淺談數字電度表的核心硬件的選擇

范瑩 張惠芳 謝士春 李雪竹

安徽省宿州市宿州學院信息工程學院

淺談數字電度表的核心硬件的選擇

范瑩 張惠芳 謝士春 李雪竹

安徽省宿州市宿州學院信息工程學院

工欲善其事必先利其器。合適的硬件器材可以做出性能優質的數字電度表。本文主要探討運用于學生宿舍的數字電度表的硬件選擇。

科技 數字電度表 單片機 芯片

1 研究背景

21世紀，是一個信息多元化的時代，是一個科技“主宰”社會生活的時代。我們每個人都擁有不同的科技產品，日常生活中最常見的手機、電腦、吹風機等都給我們的生活帶來了不可描述的便利。科技的影響力十分強大，但凡事都有兩面性，科技使我們的生活豐富多彩，但同時也在消耗著我們“家園”里的大量資源。無論是我們熟悉的電能、水、或者土地、糧食，還是我們不熟悉的一些地球上必不可少的資源每天都在被大量消耗。地球“赤”字的情況已經十分嚴重。當下，合理使用資源，選擇合適的器材去創造優質的科技產品已經成為21世紀時代的潮流。

2 研究意義

眾所周知，我們當前所處的社會是一個充滿電子產品的社會，是一個機遇與挑戰并存的社會。但資源的嚴重浪費，已經開始使人們逐漸從科技帶來生活便利的盲目喜悅中脫離出來，開始思考能源問題。

電能是我們日常生活中最不可缺少的能源之一，電能的浪費對我們的生活百害而無一例。本文主要從龐大的學生群體出發，探討如何選擇一些合適的器材，可以制造出性能優良，功能多樣價格便宜，輕巧易裝的運用于學生宿舍電能監測系統的數字電度表。一方面實現對學生宿舍用電量的監測，提高學生的節電節能意識；另一方面積極響應國家節能減排政策的號召，做到合理利用資源，合理利用器材，創造一個更加優質的生活環境。

3 器材的選擇

3.1 單片機的選擇

單片機屬于數字電度表的核心控制模塊，它是數字電度表最重要的硬件之一，核心控制模塊的主要功能也是由單片機實現。所以選擇一個性能良好、價格合理的單片機是制作數字電度表時首先要考慮的問題。

本文研究的數字電度表主要運用在學生宿舍的電量監測方面，它的主要功能是測量學生宿舍每月的用電量，計算出每月電費，設置一個用電量上限數值，當超過此數值時自動發出警報，提醒學生上交電費。根據以上功能，本文研究的數字電度表選擇的是單片機8051。

單片機8051屬于MS-51單片機，是美國INTEL公司生產的最早最典型的產品。它主要具有精度高，誤差小；輸出頻率，可以提供實時有功功率；防潛動，安全性能好；低功耗，封裝嚴謹等功能特點，非常適合學生宿舍數字電度表的設計。

3.2 電能計量芯片的選擇

電能計量芯片屬于數字電度表的電能計量模塊，它是數字電度表必不可少的模塊之一。它主要實現的功能就是采集學生宿舍里不同種類的電子器材的電壓和電流的模擬信號，將它們轉化為數字信號，然后根據正規的電能計算公式計算出用電量，將其傳送給核心控制模塊。

本文探討的數字電度表主要選擇的是ADE7755芯片。ADE7755芯片是一種主要用于測量集成電路的芯片，準確度比較高。它的芯片內部含有兩個ADC，可以快速的將采集到的電壓電流的模擬信號轉化為數字信號。即使是一些微小的、不易察覺的電流，也可以通過自身所帶的PGA進行信號放大。至于電流或電壓通道中的HPF、LPF等作用也十分明顯。除此之外，ADE7755芯片價格便宜、性價比高、市場上很容易買到，是設計數字電度表比較好的計量芯片選擇。

3.3 顯示器材的選擇

顯示器材，顧名思義，就是顯示數字電度表在學生宿舍電能測量過程中的電量大小。這里我們把時鐘芯片的選擇也歸為顯示器材類，因為時鐘芯片的主要作用就是為數字電度表提供實時的時間顯示。

首先我們講一下顯示屏幕的選擇。本次設計的顯示屏幕我們選擇的是LCD1602顯示器。LCD1602是市面上比較常見的，應用比較廣泛的一種極低功耗的液晶顯示器件，它具有顯示質量高、重量輕、壽命長，字跡清晰美觀等特點，是設計數字電度表的一種很好選擇。其次是時鐘芯片的選擇。時鐘芯片我們選擇的是DS1302芯片。DS1302一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，它具備我們設計數字電度表所需要的基本功能。

4 研究總結

由于篇幅有限，本文主要探討數字電度表中的一些重要模塊，至于其他的電能計量模塊、信息存儲模塊等，在這里不再進行一一陳述。本文數字電度表的設計主要使用了單片機8051、電能計量芯片ADE7755、顯示器LCD1602和時鐘芯片DS1302，目前在技術上還存在很大的不足。今后一定會繼續研究，努力完善，制造出性能優良、功能完備數字電度表，為保護地球資源貢獻一份力量。

[1]李廣弟.單片機基礎[M],北京：北京航空航天大學出版社,2001:1-55

[2]劉玉豐.單相電能儀表專用芯片AD7755[J].現代電子技術,2001(4):19-22

[3]翁家民,馮建勤,陶春鳴.單片機應用開發技術[M].中國電力出版社,2009:1-206

《基于單片機的數字電度表在電能監測系統中的設計》項目編號：201510379032。