特点。
电度计量是现代电力营销系统中很重要的一个环节，电度计量系统能实现从电能数据采集、传输到处理的全程自动化，它克服传统人工抄表模式的低效率和不确定性，推进了电能管理的现代化。
在当今高校的学生公寓，学生用电一般实行敞开供应，用电收费。因此，新建的学生公寓每一个房间都需要装有电度表来实现学生日常生活买多少电就用多少电。
随着IC卡技术的发展和服务业水平的提高，居民的日常生活开始广泛使用IC卡。目前，单相电子式预付费电度表正处于完善成熟阶段，随着不断引进和采用国外先进技术与工艺，以及随着科技的迅速发展，单相电子式预付费电度表将以更加成熟的技术和先进的特色工艺及高可靠性呈现在用户面前。并且，现在的电度表已经走向全自动化，智能化。这种设计使人们的生活更加简单方便，不但让人民的生活变的便捷，还减少了工作量。这都是自动化技术给社会带来的进步。{title}2. 研究的基本内容与方案
{title}| 2、基本内容和技术方案 设计任务： 1、单相预付费电度表的主要构成部分的确定。 2、单相预付费电度表各单元电路的设计。 3、总体电路的设计。 4、电路所用元器件的选型。 5、利用proteus软件完成电路图的绘制。 6、利用proteus软件进行电路功能指标的测试及调试。 研究内容： 主要内容包括电能计量系统设计和预付费系统设计两方面的内容。但是为了描述的方便，本次设计从整体上进行考虑，具体分硬件设计和软件设计等两个方面进行讨论。 [1]硬件设计 预付费电度表根据设计任务的需要，其硬件电路主要包括电能计量电路、控制电路、显示电路、IC卡接口、电能存储器、掉电检测和电源等模块。 电能计量电路：采用电子电度表专用集成电路SM9903。芯片内部包含了模拟乘法器、电压N频率转换器、VFC、计数器（分频器）及控制逻辑。 控制部分为整个电能表的心脏，实现电能脉冲、掉电信号、IC卡信号、串行EFPROM数据的采集和读写，完成显示驱动模块的控制和继电器的驱动等功能。 显示电路：采用液晶显示，其特点是显示内容丰富，功耗小，可靠性高，电路简单。 IC卡接口电路：采用Atmel公司的存储IC卡AT24C01,用于存储由售电管理系统写入密码、卡号、电度数等。 [2]软件设计 硬件是系统的基础，则软件是系统的灵魂。本次设计主要是通过对单片机进行编程，实现上述硬件电路的功能。单相电子式预付费电度表的程序采用模块化设计，根据硬件电路的各个模块的功能，针对各个功能进行编写，最后整合各模块，成为一个完整系统事先预定功能，其主控制框架如下图。 单片机控制模块是基于51系列单片机，采用C语言编写程序，从各模块读取数据，同时根据修正后的数据计算功率，电压，电流功率因数的参数，并计算出统计量转换后在控制其他模块，实现预定功能。C语言具有良好的模块化，易于阅读和维护，用C语言编写的程序有很好的可移植性，功能化的代码能够很方便从一个工程移植到另一个工程，从而大大减少了开发时间，是程序员减少了对硬件进行操作的频率。 技术方案：
系统主流程图 在设计电能计量系统时，在机械电子式，模数转换式，电压频率转换式，功率累加式中选择对CPU要求低以及能胜任设计要求的功率累加式。 在设计预付费系统是，有几种IC卡选择，一是采用非加密存储器作为销售电能的传输介质，二是加密存储器卡，三是CPU卡，四是射频CPU卡，这几种的特点和选择会在论文中详细讨论。 |
4、参考文献
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[2] 张毅刚. 《新编MCS-51单片机应用设计》. 哈尔滨工业大学出版社,2017年10月 .
[3] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.《 IC卡预付费售电系统》 第3部分：预付费电度表. 中国标准出版社 2001年10月
[4] 彭为 等编. 《单片机典型系统设计实例精讲》. 电子工业出版社,2006年05月
[5]周国雄 晏密英 《单片机应用系统设计精讲》 中国铁道出版社
[6] 《proteus教程—电子线路设计、制版与仿真》朱清慧等，清华大学出版社
[7] 《通用集成电路速查手册》（修订版）山东科学技术出版社
[8] 《proteus教程—电子线路设计、制版与仿真》朱清慧等，清华大学出版社
[9] 《protel99SE自学手册》冯如设计在线等，人民邮电出版社，2008
[10] 《电子系统设计》马建国等，高等教育出版社
[11] 《单片机外围电路设计》沙占友等，电子工业出版社，2007
[12] 《数字电路实验与EDA技术》郭永贞主编，东南大学出版社
[13]《检测专用集成电路及其应用》黄继昌等，人民邮电出版社
[14] Randy H.Katz.Contemporary Logic Design. TheBenjamin/Cummings Publishing Company, Inc,Redwood City,California,1994
[15] 《电气制图与电子线路CAD》邵群涛，机械工业出版社 1．目的及意义一、研究目的
本论文主要研究单相电子预付费电度表，单相电子预付费电度表系统主要包括电能计量系统和预付费系统。分别对电能计量、预付费系统、控制电路、显示、IC卡接口等方面进行了研究。电能计量系统主要应完成电能测量功能、电能值显示、超负荷断电等功能；预付费系统主要是利用IC卡实现先付费，再用电。
同时由于该产品面向大众，要求成本要尽可能的降低。同时此产品需要不间断运行，因此设备需具备高质量和高可靠性。
二、研究的意义
飞速发展的电力工业对电能的计量与管理提出了更高的要求:先付费、后用电实施分时电价实现自动抄表和收费等。IC卡预付费电子电度表应运而生，并能够满足上述要求。
单相电子式预付费电度表和传统的电度表相比能实现从电能数据采集、传输到处理的自动化。它克服传统人工抄表模式的低效率和不确定性。广泛应用可以推进电能管理的现代化。单相电子预付费电度表的设计是基于AT89C52单片机为核心来实现的。该毕业设计完成的硬件电路有复位及晶振、计量、显示、IC卡接口、电能存储器、掉电检测等电路的设计。程序部分实现了初始化子程序、计量子程序、显示子程序等子程序的设计。系统中使用SM9903作为计量芯片并通过存储IC卡AT24C01作为电管部门与用户连接的桥梁来存储由售电管理系统写入的电量值等。单相电子式预付费电度表不仅具有电能计量、预付费等功能，并且具有接口简单、结构紧凑、计量准确、精度高等特点。
电度计量是现代电力营销系统中很重要的一个环节，电度计量系统能实现从电能数据采集、传输到处理的全程自动化，它克服传统人工抄表模式的低效率和不确定性，推进了电能管理的现代化。
在当今高校的学生公寓，学生用电一般实行敞开供应，用电收费。因此，新建的学生公寓每一个房间都需要装有电度表来实现学生日常生活买多少电就用多少电。
