基于單片機的智能化抄表系統設計

白晶

（錦州市經濟技術開發區供電局，遼寧錦州，121007）

基于單片機的智能化抄表系統設計

白晶

（錦州市經濟技術開發區供電局，遼寧錦州，121007）

隨著我國國民經濟水平的提高，居民用電量呈高速增長，此情形的出現也就對電力公司的抄表方式提出了更高要求。因此，電力公司應當加快對智能化抄表系統的研究，以此提高電力抄表效率及精準度。本文主要設計的是一款基于AT89C52型號的單片機智能化抄表系統，首先從智能化電抄表的概述進行闡述，從硬件部分、軟件部分、主程序三方面對系統進行全面設計。

單片機；智能化抄表；系統設計

0 引言

隨著我國各項科學技術的發展，電能已經是當前人們生存必不可少的能源。目前，人們生活中大部分生活工具均需要電力作為前提，隨之而來的是日漸增長的居民用電量。此情形的出現也就對當前電力企業的抄表系統提出了更高要求。目前，傳統式電力集抄方法已經無法滿足當前電力企業發展的需求。因此，電力企業還需對集抄技術進行改進，加大投入到的智能化抄表系統的研究中。本文主要以單片機作為前提，對智能化抄表系統設計進行研究。

1 智能化抄表系統設計

1.1 硬件部分設計

1.1.1 單片機選型

單片機是一種集成路芯片，能夠將完整的計算機系統集成到芯片上，具備計算機所需的大多數部件。本文主要選用美國ATMEL公司所產的高性能CMOS 8位AT89C52型單片機。單片機中包括了8K butes可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器以及256bytes的隨機存取數據存儲器。AT89C52型單片機中器件則采用的是ATMEL公司密度極高、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-51指令系統。同時，此單片機內置由8位中央處理器以及Flash存儲單元，助力于AT89C52單片機在更多復雜場合的應用。

1.1.2 計量模塊設計

智能化抄表系統的構建離不開計量模塊，在系統中扮演著終端傳感器的重要角色。其主要應用于電流電壓以及相關設備工況信息的獲取，以此為CPU提供基礎數據。因此，系統的構建以確保計量模塊的計量精準度以及運算速度作為前提，其終端計量部門將由專門的計量芯片組成進行保障。本文中主要將三相多功能電能計量芯片71M6153應用于系統設計中。此類芯片是一種高精度的模擬前端的電能計量IC，具有為四象限三相計量提供測量值的作用。具體原理為：將單位時間內電路吸收和釋放的電能定義為該電路功率，以p進行表示，再設交流電壓為u(t)、電流的瞬時值為i(t)。以此得出一個周期內的瞬時功率為：

從公式中得出測量電能的方法其實就是將電壓與電流相乘，然后在時間上進行累積。電子式電能表主要以對功率進行轉換，將其轉換為脈沖頻率輸出，以此實現電子式電能表積分。

本文中的計量模塊由于多種器件組成，分別是互感器、采樣電路、高精度計量芯片等。其中計量芯片能夠對采樣數字信號進行運算，從而獲得電流值、電壓值、功率、電能量等電能數據。

1.2 軟件部分設計

智能電表軟件設計首先要將用戶的個性化需求作為首要原則，因而常常需對智能電表的相關功能進行調整。因此，智能電表軟件設計應將業務相關性和穩定性作為前提，對智能表的功能進行多個層次的劃分。以此保障系統在今后需求變化頻繁的情況下，還能保持較高的穩定性。

其次是軟件的模塊化設計。軟件中每項功能均是一個獨立的模塊，其中基礎功能模塊存在方式以動態庫為主，上層模塊則以執行文件方式存在。因此，軟件設計應以不同的配置方式將每個模塊設計為僅實現一向功能，以此減少單片機出錯及死機頻率，保障系統的順利運行。

1.3 主程序設計

智能電表中的控制軟件由兩種程序組成，分別為主程序和中斷程序。其中主程序圖如圖1所示。主機采用點名的方式對各電網分機傳遞分機地址，各分機再由電網讀取對本機地址進行判斷，判斷成功將發出計量結果及故障狀態信息。系統在上電之后，首先進行初始化，再之后對故障進行判斷，若發現故障存在將作出端電反應及顯示故障。反之，則進行供電以及顯示累積供電量。

2 抗干擾設計

環境主要以脈沖形式進入到單片機控制系統當中，并對其進行干擾，本文主要對電源干擾提出抗干擾措施。研究認為，電阻是引起電源噪聲干擾的主要原因，存在于任何電源及輸電線路當中。若是內阻不存在于電源中，那么線路中將不會建立其干擾電壓。根據電壓持續時間長短可將干擾源進行劃分，包括過壓、欠壓、停電，浪涌、下陷、半周降出，尖峰電壓，射頻干擾等。如過壓、欠壓、停電等干擾情況的處理，可采取采取各種穩壓器、電壓調節器等措施。

3 結束語

本文將對基于單片機的智能化抄表系統進行設計研究，以美國ATMEL公司所產的AT89C52型單片機進行抄表系統設計，從系統的硬件、軟件及主程序進行全面設計，同時還提出相應的系統運行抗干擾設計，以此保障智能化抄表系統的順利運行，提高電力企業工作效率。

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[2]黃璟,崔秋麗.基于ZigBee和3G/4G的遠程無線抄表系統設計[J].安徽電子信息職業技術學院學報,2015,14(03):7-11.

[3]譚周文,馬子驥,郭亮,鐘廣超.基于瑞薩處理器的無線電力抄表系統設計[J]. 智能建筑電氣技術,2015,9(04):51-55.

圖1 主程序圖

Design of intelligent meter reading system based on single chip microcomputer

Bai Jing
(Jinzhou Power Supply Bureau, Jinzhou economic and Technological Development Zone, Jinzhou Liaoning,121007)

With the improvement of China’s national economic level, the electricity consumption of residents is increasing rapidly, and the appearance of this situation also puts forward higher requirements for the meter reading mode of the power companies. Therefore, electric power companies should speed up the study of intelligent meter reading system, in order to improve the efficiency and accuracy of power meter reading. This paper is designed a microcontroller based intelligent meter reading system AT89C52 model,firstly from the intelligent electric meter described from hardware and software, the main three aspects of a comprehensive design of the system.

single chip microcomputer; intelligent meter reading; system design