智能電表的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)x

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題 目: 智能電表的設(shè)計(jì) </p><p>　　院系名稱(chēng)： 信息學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 電信0903班 </p><p>　　學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 200948300325 </p&

2、gt;<p>　　指導(dǎo)教師： 教師職稱(chēng)： 教授 </p><p><b>　　2013-3-11</b></p><p>　　摘要：隨著科技的進(jìn)步，電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人們生活水平的提高，電子式智能電表的出現(xiàn)勢(shì)不可擋。智能電表相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械式電表，具有精度更高，能夠?qū)崿F(xiàn)多費(fèi)率計(jì)費(fèi)，自動(dòng)抄表，預(yù)付費(fèi)等功能，優(yōu)勢(shì)不言

3、而喻。相比傳統(tǒng)電表需要電工去現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行抄表，智能電表能夠通過(guò)遠(yuǎn)程通訊進(jìn)行抄表，這樣就節(jié)省了大量的人力。同時(shí)，智能電表的多費(fèi)率計(jì)費(fèi)，能夠讓用戶在電能生產(chǎn)代價(jià)低的時(shí)候多用點(diǎn)。生產(chǎn)代價(jià)高的時(shí)候盡量節(jié)約用電。這樣能夠使發(fā)出的電能得到充分利用，有利于資源的節(jié)約。所以智能電表取代傳統(tǒng)電表是大勢(shì)所趨。智能電表具有數(shù)據(jù)保護(hù)功能，事件記錄功能（如 編程次數(shù)，失壓次數(shù)等），遠(yuǎn)程抄表等一系列給基于集成電路而實(shí)現(xiàn)的功能。本文就一種簡(jiǎn)單智能電表的設(shè)計(jì)做出描述，主要

4、通過(guò)載波通訊，485通訊，GPRS通訊，等各個(gè)單元來(lái)實(shí)現(xiàn)電表的數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)的顯示，報(bào)警，遠(yuǎn)程抄表使電表具有簡(jiǎn)單的智能。本文通過(guò)對(duì)智能電表各個(gè)模塊進(jìn)行了簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)，做出基本原理圖。</p><p>　　關(guān)鍵詞 智能電表 GPRS 智能</p><p>　　Title THE DESIGN OF SMART METER</p><p><b>　　Ab

5、stract</b></p><p>　　With the progress of science and technology，The development of electronic industry and the improvement of people's living standard，The emergence of smart meters is inevitable .R

6、espect to the traditional mechanical meters, Smart meters is higher precision, further more, the smart meters have the function such as achieve multi-rate billing, automatic meter reading, prepaid fees .The smart meter h

7、ave the function of data protecting ， event logging and automatic meter reading because of the IC. In t</p><p>　　Keyword smart meters GPRS</p><p><b>　　目次</b></p><p>&l

8、t;b>　　第一章前言3</b></p><p>　　1.1智能電表的概念3</p><p>　　1.2智能電表發(fā)展概況3</p><p>　　1.3智能電表的結(jié)構(gòu)4</p><p>　　1.4智能電表的主要特點(diǎn)4</p><p>　　1.5智能電表研究的目的以及意義5</p>

9、<p>　　第二章 智能電表的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)思路5</p><p>　　2.1智能電表的硬件設(shè)計(jì)方法。5</p><p>　　2.2智能電表硬件設(shè)計(jì)各功能環(huán)節(jié)如下6</p><p>　　2.2.1微處理器或者微控制器6</p><p>　　2.2.2傳感器7</p><p><b>　　2.

10、2.3光耦7</b></p><p>　　2.2.4A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器7</p><p>　　2.2.5智能電表的通信接口的選擇（RS-485和RS-232）7</p><p>　　2.3智能電表的軟件設(shè)計(jì)8</p><p>　　第三章、智能電表各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.1

11、通訊模塊功能描述及設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.2 繼電器模塊功能描述11</p><p>　　3.3繼電器模塊性能描述12</p><p>　　3.4載波通訊部分電路及簡(jiǎn)要工作原理12</p><p>　　3.5紅外控制電路及原理分析13</p><p>　　3.6計(jì)量模塊14</p>&

12、lt;p>　　3.7 ESAM 電路及原理分析16</p><p>　　第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)16</p><p>　　第五章智能電表常見(jiàn)問(wèn)題分析18</p><p><b>　　結(jié)論與展望18</b></p><p><b>　　致謝19</b></p><p>

