畢業設計(論文)-基于單片機的電能表自動抄表系統設計-資料下載頁

　　

【正文】 的可靠通信,由抄表系統讀取用戶電量數據和設置時段、費率、地址等電表參數。顯示模塊的功能是顯示用戶的峰、平、谷、總電量及時間、上月電量等信息。 系統抗干擾設計智能復費率電能表主要是基于單片機的系統,單片機系統極易受到強電磁場、溫度、濕度等的干擾,在諸多干擾源中,來自電網電壓的波動、尖脈沖干擾、瞬間斷電對單片機的工作是一些很重要的干擾源,它使單片機不能連續正常工作。電網瞬間斷電或電壓突然下降將使微機系統陷入混亂狀態,電網電壓恢復正常后,微機系統難以恢復正常,有效的方法就是掉電保護,掉電信號由硬件電路檢測到,加到單片機的外部中斷輸入端。軟件中將掉電中斷規定為高級中斷,使系統能夠及時對掉電作出反應,在掉電中斷子程序中,首先進行現場保護,把當時的重要狀態參數、中間結果、某些片內專用寄存器的內容一一從片外RAM中調入單片機內部RAM中。其次是對有關外設做出妥善處理,使外設處于某一個非工作狀態,最后在片內RAM的某些單元做上特定標記。采用上電自動復位電路,使單片機上電后保持兩種確定的狀態,要么復位,要么工作,電源突然出現的短脈沖不會造成異常狀態,確保系統正常工作。 數據其中器的軟件設計數據集中器的軟件功能同樣有很多子程序實現，其中的通信中斷子程序、存儲器操作子程序、延時子程序都與數據采集器的子程序相同，在此只對其主程序和電源管理子程序作一介紹。 主程序設計 主程序負責輪詢16個數據采集器，對采集數據進行處理和存儲，同時響應管理中心和IC卡抄表器的命令，主程序流程圖如下圖：由于PIC16F73只有一個串口，而系統既要與上位機通信，又要與下位機通信，在設計時采取的措施是:接收或發送上位機時，下位機屏蔽。接收或發送下位機時，位機屏蔽。其中通信中斷子程序1用來接收和解析管理中心下傳的命令并執行相應操作，如開戶時對采集器初始化表底數，上傳燃氣氣表數據等操作，其操作和數據采集器的通信中斷子程序類似。通信中斷子程序2用來接收IC卡抄表器命令并上傳抄表數據，其操作和數據采集器的存儲器操作子程序類似。 電源管理程序的設計電源管理程序是對電源模塊進行管理，程序流程圖如下圖：電源管理程序主要負責檢測蓄電池的電壓，根據電平高低進行恒流、恒壓、浮充充電，充電過程中的各種狀態由兩個指示燈顯示。YellowLED亮表示恒流充電:YellowLED間隔亮表示恒壓充電。GreenLED亮表示浮充充電。GreenLED閃亮表示浮充放置。 數據采集器的軟件設計在數據采集器的程序設計中，為了確保系統的可靠性和實時性，提高數據采集器程序的執行速度和精度，節約系統資源，這里采用匯編語言進行程序設計。軟件的功能由各個子程序完成。主要的子程序有數據采集與處理、通信中斷、存儲器操作子程序和延時子程序。 主程序主程序首先對單片機進行初始化，還包括堆棧指針設置。端口的通信方式。定時器(WDT)的預分頻系數和初值設置:串行通信的控制寄存器和波特率寄存器的設置等，并且調用數據采集與處理子程序對燃氣表進行流量采集，利用存儲器操作子程序對數據進行存取，通過通信中斷子程序響應數據集中器的命令。其工作流程圖如下圖每采集一個通道的數據，都要與光電采樣電路標定的電平進行比較、判斷。采樣由路標定結果 。發訊電表可能出現的狀況模擬量A (V)數字量D(VDD=5V)斷路255D235信號高電平235D148信號抖動狀態148D128信號低電平128D36短路A0V36D0對于信號發生抖動(其實是一種臨界狀態，處在高低電平之間)，在處理時直接將其剔除，等到下一采集周期重新進行采樣并判斷。通信中斷程序負責與集中器的通通信并執行數據集中器下達的各項指令。在接收集中器命令幀時，為了防止長期處于偵聽接收數據狀態，進而影響對發訊燃氣表的采集過程，所以對接收過程進行計時，從數據集中器喚醒數據采集器開始250ms內數據未接收到或通訊字節接收時間間隔超過2. Sms，則終止此次通訊。當數據接收完畢之后，需對命令幀進行檢驗，保證命令幀的可靠性。通過以下步驟實現:檢驗報頭，檢驗報文長度、累加校驗報文、檢驗報尾。任何一步檢驗報錯均視為干擾信號并中斷檢驗，返回到主程序中。只有以上四個步驟的檢驗都通過，才確認為正確的命令幀。對通過校驗的不同命令幀，數據采集器處理方法有所不同，但差別不大，均需經歷以下幾步: ①檢驗命令所指采集器地址與采集器地址是否一致。 ②通過IZC總線讀取 FM24C04存儲器，獲取所需表的抄收數據。 ③根據規定的應答幀格式建立應答幀。 ④通過RS485總線向數據集中器發送應答幀。 ⑤返回主程序。存儲器操作子程序包括對FM24C04的讀操作和寫操作，采用IC模式。讀操作是在向數據集中器發送應答幀時進行的，寫操作是在數據采集上來并處理好后進行的，這部分非常重要，因為系統一旦工作后，記錄的數據是絕對不能丟失的。在數據采集器工作時，很多情況下需要延時環節。例如PIC16F73的RAO, RAI口的8位模數轉換需要采樣時間20個振蕩周期，單片機采用4MHz晶振，故每個指令周期為1毫秒，所以采樣時間20毫秒。在通道A/D轉換期間，對通道的操作都會引起模數轉換中斷，造成無法獲得模數轉換結果。因此，程序設計中的延時子程序相當重要，延時子程序的延時時間必須足夠大，但又不能過大，以免影響整個系統的運行速度。對于長時間延時，一般采用循環來實現.結 論智能型復費率電能表作為一個智能型器件,十分適用于高層建筑、密集的住宅區等密集用戶區的集中管理,配合適當的通訊規約,可以方便的與管理計算機接口或通過集控器構成遠程自動抄表網絡。本設計方案采用低功耗器件,成本較低,便于集成。經過試驗,本文所設計的復費率電能表的各項技術指標均達到國家多費率電能表的技術標準,具有一定的推廣價值和較好的市場前景。本文介紹的這種基于MSP430單片機的復費率單相電能表的主電路及通信接口電路, 采用AD7755作為專用電量測量芯片以保證測量脈沖數的準確性,硬件日歷時鐘及參數存儲采用總線器件以減少電路連線。綜合設計使電能表的工作可靠性得到大大提高。參考文獻附錄1附錄2 致謝 燕山大學畢業設計（論文）評審意見表指導教師評語：成績： 指導教師簽字： 年 月 日評閱人評語：成績： 評閱人簽字： 年 月 日燕山大學畢業設計（論文）答辯委員會評語表答辯委員會評語：總成績： 答辯委員會主席簽字： 年 月 日 作者簡介姓 名：此處粘貼本人2寸像片（或復印像片）性 別：政治面貌：出生年月：班級系別： ( 個人簡介內容 300字左右 ……………………………… )……………… ……………… 專業知識：英語水平：計算機水平：社會實踐：曾任職：獲獎情況：畢業走向：