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基于 单片机 数字 电能表 设计

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内容简介：

- 1 - 开题报告 1毕业设计的主要内容、重点和难点等 研究内容 对于电力参数进行高精度、多参数的测量，是充分了解电网的运行状况，寻找并解决电力系统中出现问题的重要途径。因此对于电力参数的测量，尤其是高精度、多参数、低价格、便携稳定的实时测量就显得尤为重要，也一直是人们研究的一个重要的方向。本课题要求利用单片机或 研究重点及难点 重点： （ 1） 标准波形和非标准波形下的电压下功率采样设计，使采样结果尽可能的精确，满足精度要求； （ 2） 数模转换，采集来的信号为模拟信号，需要一个 数模转换器转换成能够被单片机处理的数字信号； （ 3） 正确设计电能计算程序 ,精确地满足测量要求 ,并且 操作简单、显示界面直观明了满足要求。 难点： （ 1）如何设计 合适的采样电路，在标准和非标准波形下使误差范围减小到要求范围内 （ 2）如何合理 选择数模转换的方式，尽量减小转换过程带来的误差，使数模转换精度及效率达到使用要求 （ 3）如何 合理设计单片机程序，合理选择测量周期、降低电能表能 - 2 - 2准备情况（查阅过的文献资料及调研情况、现有设备、实验条件等） 研究概况及发展趋势 （ 1） 电能表及数字电能 表现状（文献综述） 1电能表，顾名思义，作为电能的计量工具在国民经济的各部门得到广泛应用，存在我们身边的各个角落。 传统电表是使火线绕若干圈，与火 似一台可控转速的电机。以单相电能表 5(60)为例。“ 15”称为“标定电流”，“ 60”称为“额定最大电流”，即该单相电能表的标定电流是 15A，额定最大电流是 60A；则该电能表能用于正常运行负荷电流为： 15A/30%=50A，折算成容量为： P=50A*220V=11000W=11可以带 11千 瓦的功率。但是，其存在的问题也较为突出，传统电表只能显示总体用电量，而且需要人工抄表，浪费了大量的人力物力。传统电表的火 然电耗很少，但每月大约有一度电的空耗。根据我国目前的发展状况和广大用电单位及个人的用电状况 ,发现现在所使用的电能计量器具比较落后 ,精确度不高 ,并且功能较少 ,这样既浪费资源又不能满足人们目前的要求 ,影响社会的发展。因此 ,有必要对老式的电能表进行改进和创新以满足人们不断增长的需求。 （ 2）国内的发展趋势 3传统电表的缺点：电表耗电量大、体积笨重、防 窃电能力差、精度不高且抄表麻烦，无法做到信息的交换。 随着微电子技术的迅猛发展 ,微控器 (单片机 )和大规模集成电路在电能计量领域的广泛应用 ,使电度表的技术水平和性能得到了长足发展，数字电表得以产生，在实际应用中的优势非常明显。 数字电表：以微处理器和微控制芯片（如单片机）为核心的可以存储大量的测量信息并且具有对测量结果进行实时分析、综合和做出各种判断能力的仪器。一般具有自动测量功能、强大的数据处理能力，进行自动调零和单位换算功能，能进行简单的故障提示，具有操作面板和显示器和报警功能。数字电表是取火线的电 流信号，通过数字电路转换成可计量数据。其中没有可运动的组件。智能数字电表的研究主要为了实现供需双方的实时通信，供方可以根据需求负荷调节电价，需方可以根据电价调节用电量。最终达到削峰填谷，节约用电的效果。数字表使用数字电路，电耗极少。 小结数字电能表的优点：装置简单方便、功耗小精度高、数字显示直观明了且可以做到信息的交换、数据处理能力强大、顺应了智能电网建设的要求。 - 3 - 主要参考文献 1赵伟 电测与仪表 6期 2贺静丹 电子测量与仪器学报 月 3胡淑坤 现代企业教育， 2012年 4 月 4郭慧芳 大众科技 10 月 5庞桂云 电测与仪表 月 6公茂法 电力自动化设备， 2011 年 9月 7曾乃鸿 2001(8)： 5 - 6 8张迎新 用及接口技术北京：国防工业出版社， 2004 9 胡伟 民邮电出版社， 2003 10 高中文 黄玲 ,等 电子式电能表设计 ,哈尔滨理工大学学报，2001( 5)： 9 8 101 现有设备和实验条件 个人 计算机 、 51 单片机开发板 、 示波器 、 直流稳压电源 、 数字万用表 ，开放实验室 - 4 - 3、实施方案、进度实施计划及预期提交的毕业设计资料 实施方案 数字电能表采用专门的电能计量芯片，采用单片机强大功能实现对用电量的自动计量和分段 计算，并通过外围电路实现数据储存，电量显示，电量显示等功能。可计量正反向有功电能，四象无功电能，最大需量等功能，具体实施方案需等后期仔细研读制定 。 进度实施计划 第一阶段 （ 2016 2016：分析毕业设计题目，阅读理解任务书内容，确定实施计划方案。 第二阶段（ 2016 2016 查阅相关文献和资料，了解 数字电能表 的工作原理，了解其在线监测的方法，选择一种方案，制定相关方案。 第三阶段 （ 2016 2016 查阅资料，查找和毕业设计题 目相关的资料，和符合要求的相关课题的 4万字符的外语文献，在已有对课题理解的知识层面上对材料进行翻译。 第四阶段 （ 2016 2016确定可实行方案。 设计电路，画 出样机电路板。提交 第五阶段 （ 2016 2016调试硬件， 设计程序。 第六阶段 （ 2016 2016 软件编程并与硬件进行联调，完成制作的样机。 第七阶段 （ 2016 2016撰写并 完善毕业设计论文 。 第八阶段 （ 2016 2016 完成毕业设计，提交论文 。 预期提交的毕业设计资料 1、撰写两万字以上的毕业设计说明书（兼附 15 篇以上的参考文献）；在毕业设计说明书中应包括 300 500 个单词的英文摘要及关键词； 2、完成与课题相关英文资料的翻译（约四万英文字符，附英文全文）； 3、完成粮库粮情测控系统开发的研究和实现方案； 4、设计出系统的硬件和完成相应软件程序设计，给出必需的硬件实现原理图； 5、根据课题任