13、;<b>　　參考文獻(xiàn)19</b></p><p><b>　　第一章前言</b></p><p>　　1.1智能電表的概念</p><p>　　所謂智能電表就是就是基于單片機(jī)，集成電路使電表具有簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)分許能力及其他功能。相對(duì)于傳統(tǒng)電表，智能電表是電子式的，通過(guò)對(duì)智能電表內(nèi)部單片機(jī)進(jìn)行編程，可以使智能電表按照程序去進(jìn)

14、行簡(jiǎn)單的操作，比如說(shuō)，每天定時(shí)抄表，在程序中設(shè)定在每天的某個(gè)時(shí)刻，單片機(jī)讀取電表數(shù)據(jù)并做記錄。再通過(guò)GPRS模塊進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信，這就使電表實(shí)現(xiàn)了無(wú)人自動(dòng)抄表功能，也就有了簡(jiǎn)單的智能。</p><p>　　1.2智能電表發(fā)展概況</p><p>　　目前，不但但是中國(guó)，世界其他國(guó)家都在致力于發(fā)展智能電表。在各個(gè)國(guó)家的大型企業(yè)于國(guó)家電網(wǎng)關(guān)口基本都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了電表的電子化，而這電子化的趨勢(shì)正在向居

15、民區(qū)擴(kuò)散。在世界范圍內(nèi)，掀起了電網(wǎng)改造的浪潮，而實(shí)現(xiàn)電表的遠(yuǎn)程抄表，節(jié)約人力是各國(guó)發(fā)展智能電表的第一步，歐盟決定大比例提高其管轄范圍的的智能電表覆蓋率。而美國(guó)也決定增加其國(guó)內(nèi)智能電表的數(shù)量，并大力發(fā)展智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)在未來(lái)幾年里將成為世界的話題，世界各國(guó)紛紛宣布將大力發(fā)展智能電網(wǎng)，這樣就使得其他節(jié)能方法得到帶動(dòng)發(fā)展，如風(fēng)能和太陽(yáng)能。有力在世界范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源的節(jié)約。</p><p>　　在中國(guó)，在20世紀(jì)60年代

16、就已經(jīng)將眼光投向了電子式電表。說(shuō)明中國(guó)人民頗具慧眼。在國(guó)內(nèi)，智能電表也在飛速發(fā)展，我國(guó)近年來(lái)在進(jìn)行智能電網(wǎng)的改造，那么智能電表的研究當(dāng)然必不可免的進(jìn)入了國(guó)家的眼中。我們可以從資料中了解到，國(guó)家電網(wǎng)對(duì)于智能電表的每年招標(biāo)數(shù)量在逐年遞增。國(guó)家通過(guò)建立智能電表生產(chǎn)基地或者收購(gòu)已有的電表生產(chǎn)企業(yè)來(lái)達(dá)到滿足其日益增加的智能電表的目的。而國(guó)家也頒布了有關(guān)支持智能電表發(fā)展的文件，這就更加說(shuō)明國(guó)家對(duì)于智能電表產(chǎn)業(yè)的關(guān)注。所以說(shuō)，可以預(yù)見(jiàn)，在將來(lái)很長(zhǎng)的一

17、段時(shí)間內(nèi)，智能電表將是電表行業(yè)發(fā)展重點(diǎn)。</p><p>　　1.3智能電表的結(jié)構(gòu)</p><p>　　智能電表其實(shí)就是一臺(tái)簡(jiǎn)單的微型處理器。它主要有硬件結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)組合而成。其中硬件主要有電源板，邏輯板，液晶顯示器板構(gòu)成。其中電源板的作用就是通過(guò)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行取樣，還有就是通過(guò)變壓器及整流電路為邏輯板提供直流工作電源。而邏輯板，就是為芯片內(nèi)部程序的實(shí)現(xiàn)提供硬件條件。它其實(shí)就

18、是一個(gè)通道，經(jīng)過(guò)取樣的電流或者電壓信號(hào)，通過(guò)邏輯板的電路輸入計(jì)量芯片。液晶顯示板就相對(duì)而言比較簡(jiǎn)單，芯片中經(jīng)過(guò)計(jì)算得到的數(shù)據(jù)，通過(guò)電信號(hào)傳達(dá)出來(lái)，液晶顯示電路得到電信號(hào)后，在液晶顯示屏幕中將數(shù)據(jù)顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)人們的讀取。</p><p>　　1.4智能電表的主要特點(diǎn)</p><p>　　能夠計(jì)量正向和反向電能，這樣人們不但能夠從電網(wǎng)上取電用，也可以把自己發(fā)的電用不完后返賣(mài)給電網(wǎng)。</

