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1. 绪论 1
1.1 课题的研究意义 1
1.2 智能电度表的发展情况 2
1.2.1 机电结合的电度表 2
1.2.2 全电子式电度表 3
1.2.3 无线抄表 5
1.3 本设计电度表的主要特点 5
2. 智能电度表的硬件设计 7
2.1 工作原理 7
2.2 硬件电路设计 8
2.2.1 本设计核心芯片89C2051 9
2.2.2 A/D转换器TLC549 15
2.2.3 看门狗监控器的选择 X25045 15
2.2.4 通讯总线的选择RS-485总线 19
2.3 本设计电度表的误差分析 27
2.3.1 机械表芯测量误差 28
2.3.2 电子检测误差 28
3. 软件设计 30
3.1 软件设计的思想和方法 30
3.2 软件流程图 31
4. 结论 33
致 谢 36
参考文献： 3
1. 绪论
1.1 课题的研究意义
随着国民经济的不断发展, 电力已经成为国家的最重要能源。近年来，我国电力系统有了很大的发展，特别是作为基础自动化的变电站综合自动化更是方兴未艾，其中电度量对电力部门来说是一个非常重要的参数。就民用电力来说, 由于人民物质生活的极大丰富, 生活质量迅速提高, 对电力的需求也越来越大。但是, 当前居民用电的管理过于落后, 居民用电管理收费多年来一直采用先用电、后抄表、再付费的传统作业方式。
在社会走向信息化 ,网络化 ,电力系统大踏步现代化的今天 ,手工抄表更是与无人值班等高度的自动化形成了鲜明对比 ,成为制约供电系统现代化管理的一大障碍。就系统的完整性而言 ,电力系统从发电 ,配电 ,传输一直到区域变电所已基本实现网络化管理 ,而唯独用户终端没有和网络连接上 ,造成了系统的不完整 ,直接或间接的影响了系统潜能的发挥。
居民用电绝大多数实行“分表制”, 即若干集中居住的家庭(一个居住单元或若干居住单元的集合) 使用一个总的电表, 每户装一个分电表, 电力部门抄表员抄收总电表的电量, 作为居民交付电费的依据。居委会或物业管理部门还需去抄取各家电表的读数, 按比例收取电费。
这种用电管理模式, 给居民带来诸多不便, 而且增加了管理人员的工作。1998年开始在全国范围内实行电力城网、农网改造，使得电度表数量迅速增大，抄表的工作量就会越来越大，因此在电网改造过程中实现自动抄表是非常必要的，同时也是电能管理进步的要求。据统计, 仅电力部
门的抄表队伍人数就数以万计, 且人为方式弊端多, 工作效率低, 给管理部门造成了人力、物力、时间上的极大浪费。
为了适应社会的需要,保证用户安全、合理、方便地用电, 对传统的电表和用电的管理模式进行改造, 使之符合社会发展的需要就显得很有必要。要实现电表集中自动抄表, 其前提是电表需首先实现智能化, 这样才能实现数据出户, 以达到集中抄表的目的。要实现自动抄表，就要使电度表具有远传功能，而常用的电度表多为感应式机械电度表，这种表具有运行可靠、结构简单、价格便宜的优点，但不具有远传功能。
正是由于以上背景 ,智能电度表应运而生。所谓智能电度表 ,就是应用计算机技术 ,通讯技术等 ,形成以智能芯片(如ＣＰＵ)为核心 ,具有电功率计量计时、记费、与上位机通讯、用电管理等功能的电度表。
1.2 智能电度表的发展情况
1.2.1 机电结合的电度表
第一类机电结合的电度表, 是在原有的机械表的基础上, 加装电子式计数装置和相应的控制、通讯电路, 或加上IC 卡读写接口以实现自动计量计费和控制; 其基本结构是在原有机械电度表的转盘上打孔或涂(贴) 上能吸收光线的材料, 通过光电转换, 将机械转盘的转动变换成电脉冲信号,再进行相应的计数处理。这类电度表由于其计量原理没有改动, 其计量精度和特性与机械表完全一样, 而成本相对较高,其优势在于能充分利用现已安装使用中的大量的机械电度表, 且其计量原理为大众所熟悉而容易接受。
另一类机电结合的电度表则是采用电子式计量电路在获得数字式脉冲信号后, 通过微型电机驱动字码转轮得到电能计数值, 这种结构是最简洁可行的电子式电度表的方案,但遗憾的是其对计量电路的要求较高, 即要求所有的表都按一个固定的比例将电能值转换为对应数量的数字脉冲, 才能按正确的速度驱动微电机以转动字轮。这个比例就是所谓的电表常数( mp/kwH) , 由于电路中所用的决定脉冲速度的定时元件大都是参数离散性较大的阻容元件, 为了保证电度表的计量精度和产品的一致性, 就必须在生产过程中加强对元件的筛选和对半成品的调校, 也就是说要增加相应的人力物力的投入并要延长生产周期, 从而使电度表的生产费用和成本有所增加。另外这种结构的电度表在数据收集和用户缴费方式上与老式的机械表没什么区别, 应属淘汰产品。
1.2.2 全电子式电度表
全电子式电度表则是当今国内最先进的一类电度表, 其采用先进的单片机技术和专门设计的电能测量集成电路, 具有计量精度高、可防止窃电、自身损耗低和可靠性高等特点。其中的一些型号还具有复式计费功能。由于此类电度表的用电量数据已经数字化, 可以很方便地与各种数据收集传送电路配合组成自动计量计费的系统, 是现行家用电度表的换代产品, 该类产品的大量使用将节省供电部门大量的抄表计算工作, 并能及时回收电费(先付费后用电) , 具有巨大的经济效益和社会效益。
关于抄表方案, 国内近几年流行以下几种模式:
1）总线制集中抄表: 电表部分采用智能电表, 各户智能电表信号线并接在一根总线上, 总线连接到楼下转接器, 各楼转接器与小区的集中器相连, 由集中器集中供电。
