基于PIC多費率電能表設計

電氣自動化論文編號:ZD1011    論文字數:21121,頁數:49

目 錄
摘  要 I
Abstract II
目 錄 III
1  前 言 1
 1.1 課題背景 1
 1.2  電能表技術的發展與動向 1
 1.2.1 電能計量技術的發展 1
 1.2.2  電能計量技術的研究動向 2
 1.3 本課題的意義 3
2  電能測量原理 4
 2.1 三相電路電能參數的測量 4
 2.2 ATT7022A電能參數的計算 6
 2.2.1 ATT7022A計量模塊 6
 2.2.2 計量原理簡介 6
 2.3 多時段的劃分和控制 7
 2.3.1 多時段的劃分 7
 2.3.2多時段控制 8
  本系統采用的測量方法 8
3 系統總體方案設計 9
 3.1電能表的功能和技術指標 9
 3.2系統硬件方案 10
 3.3主程序軟件流程 10
 3.4 本系統設計方案的特點 11
4 系統的硬件模塊選擇與設計 12
 4.1 PIC 系列單片機簡介 12
 4.1.1 PIC16F877 的性能簡介 13
 4.1.2 PIC16F877 的內部結構 14
 4.2 電能計量芯片 ATT7022A 簡介 16
 4.2.1 ATT7022A 的功能特性、引腳和內部框圖 16
 4.3 實時時鐘芯片 DS1302 20
 4.3.1 DS1302 功能及特點 20
 4.3.2 DS1302結構和工作原理 20
 4.4  LCD 顯示器 21
 4.4.1  LCD 液晶顯示簡介[20] 21
 4.4.2 液晶模塊引腳定義 22
 4.5 系統硬件電路設計 22
 4.5.1 系統前向輸入通道設計[14] 22
 4.5.2 電能表與單片機的接口 23
 4.5.3 實時時鐘電路 25
 4.5.4 電源電路 26
 4.5.5  PCB布線 26
5 系統的軟件分析與設計 27
 5.1 系統控制接口 27
 5.1.1 SPI 接口簡介 27
 5.2.1 SPI 接口通信程序設計 28
 5.2 EEPROM 模塊 30
 5.2.1 EEPROM 模塊介紹 30
 5.2.2 EEPROM 的操作原理 31
 5.3 ATT7022A數據處理 33
 5.3.1 ATT7022A計量參數處理 33
 5.3.2 ATT7022A 軟件校表程序設計 34
6 系統總體性能評估 36
 6.1  系統硬件總體設計評估 36
 6.2  系統軟件總體設計評估 37
 6.3 系統調試及運行狀況 37
 6.3.1 系統調試過程中出現的問題及其解決方法 37
 6.3.2 系統運行狀況 38
7 總結與展望 39
 7.1工作總結 39
 7.2課題展望 39
致 謝 40
參考文獻 41
附錄 42
 附錄1  原理圖 42
 附錄2 ： 系統PCB圖 44

摘  要

 電能是現代社會中國民經濟和人民生活的重要保障，隨著社會的快速發展往往導致電能的供應與使用之間產生矛盾。為了解決這一矛盾，電能計量的分時計費方式可以通過調節人們的用電行為，對提高電能利用的合理性和緩解電力供需矛盾具有重要價值。但是傳統的機電式電能表無法執行分時計量和分時計費的功能，因此基于單片機技術設計的新型數字電表是實現新型電能管理方式的前提。
 本文提出基于PIC單片機進行了電能表的完整設計，其電壓電流采集電路具有特色和成本優勢，探索了利用的有限硬件資源與軟件的有機結合，實現實時時鐘、和EEPROM等接口的設計方法。
關鍵詞：電能表、ATT7022A、單片機、硬軟件合成
Abstract

 The electric energy is a guarantee to national economy and daily life in modern society.With the fast development of the society, contradiction between the demand and production of electrical energy occurs.  Time-scheduled tariff system, that changes user's behavior in energy consuming and rationalizes the electrical energy utilisation, is an effective and valuable measure to solve this problem. For the energy measurement the traditional mechanical electricity meter no longer can meet the requirements of this new tariff system, and microcontroller-based digital E-meter becomes the prerequisite and backbone of this tariff system.
 This paper design of an PIC microcontroller-based E-meter with cost-effectiveness and unique voltage and current input channels; Design methods that integrates the PIC16F877A's limited hardware and software resources to implement real-time clock, I2C and serial EEPROM communication interfaces;
Keywords：Electric energy meter ,ATT7022A, microcontrolle, Integration of hardware and sofmare