19、p><p>　　錯(cuò)誤！未找到目錄項(xiàng)。具有分時(shí)計(jì)量功能，因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在一些地區(qū)已經(jīng)實(shí)行分時(shí)收費(fèi)，也就是在用電高峰期電價(jià)和用電低峰期電價(jià)是不同，分時(shí)計(jì)量能夠有利于人們節(jié)約用電。</p><p>　　時(shí)鐘，時(shí)段、費(fèi)率功能。</p><p>　　遠(yuǎn)程抄表功能，智能電表能夠通過(guò)其自帶GPRS模塊與服務(wù)器進(jìn)行通訊，從而省去了傳統(tǒng)電表需要人員現(xiàn)場(chǎng)抄表的麻煩。</p>&l

20、t;p>　　自動(dòng)報(bào)警功能，當(dāng)認(rèn)為的打開(kāi)電表后，電表會(huì)向服務(wù)器發(fā)出警告，有利于供電局對(duì)于偷電行為的監(jiān)控</p><p>　　預(yù)付費(fèi)功能，現(xiàn)對(duì)于傳統(tǒng)電表，智能電表能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)付費(fèi)功能，能夠減少頻繁繳費(fèi)的麻煩，使購(gòu)電用電更加方便。 </p><p>　　1.5智能電表研究的目的以及意義</p><p>　　現(xiàn)在國(guó)家正在逐步推行智能電網(wǎng)，而智能電網(wǎng)的推行必須有智能電表與

21、其搭配，從這方面講，智能電表的研究是必不可少的。同時(shí)，現(xiàn)在全球都面臨著資源短缺的尷尬局面，各國(guó)都在推出了節(jié)約資源的各種辦法，其中智能電網(wǎng)的推廣就是資源節(jié)約的一種辦法。利用智能電表進(jìn)行計(jì)量的智能電網(wǎng)，可以根據(jù)用電的高峰或低谷進(jìn)行電價(jià)的收費(fèi)。眾所周知，在用電高峰時(shí)，發(fā)電所需成本是要高于用電低谷的，有了智能電表，人們就可以根據(jù)用電高低峰來(lái)決定電量的使用情況，從而為國(guó)家節(jié)約資源。還有，傳統(tǒng)電表需要人工去抄表，這就需要大量的人工成本，智能電表采取

22、遠(yuǎn)程抄表，這樣就節(jié)約了認(rèn)購(gòu)成本。大量智能電表中還有自動(dòng)報(bào)警功能，可以杜絕偷電行為的發(fā)生，從而打擊不法分子。而智能電表的預(yù)付費(fèi)功能也為人們的生活帶來(lái)巨大的方面。所以智能電表的研究是很有意義的。</p><p>　　第二章 智能電表的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)思路</p><p>　　2.1智能電表的硬件設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　智能電表其實(shí)就是一個(gè)含有微處理器和微控制器的簡(jiǎn)單微機(jī)

23、，既然是“智能電表”我們也可以把智能電表看作一個(gè)人。微處理器或者控制器就是智能電表的心臟，要想構(gòu)成一個(gè)完整的人，僅僅只有心臟是不行的。作為人類(lèi)必須的口耳是不能少的，這就像智能電表的通信端口，通過(guò)通信端口連接通信模塊就可以實(shí)現(xiàn)信息的收發(fā)。而人們將看到的東西通過(guò)眼睛顯現(xiàn)，智能電表則需要顯示裝置，通過(guò)顯示裝置來(lái)顯示微處理器處理過(guò)的數(shù)據(jù)。人們需要儲(chǔ)存營(yíng)養(yǎng)，那么智能電表就需要儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，故而RAM和ROM也是必須的。有些東西人體不能直接消化吸收，需

24、要胃來(lái)消化，而對(duì)于智能電表來(lái)說(shuō)，有些數(shù)據(jù)不能夠被微處理器直接分析，那么就需要A/D和D/A轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變成微處理器能夠理解的形式。人們通過(guò)手來(lái)觸摸感知東西，智能電表則需要傳感器來(lái)傳達(dá)。人們出現(xiàn)了什么問(wèn)題會(huì)以生病的形式表現(xiàn)出來(lái)，在生病之前機(jī)體就會(huì)發(fā)出報(bào)警，所以智能電表也需要一個(gè)報(bào)警裝置，不過(guò)智能電表的報(bào)警裝置不是來(lái)表現(xiàn)自身問(wèn)題的，而是防止竊電行為的發(fā)生。當(dāng)有人試圖打開(kāi)電表蓋篡改數(shù)據(jù)或者干一些其他違法勾當(dāng)時(shí)，智能電表就會(huì)向中央

