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基于AT89C51的远程抄录系统的设计与实现 龙大伟，陈磊，刘连光 (华北电力大学电气与电子工程学院，北京，102206) 基于AT89C51的远程抄录系统的设计与实现 龙大伟，陈雷，刘良光（华北电力大学电气与电子工程学院，北京，102206） 摘要：本文介绍了基于AT89C51MCU的远程抄表系统。 描述了硬件组成和软件重新设计，以及程序流程框架。 实验证明，该系统具有结构简单、稳定性高的特点，数据采集和传输具有较高的稳定性和可信度。

关键词：设备； RS-485； 远程抄表系统：AT89C51MCU； 电力计量 摘要：本文提出了一种基于单片机AT89C51的远程抄表系统，从硬件和软件两方面论述了系统的结构和原理。 并给出程序框图。 实验表明，该远程抄表系统结构简单，性能稳定液晶电表 远程抄表 控制器，数据采集和传输稳定可靠。 关键词：AT89C51单片机； 电能计量装置； RS-485; 远程抄表系统 电子式电度表的研制。 由于应用了多功能、高精度的单片机技术，可以实现“峰、峰、平、谷”多种速率。 实现抄表数据实时采集、自动传输、集中管理势在必行。 工作效率，尽可能避免人为失误，用电管理工作真正走上自动化、标准化、科学化的轨道 1.系统主要功能 本远程抄表系统采用新型单片机AT89C51为核心。 AT89C51 是一款低电压、高性能的 CM OS 8 位微处理器液晶电表 远程抄表 控制器，带有 4K 字节的 Flash 可编程可擦除只读存储器。行业标准 MCS-51 指令集和输出引脚。

由于在单芯片中结合了多功能8位CPU和闪存，ATMEL的AT89C51是[1]，多功能电子电度表的一个显着特点是功率[2]。 高效微控制器。 采用AT89C51开发的远程抄表系统具有以下功能。 (1)电能计量采用高集成芯片进行小信号采样、高精度计量、模数转换、电压频率转换，实现电能的脉冲输出，并配有发光二极管，用于脉冲输出指示。 (2) LCD初始显示为“000000.00”，当功耗达到0.01W时，会显示“000000.01”，随着功率的增加，显示值也会相应增加。 当RS485通讯开始时，LCD会显示“通讯开始”字样，当通讯完成时，如果数据传输成功，则显示“通讯成功”，否则显示“通讯失败”字样。 (3)供电电路除采用双路供电外，还有电池作为后备电源，防止断电时保存的数据丢失。 (4)RS-485的差分通讯方式增强了抗干扰性，其外围电路设计提高了通讯的稳定性。 2、系统硬件设计数字式电能表的硬件系统采用模块化设计，包括电能计量模块、液晶显示模块、单片机模块、RS-485通讯模块和电源模块。 五部分协同工作，完成用电骨干。 单片机控制液晶显示功耗，RS-485总线传输功耗数据。

2.1 电能计量模块 模块核心采用美国Analog Devices公司生产的ADE7755电能计量芯片采样、脉冲输出及辅助电路。 该模块采用独立电源供电，采用光电耦合器将数字信号传输给单片机，有效抑制了电网强干扰对单片机控制系统的影响。 图2所示电路为电流采样电路的锰铜分流器。 分流器将电流信号转换成电压信号，小信号采样时电阻值选用300μΩ。 在采样电路中，使用电阻作为限流电阻作为去耦电容。 ADE7755芯片的15脚G1和16脚G0均接高电平，即电流通道的信号放大16倍后以差分方式输入ADE7755。 [3]，封装[4]，外设包括电流采样，电压[5]； 电容用于计算，因为ADE7755的脉冲输出与通道1和通道2的乘积值成正比，所以记录下CF脚电输出的脉冲个数。 配备发光二极管作为脉冲指示器，方便直观地看到电能转换的脉冲输出。 由于计量模块的供电不与电网隔离，所以通过光电耦合器隔离块的干扰对单片机电路的影响。 ADE7755的参考源选用内部参考源，因此10脚通过去耦电容接地。 本设计的电表常数为3200i mp/kw·h，即用电1度会产生3200个脉冲。

