1、 1 课程设计报告课程设计报告 课课程名程名称称： 单片机在矿山监控中的应用设计单片机在矿山监控中的应用设计 课题课题名名称称：多用：多用户电户电子式子式电电能表的能表的设计设计 姓名 学号 专业 电气工程及其自动化 班级 09-1 2012 年 1 月 6 日 2 目录目录 一、 设计任务 3 1、 设计目的设计目的 3 2、 设计要求设计要求 3 二、 硬件设计 . 4 1、 设计总体框图设计总体框图 . 4 2、 设计参数设计参数 4 4、 光电隔离电路光电隔离电路 . 7 5、 C8051F360 单片单片机部分管脚及参数机部分管脚及参数 . 8 6 6、 器件选择器件选择 8 7 7
2、、 设计原理图设计原理图 10 三、 软件设计 . 14 1、 主程序框图主程序框图. 14 2、 显示用户及相应电能子程序框图显示用户及相应电能子程序框图 . 14 3、 查询键盘程序框图查询键盘程序框图 15 4、 送送 LED 显示子程序框图框图显示子程序框图框图 15 5、 中断子程序框图中断子程序框图 . 16 6、 24C16 读程序框图读程序框图 17 7 7、 24C16 写程序框图写程序框图 17 四、 程序清单 . 18 五、总结29 3 多用多用户电户电子式子式电电能表的能表的设计设计 摘要摘要： 本文介绍了一种以单片机 C8051F360 为核心，采用专用电能计量芯片
3、AD7755 设计的单相多用户电 子式电能表，并提供了其硬件和软件设计结构简单，价格便宜，适合一户一表使用。该电能表可实现电能 计量、数码管显示、 ，时间校正及时，功耗低，掉电后自动存储数据等功能。 关键词关键词：电能表；单片机；硬件设计；软件设计 0 引言 随着我国经济的飞速发展， 各行各业对电的需求越来越大， 不同时间用电量不均衡的现 象也日益严重。为缓解我国日趋尖锐的电力供需矛盾，调节负荷曲线，改善用电量不均衡的 现象，全面实行峰、平、谷分时电价制度， “削峰填谷” ，提高全国的用电效率，合理利用电 力资源， 国内部分省市的电力部门已开始逐步推出了多费率电能表， 对用户的用电量分时计 费
4、。 电能表自诞生至今已有 100 多年的历史， 随着电力系统及其相关产业的发展以及电能管 理系统的不断完善,电能表的结构和性能也经历了不断更新、 优化的发展过程:由最初的感应 电能表,发展到后来的感应系脉冲电能表,直至现在的纯电子式电能表。 感应系电能表是利用 处于交变磁场的金属圆盘中的感应电流与有关磁场形成力的原理制成的。 感应系脉冲电能表 仍采用感应系电能表的测量机构作为工作元件,由光电传感器完成电能脉冲转换,然后经电 子电路对脉冲进行处理,从而实现对电能的测量。纯电子式电能表的原理是采用电子电路来 实现电能计量,所以电子式电能表的共同特点是采用乘法器,根据所依托的乘法器为模拟的 还是数字
5、的分为模拟乘法器型电子电能表和数字乘法器型电子电能表。本文给基于 C8051F360 单片机的一种新型单相多用户电能表设计，采用 AD7755 电能计量芯片，电能计 量准确。该电能表具有分时段计量，八段数码管显示，时间校正及时，功耗低，掉电后自动 存储数据的特点。 一、 设计任务 1、 设计目的设计目的 通过计算机编程实现多用户电子式数码显示电能表的功能。 本次设计用户数为八户，即实现八位用户循环显示电能量。同时，基于 E2PROM 24C16 芯片实现单片机的掉电数据保护，基于 74HC165 芯片实现单片机的清零。 2、 设计要求设计要求 基于 AD7755 芯片实现电能脉冲的发生；应用单
6、片机 C8051F360 编制程序完成脉冲的 读取、计数、计算、存储、送显示等功能；应用 74HC164 及八段译码显示器完成数据的显 示；应用 74HC165 及键盘控制对脉冲清零；应用 E2PROM 24C16 完成数据的定时写入以防 停电时数据丢失。 4 二、 硬件设计 1、 设计总体框图设计总体框图 2、 设计参数设计参数 基准电压： 220V10% 基准电流：Ib=5A 最大电流：Imax=4Ib=20A 计量精度：1 最小电流：Imin=2%Ib=0.1A 脉冲数：1000/kw.h 3 AD7755 相关参数计算相关参数计算 电能变换电路采用 AD7755 芯片（Ib=5A,C=1000KW/h）,工作时 AD7755 芯片将电流采 样信号和电压采样信号送入缓冲放大器，经模拟乘法器相乘，再经 V/F 转换器转换将电压 信号转换为脉冲信号，