25、處理器發(fā)出警告。這樣一來(lái)，智能電表才能夠像人一樣，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的智能。</p><p>　　2.2智能電表硬件設(shè)計(jì)各功能環(huán)節(jié)如下</p><p>　　2.2.1微處理器或者微控制器</p><p>　　眾所周知，微處理器或者微控制器是任何智能器物的核心，因?yàn)槿魏螙|西想要具有最基本的智能，那么他必須去運(yùn)算一些數(shù)據(jù)或者儲(chǔ)存一些數(shù)據(jù)。那么微處理器就是必不可少的了。微處理器就是

26、一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)，他能后把得到的數(shù)據(jù)按照內(nèi)部設(shè)計(jì)程序的要求進(jìn)行計(jì)算和處理。根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)功能的不同，微處理器的選擇也不同，這樣才能發(fā)揮未處理的最大功能。本文選擇的基本都是現(xiàn)在較為流行的芯片。</p><p><b>　　2.2.2傳感器</b></p><p>　　傳感器是將外界輸入的被測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的元器件或者裝置。在智能電表中其占及其重要的作用。傳感器的工作原理

27、本文不做詳解，但是我們知道，智能電表肯定是要測(cè)量電的，傳感器就是將得到的信息的能量形式轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。這主要是因?yàn)殡娦盘?hào)相比其他信號(hào)而言更容易進(jìn)行操作。</p><p><b>　　2.2.3光耦</b></p><p>　　光耦是以光為媒介傳輸電信號(hào)的器件，光耦是單項(xiàng)傳輸信號(hào)的。它的輸出端與輸入端是相互隔離的，而且是電氣隔離，這樣就避免了輸出信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)的影響，使其

28、工作更加穩(wěn)定，而且其使用范圍極廣，能夠構(gòu)成各種邏輯電路，關(guān)鍵是它的傳輸效率還高。其主要有光敏三極管和發(fā)光二極管構(gòu)成。當(dāng)發(fā)光二極管電路導(dǎo)通時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)光，光敏三極管感光后電阻減小也導(dǎo)通。</p><p>　　2.2.4A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換器是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成微處理器能夠處理的數(shù)字信號(hào)，而A/D轉(zhuǎn)換器的使用是有要求的，它必須根據(jù)輸入通道的總誤差來(lái)決定使

29、用A/D轉(zhuǎn)換器的類(lèi)型，因?yàn)椴煌腁/D轉(zhuǎn)化器其精度與分辨率是不同的。選擇正確的A/D轉(zhuǎn)化器才能保證電表的實(shí)時(shí)性。而D/A轉(zhuǎn)換器是將離線的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散的模擬信號(hào)。這是實(shí)現(xiàn)智能所必須的。同樣D/A轉(zhuǎn)換器芯片的選擇也是很重要的。這樣在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換器時(shí)才能實(shí)現(xiàn)接口方面，電路的簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉的要求。</p><p>　　2.2.5智能電表的通信接口的選擇（RS-485和RS-232）</p><p&g

30、t;　　智能電表，通信接口是必須的。因?yàn)樽鳛橹悄茈姳淼囊淮蠊δ?，?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信是必須的。在國(guó)際上現(xiàn)在流行的通信接口是RS-485，所以在智能電表行業(yè)，多說(shuō)485通信。 RS-485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2—6） V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2—6）V表示。相對(duì)于早些時(shí)候較為流行的RS-232,RS-485在接口信號(hào)所需電平降低了，這樣以來(lái)能夠更好地保護(hù)接口電路芯片。 且RS-485D的電平與T

31、TL電平能夠?qū)崿F(xiàn)兼容，這樣與TTL電路的連接就不是問(wèn)題了。 RS-485的數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)10Mbps 。RS-485將差分接收器和平衡驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行了有機(jī)有效的結(jié)合，增強(qiáng)了其抗干擾性。相對(duì)于RS-232，RS-485實(shí)際可達(dá)3000米的傳輸距離更加具有優(yōu)勢(shì)。另外RS-232接口在總線上只允許連接1個(gè)收發(fā)器， 即單站能力。而RS-485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器。即具有多站能力,這樣用戶可以利用單一的R

32、S-485接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　2.3智能電表的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　在硬件設(shè)計(jì)完成情況下，開(kāi)始設(shè)計(jì)軟件流程圖。因?yàn)殡姳淼墓δ苤饕寇浖?shí)現(xiàn)。軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的處理計(jì)算等。首先要確定電表是否上電，也就是電表是否被安裝。在確定已上電的情況下，進(jìn)行系統(tǒng)的初始化，將電表出廠時(shí)自帶數(shù)據(jù)去除。然后進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試，看系統(tǒng)是否正常工作。如果系統(tǒng)正常則進(jìn)入下一步。這就是簡(jiǎn)單的

