基于单片机的分时计费智能电度表的设计.docx

基于单片机的分时计费智能电度表的设计朱栩赵雪摘要：本设计主要是以如何设计新型的分时计时的电表以及电路为主要的研究目标，其工作原理是用单片机为处理器，进而实现时间的计算，用单片机来控制用户所用的电量的显示和相关继电器的开关和闭合，在完成正常工作的同时，电路还应该具有记忆性，对输入电表的信号做出处理反应的功能。我将对设计各个模块电路进行解析，仔细不留死角地解释了模块电路的设计过程，同时也在文中写出了对不同模块的各种工作原理的解释和改进之处。关键词：51单片机；时钟电路；液晶显示；分时电表引言以前的人是如何用电的呢，首先每一户用电的家庭都需要按装电表，然后由抄表员在每一段规定时间去进行电表数据的记录，然后由用电用户亲自去当地的电费缴纳厅缴纳电费.这种运行模式存在很多的问题，浪费了大量的人力物力，同时工作效率也不高.为了处理与解决这些问题，经过对比国内外的各种电表设计吸取经验，设计出了以51单片机位基础的多功能分时智能电表。本电表使用单片机为核心，使用ADE7755电能检测模块检测用电量，运用时钟模块，实现用电量的分时计算管理。本文将以硬件和软件两个方面进行讲解。将电路分成功能作用不同的模块，其中主要的包含电量的监测、电量的显示、为了保护系统而设计的报警电路，为了及时设计的时钟电路等诸项电路一一作出了分析和改进。在进行硬件设计的时候还进行了软件的设计，本在软件方面采用C语言进行编制，并将硬件和软件相结合。此项设计具有阶梯电价计费；可记录12个月的有功总电量和分时电量；可设置非工作营业时段和应急赊欠限量；具有内置声、光报警、跳闸断电功能等功能。1分时电表方案设计此项设计在硬件方面是由不同的电路相组合而成。其中包含主要的控制系统单片机、数据显示模块、计数时钟模块、供电监测模块和电路的报警模块等。1.1单片机模块此项设计的控制核心为STC89C52型號的单片机，这款型号的单片机是由STC公司设计、研发生产的。它具有功率低，性能强大等特点，其中有CMOS8位控制器，可以在其中单独编制程序。其中内核为新式的MCS51，具有原来旧式的51单片机没有的新的控制功能[1]。主要体现在单芯片上，具有独立编程的功能，和8位的CPU。这种独特的设计方式，使得单片机在运算时，具有较为方便快捷的一面[2]。另外这个单片机的储存模块也相当强大，内涵512字节的储存空间，可以直接和串口相连以传输数据。自带2KB的EEPROM存储空间；1.2时钟模块的选择时钟电路在本设计中尤为重要，本设计时钟芯片DS1302。它是由Dallas公司生产的，其有着高效率同时耗能低的特点。1.3显示模块的选择常见的显示屏有LCD显示屏和LED显示屏。LCD显示屏的优势巨大，其显示数据清晰、电子辐射较低、拥有良好的可视性、使用时轻巧方便、插口兼容、体型匀称小巧、功率消耗小等特点[3]。在设计本作品是发现需要显示的数据很多，经过对比LED与LCD显示屏发现，LCD显示屏比较适合本设计，所以选用LCD12864液晶显示屏来作为本设计的显示屏。1.4电源电路的选择因为本设计使用了STC89C52单片机和时钟芯片DS1302，由于电路功耗不是很高因本设计采用了5V的开关电源来进行供电，确保正常电路运行。1.5分时电表系统本设计是在保证电表能正常运行，同时它能完成分时计量的作用，其原理图为1.1图（1）单片机：STC89C52单片机；（2）时钟模块：DS1302时钟模块；（3）设计的显示模块：LCD12864型号液晶屏；（4）设计的电源模块：使用5V相对的稳压模块提供电源；（5）电量检测电路：使用ADE7755电能检测模块检测用电量；（6）按键电路：使用4个按钮，用来设置时间和单价；（7）继电器控制电路：使用继电器用来控制电表输出；（8）报警电路：使用蜂鸣器，用作电表的信息提醒。2系统各模块硬件电路设计2.1单片机电路设计单片机STC89C52各个引脚与实物图如图2.1所示：单片机最小系统组成：（1）复位电路本设计采用了由10k电阻和10uf电容组成的阻容上电复位电路。采用较小的电容和较大的电阻连接在一起形成RC暂态电路，而后连接在re单片机的复位端。这时电路中一旦出现高电平，便会自动进行复位。（2）晶振电路此项设计采用了11MHz的晶振和2个小容量的电容，并将其结合在一起形成了晶振电路，这个新的晶振电路主要是用来给单片机提供时钟信号流。这个单片机电路是由许多个门电路相结合组成的。但是门电路在工作状态时需要时钟信号来冲击门电路，来作为触发信号，每当提供一个脉冲，门电路就发生相应的动作，也就是说提供多少个脉冲，门电路就会做出相应的多少次反应。脉冲频率越高，单片机性能也越高。时钟电路图为2.2图2.2时钟电路设计DS1302引脚：DS1302引脚图参照图为3.2图。在程序进行设计和编程的过程中，应该考