33、準(zhǔn)備程序。然后就是電表上的按鍵，掃描電表按鍵是否被按下，確定被按下則確定是按下哪個(gè)鍵，然后調(diào)用該鍵對(duì)應(yīng)子程序。然后進(jìn)行命令狀態(tài)查詢，受到命令后實(shí)行系統(tǒng)控制程序。這就是智能電表的基本程序框架。</p><p>　　第三章、智能電表各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1通訊模塊功能描述及設(shè)計(jì)</p><p>　　MAX3085EESA芯片介紹：</p>

34、<p>　　MAX3085是一塊+5.0V工作電壓，+15.0VESD保護(hù)，RS-485和RS-422通信系統(tǒng)的收發(fā)芯片，包含一個(gè)發(fā)送器和一個(gè)接收器。MXA3085傳輸和接受的數(shù)據(jù)傳輸率可高達(dá)2.5Mbps，為半雙工型。另外，MAX3085有驅(qū)動(dòng)使能和接受使能管腳，當(dāng)關(guān)閉時(shí)，驅(qū)動(dòng)和接受輸出為高阻。</p><p>　　在上述電路中，為了實(shí)現(xiàn)零延遲，所以收發(fā)使能端不是由程序來(lái)控制的，而是有硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，這

35、就需要兩個(gè)光耦。同時(shí)程序要保證采用半雙工的方式來(lái)傳送數(shù)據(jù)，也就是說(shuō)接受和發(fā)送不是同時(shí)進(jìn)行的。</p><p>　　當(dāng)為 RS-485 接收器時(shí)其靈敏度為±200mV，即差分輸入電壓 UA-UB≥</p><p>　　+200mV 時(shí)，輸出邏輯 1；UA-UB≤-200mV 時(shí)，輸出邏輯 0；</p><p>　　-200mV<UA-UB<+20

36、0mV 時(shí),輸出不確定。電阻 R6、R7 分別為 A、B 線上的上拉下拉電阻，通過(guò)這兩個(gè)電阻使得當(dāng)-200mV<UA-UB<+200mV 時(shí)，輸出邏輯 1。所以這兩個(gè)電阻又被稱(chēng)為失效保護(hù)電阻（偏置電阻）。當(dāng)接收器輸入端開(kāi)路、短路或總線浮空（總線上所有驅(qū)動(dòng)器輸出為高阻時(shí)）均能起到保護(hù)作用。雙二極管V1、V2 起到電壓鉗位作用，使得電壓范圍在-0.7V 到 5.7V 之間，在允許范圍之內(nèi)（接收器的共模輸入電壓范圍是-7V 到+1

37、2V），同時(shí)可以減小共模干擾。</p><p>　　通過(guò)瞬變抑制器 TVS1 的穩(wěn)壓作用可以消除線路的浪涌干擾，工作更可靠。熱 敏電阻 F1 可以防止用戶誤操作時(shí)將強(qiáng)電施加于 A、B 端，從而保護(hù)轉(zhuǎn)換電路 不被損壞。光耦 U1、U2 的光電隔離作用隔離了外界干擾，以防止干擾直接進(jìn) 入主芯片，同時(shí)也提高了系統(tǒng)可靠行。電阻 R8 和電容 C1 的延時(shí)作用使得硬件控制發(fā)送時(shí)更可靠。</p><p&g

38、t;　　3.2 繼電器模塊功能描述</p><p>　　以輸入的兩個(gè)控制信號(hào)通過(guò)“磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路模塊”來(lái)驅(qū)動(dòng)磁保持繼電器實(shí)現(xiàn)通、斷控制</p><p><b>　　繼電器模塊原理分析</b></p><p>　　在空閑狀態(tài)，JK_on＝JK_off＝0，三極管 Q3、Q4 無(wú)輸入信號(hào)而截止，Q1、Q2 無(wú)驅(qū)動(dòng)信號(hào)同時(shí)截止；輸入繼電器合閘信

39、號(hào)“JK_on ＝1， JK_off＝0”后，Q3 導(dǎo)通，Q1 獲得驅(qū)動(dòng)信號(hào)同時(shí)導(dǎo)通，Q4、Q2 無(wú)驅(qū)動(dòng)信號(hào)截止， J1 輸出 1+ 2-的驅(qū)動(dòng)電壓；輸入繼電器拉閘信號(hào)“JK_on ＝0， JK_off＝1”后，Q4 導(dǎo)通，Q2獲得驅(qū)動(dòng)信號(hào)同時(shí)導(dǎo)通，Q3、Q1 無(wú)驅(qū)動(dòng)信號(hào)截止， J1 輸出 1- 2+的驅(qū)動(dòng)電壓。</p><p>　　3.3繼電器模塊性能描述</p><p>　　選用了低壓

40、降、高放大倍數(shù)的驅(qū)動(dòng)三極管，最大限度的降低了功率管的損耗，提 高了輸出電壓。由于采用了單級(jí)驅(qū)動(dòng)，要求驅(qū)動(dòng)輸入信號(hào)要有一定的高電平電流驅(qū)動(dòng)能力。.輸出電流較小，一般應(yīng)小于 200mA。輸入信號(hào)應(yīng)有較強(qiáng)的高電平驅(qū)動(dòng)能力（大于 3mA）。</p><p>　　3.4載波通訊部分電路及簡(jiǎn)要工作原理</p><p>　　載波通訊模塊功能描述</p><p>　　載波通訊就是在

41、供電同時(shí)進(jìn)行電力使用情況的信號(hào)傳輸。</p><p>　　載波通訊模塊原理分析</p><p>　　載波抄表主要采用兩種電力線載波技術(shù)：窄帶技術(shù)和擴(kuò)頻技術(shù)。</p><p>　　窄帶技術(shù)：模擬的 FM(調(diào)頻)、數(shù)字的 FSK;</p><p>　　擴(kuò)頻技術(shù)：直接序列擴(kuò)頻 DS、調(diào)頻 FH。</p><p>　　電力線載

42、波通信所需要的直接序列擴(kuò)頻調(diào)制電路已經(jīng)在 PL3105 芯片內(nèi)部集成， 外圍的配置電路主要包括功率放大電路、濾波整形電路、諧振電路、二次濾波電 路。</p><p><b>　　1、濾波整形電路</b></p><p>　　由于放大后的信號(hào) Q 波形含有豐富的諧波成分，為減少對(duì)電網(wǎng)的諧波污染需要進(jìn)行濾波整形。電感 L2、電容 C15 完成整形濾波后，再通過(guò) 耦合線圈

43、T1 耦合到低壓電力線上，雙向二極管 D9 起保護(hù)作用。</p><p><b>　　2、載波發(fā)送電路</b></p><p><b>　　2、濾波整形電路</b></p><p>　　由于放大后的信號(hào) Q 波形含有豐富的諧波成分，為減少對(duì)電網(wǎng)的諧波污染需要進(jìn)行濾波整形。電感 L2、電容 C15 完成整形濾波后，再通過(guò) 耦

44、合線圈 T1 耦合到低壓電力線上，雙向二極管 D9 起保護(hù)作用。</p><p><b>　　3、載波接收電路</b></p><p>　　如圖 3 載波接收電路，R11 在接受本地強(qiáng)發(fā)射信號(hào)時(shí)可以有效地吸收衰減。電感 L1、電容 C10 組成并聯(lián)諧振回路，諧振以中心頻率為 120KHZ 進(jìn)行設(shè)計(jì)，完成對(duì)有效信號(hào)的帶通濾波，良好的選頻回路可以有效地提高載波的接受你靈敏

45、度。將接收到的信二極管 D2、D3 的作用是號(hào)電位鉗制在±0.7V。接收信號(hào)經(jīng) 過(guò)電容 C12 后引入到芯片內(nèi)部進(jìn)行混頻處理，SIGIN 載波接受信號(hào)被內(nèi)部上拉后平移到 2.5V±0.7V,以利于后續(xù)處理。</p><p>　　3.5紅外控制電路及原理分析</p><p>　　紅外控制模塊功能描述</p><p>　　紅外控制電路實(shí)現(xiàn)的是對(duì)電表的

46、遠(yuǎn)程控制，通過(guò)遠(yuǎn)程可以抄讀電表的各種數(shù)據(jù)，一般有發(fā)射電路和接收電路兩部分組成。</p><p>　　紅外控制模塊原理分析</p><p>　　HM238R芯片介紹：</p><p>　　HM238R是一個(gè)微型的接收紅外遙控的控制系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)是非?？煽浚词乖诟蓴_環(huán)境中也能防止不受控制的脈沖的輸出。在現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于紅外遙控系統(tǒng)。</p><p>

47、;　　紅外發(fā)射回路是通過(guò)主 CPU 發(fā)出命令輸出 38KHZ 的脈沖信號(hào)，電平信號(hào)的變化促使 LED 紅外發(fā)射管導(dǎo)通并發(fā)射紅外信號(hào)，相當(dāng)于對(duì) TXD-IFR 信號(hào)進(jìn)行38KHZ 的脈沖調(diào)制；而如上圖的接受回路，主要由紅外接收管內(nèi)部的電路來(lái)完成。當(dāng)接收到的紅外信號(hào)是38K時(shí)，V34138通過(guò)接收電路，在RXD-IFR紅外信號(hào)接收處輸出低電平，并將信號(hào)傳送到CPU，友CPU處理并完成執(zhí)行命令。否則的話，不執(zhí)行紅外接收命令。</p>

48、;<p><b>　　3.6計(jì)量模塊</b></p><p><b>　　計(jì)量系統(tǒng)</b></p><p>　　通過(guò)電流互感器與采樣電阻完成電流信號(hào)的取樣，將電壓取樣信號(hào)與電流采樣信號(hào)都以電壓信號(hào)送入計(jì)量芯片（電流采樣部分有一些小電阻，把電流轉(zhuǎn)換為電壓）。通過(guò)對(duì)采樣值的積分和軟件濾波運(yùn)算獲得電壓、電流值，通過(guò)對(duì)采樣值的乘積運(yùn)算獲得對(duì)

49、應(yīng)的瞬時(shí)功率，然后通過(guò)對(duì)瞬時(shí)功率的積分，得到一段時(shí)間內(nèi)的能量。CPU 對(duì)能量進(jìn)行累加并以脈沖信號(hào)輸出。</p><p>　　CSG550 計(jì)量模塊 </p><p>　　CSG550 計(jì)量模塊功能描述</p><p>　　CSG550 是一顆高精度的單相電能專(zhuān)用計(jì)量芯片，適用于單相兩線制和單相三線制系統(tǒng)，其內(nèi)部集成了 3 路獨(dú)立的二階Σ -△架構(gòu)的 16 位 ADC

50、，可同時(shí)采樣一路電壓、兩路電流，測(cè)量功率、有效值、功率因數(shù)和頻率等電參數(shù)。本模塊主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)單相交流電能進(jìn)行精確計(jì)量，并能通過(guò) SPI 通信接口輸出功率、有效值、功率因數(shù)和頻率等電參數(shù)。</p><p><b>　　電壓與電流采樣</b></p><p>　　在能量的測(cè)量中，需要使用電壓互感器和電流互感器將電力線相互隔離，這樣以來(lái)就能減少電力線上交流信號(hào)對(duì)于輸入通道信

51、號(hào)的干擾。電壓互感器具有高精度和低阻抗的特性。同時(shí)，它具有很小的延遲在高次諧波的情況下。</p><p>　　3.7 ESAM 電路及原理分析 </p><p>　　ESAM 模塊功能描述</p><p>　　在電網(wǎng)的售電系統(tǒng)中，ESAM在智能電表中主要扮演者保護(hù)者的功能，在有數(shù)據(jù)需要抄讀或者發(fā)出，重要數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存時(shí)，都必須經(jīng)過(guò)ESAM模塊的安全認(rèn)可。它就像運(yùn)輸部門(mén)的

52、安檢。只有遠(yuǎn)程主站和電表中的ESAM模塊確定了數(shù)據(jù)和密鑰的安全性后才能進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。其中，ESAM重要有電網(wǎng)運(yùn)行管理方負(fù)責(zé)，這樣有力于運(yùn)營(yíng)商對(duì)于用電安全的監(jiān)控。</p><p><b>　　第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　在智能電表的設(shè)計(jì)中，軟件與硬件同樣重要，如果說(shuō)硬件是人類(lèi)的軀體，那么軟件就是人類(lèi)的大腦。要想實(shí)現(xiàn)真正的智能，軟件時(shí)必不可少的。硬件

53、電路只有在軟件的指導(dǎo)下才能發(fā)揮它應(yīng)有的作用。因?yàn)楸救藢W(xué)識(shí)有限，不能寫(xiě)出完整</p><p>　　的程序，所以在此僅提供簡(jiǎn)單的軟件流程圖以供大家的參考和學(xué)習(xí)。</p><p>　　第五章智能電表常見(jiàn)問(wèn)題分析</p><p><b>　　1、黑屏 </b></p><p>　　電表黑屏的原因一般由以下幾種情況引起：電壓線斷了

54、或者未焊接，變壓器壞了，5v電壓接地，主芯片未燒寫(xiě)程序，液晶驅(qū)動(dòng)芯片與主芯片數(shù)據(jù)線不通。</p><p><b>　　2、紅外通訊失敗</b></p><p>　　紅外接收或者發(fā)送電路有漏焊或者連錫，紅外發(fā)射二極管焊反，三極管損壞，紅外接收管連錫或者損壞。</p><p><b>　　3、插卡失敗</b></p>

55、;<p>　　卡座上的線焊錯(cuò)位置，卡座金屬片接觸不好，卡座線路有不通的地方</p><p><b>　　結(jié)論與展望</b></p><p>　　在智能電表中，計(jì)量模塊是其最基本功能，要做到計(jì)量的準(zhǔn)確性。而GPRS功能則是其必要附加功能，智能電表的主要目的之一就是要節(jié)省人力抄表成本。所以在設(shè)計(jì)中，選用移動(dòng)SIM卡來(lái)完成這樣功能，在移動(dòng)通信已經(jīng)較為完善的今天

56、，利用移動(dòng)通信技術(shù)來(lái)解決遠(yuǎn)程抄表已不是難題。當(dāng)然要注意電表周?chē)苿?dòng)信號(hào)的覆蓋情況，不然會(huì)因?yàn)樾盘?hào)不好而導(dǎo)致電表在遠(yuǎn)程系統(tǒng)中的掉線情況，或者在線但數(shù)據(jù)難以抄回。同時(shí)也證實(shí)，紅外通信技術(shù)在智能電表中的實(shí)現(xiàn)也已經(jīng)比較成熟，利用手握式掌機(jī)，在電表附近利用紅外通信進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置或者查詢。同時(shí)，因?yàn)槲壹磳氖码姳淼木S修工作，所以我對(duì)智能電表的未來(lái)發(fā)展充滿期待?？梢韵胂笤诓贿h(yuǎn)的將來(lái)，智能電網(wǎng)將覆蓋全國(guó)，人們的生活用電也智能化，那么不但為人們的生活提供

57、便利，國(guó)家的資源也得到節(jié)約。同時(shí)，在智能電表的發(fā)張帶動(dòng)下，其他智能項(xiàng)目也將陸續(xù)出現(xiàn)，比如說(shuō)智能家居。有中央控制器來(lái)控制所有家電，控制中心可以根據(jù)電價(jià)的不同來(lái)調(diào)整家電的工作狀態(tài)，利用手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備來(lái)遠(yuǎn)距離與控制器通訊，遠(yuǎn)距離的來(lái)控制家電的運(yùn)行狀況。這樣在下班途中就可以打開(kāi)家里的空調(diào)，進(jìn)入家門(mén)那瞬間就可以享受清涼夏日。</p><p><b>　　致謝</b></p><p&

58、gt;　　經(jīng)過(guò)幾周的課程設(shè)計(jì)，在老師的指導(dǎo)下，我通過(guò)不斷的翻閱資料的情況下，對(duì)于智能電表的工作原理有了基本的了解，也使自己對(duì)學(xué)過(guò)的數(shù)電等知識(shí)更加清楚明白。在實(shí)際應(yīng)用中學(xué)的更多。因?yàn)樽约簩?lái)參加的工作就是跟智能電表打交道，工作的內(nèi)容就是智能電表的維修，現(xiàn)在通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)使自己在進(jìn)入工作崗位前對(duì)智能電報(bào)有簡(jiǎn)單的了解，對(duì)于智能電表的運(yùn)行原理有了初步掌握，在今后的工作中將會(huì)產(chǎn)生巨大的效果，也讓自己對(duì)即將到來(lái)的工作生活增加了信心。同時(shí)，經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)

59、設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了自主學(xué)習(xí)，通過(guò)自己搜集資料來(lái)了解自己想要學(xué)習(xí)的東西，讓電腦不再是手中的游戲機(jī)，這對(duì)于我來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一個(gè)巨大的長(zhǎng)進(jìn)。雖然現(xiàn)在對(duì)智能電表的了解還是皮毛，但是我相信在進(jìn)入工作后通過(guò)自己不斷的學(xué)習(xí)努力，一定能夠全面掌握智能電表的運(yùn)行原理以及常見(jiàn)故障的維護(hù)，讓自己成為一個(gè)合格的維修員。同時(shí)感謝楊紅衛(wèi)老師對(duì)我的指導(dǎo)。在大學(xué)的最后一段時(shí)間里感謝您的辛勤指導(dǎo)，讓我在離校前再一次得到一塊魁寶。感謝我的母校，給了我學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，讓我從一個(gè)懵懂男孩

60、成長(zhǎng)為一名知道社會(huì)責(zé)任和家庭責(zé)任的男人。我會(huì)在將來(lái)的日子里不斷努力，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在我以母校為榮，將來(lái)母校以為為榮的目標(biāo)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 童詩(shī)白，華成英. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京：高等教育出版社，2006年</p><p>　　[2] 張毅剛，劉杰. 單片機(jī)原理及應(yīng)用. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大

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