电压采样通道采用电阻串联分压的方式采集电压信号，电压信号采用差分方式输入。 本系统Ib=5A，Im ax=40A。 仪表常数=3200i mp/kw·h，分流电阻=300μΩ。 Ib=5A、100i mp/h=100/3600s=0时标定。 027777Hz，功耗=220V×5A=1.1KW，Ib条件下F1（和F2）频率=1.1×0.027777Hz=0.030555HZ，分流器两端电压=5A×300μΩ=1.5m V， Im F1（和 F2）频率为 ax=40A = 0.244 Hz。 电能计量芯片说明书中有F1-4=3.4HZ，也就是说S1=0和S0=1是确定的。 当SCF=0时，CF的频率是F1的32倍。 根据公式 F=(8. 06× V1× V2× G× F1-4)/Vref× Vref (1) [5] 测量方式 0. 030555HZ = (8. 06× 1. 5M W × V2× 16× 3. 4HZ)/2. 5×2。5V2=290。 36m V，即电压采样的电压值为290。36m V，分压电路的电阻值由此决定。

2.2单片机模块 本设计采用了价格相对便宜的AT89C51单片机。 晶振为11.0592M Hz，确保485通讯波特率设定值与实际值误差最小，基本实现零误差。 2.3 为了防止总线冲突，RS-485通信模块在复位状态下使处于接收状态的485总线，由于单片机复位时该引脚处于高电平状态，所以使用与非门来在单片机和485芯片之间切换。 平坦的。 在总线接口的出口处连接120-160Ω的线路匹配电阻，防止线路反射影响接收。 转发器终端485的设计在图4中示出。 2. RS485接口采用差分传输方式，具有一定的抗共模干扰能力，但当共模电压超过RS-485接收器的极限接收电压，即大于+12V时或低于-7V，接收器将无法正常工作，严重时甚至会烧毁芯片和仪器。 相应的措施是在直放站的485侧使用齐纳二极管来抑制干扰。 接收状态下的485在A、B电压差小于-200m V时误动作，限流电阻接入总线接口，有效抑制干扰，增强系统运行。 .6kR19820R20390R21160R2282R81kC1133nFC12C933nFC1033nFC1320pFC1420pFC30.1uFC1510uF/50VVDDVDDX13.57MHzC20.1uF12pc123IbIaC8100uF/16VVDD33nFVDD121215163567811211718924232210201314IC1ade7755LED1J4J3J5J6J7R26300u图2 中继器的485模块的稳定性。

3、系统软件设计系统软件应用灵活，易于修改，可移植性强，可以充分扩展系统的功能。 本系统软件功能程序包括电能表初始化主程序、电能计量中断子程序、液晶显示子程序、RS-485通讯中断子程序。 3.1 电能表主程序电能表主程序如图3所示，其执行顺序（1）初始化：设置堆栈指针、定时器/计数器工作模式、中断模式等。（2）液晶初始化：清屏，设置显示的初始行业和初始栏目。 (3) 电量存储方式：以四个单元存储电量，设置起始地址。 (4) 打开中断。 (5) 循环调用显示子程序显示电量。 3.2 电能计量 单片机对来自电能计量芯片的脉冲进行计算后，每次计数器产生中断时，重新写入存储单元的内容，从而实现电能的准确计量、显示和传输活力。 4 结论 实验表明，系统运行稳定，各项性能指标均达到国家标准。 其主要性能指标，工作电压：220V±10%； 测量范围：5A～40A，Ib=5A，Im ax=40A； 仪器常数：3200i mp/kw·h； 测量精度：1.0级（误差≤1%）； 控制精度：误差≤1%； 功率损耗：<1W； 显示方式：电量显示8位有效数字，6位整数，2位小数。

图 3 主程序框图 参考文献 1 胡汉才． 单片机理论及其接口技术（第二版）[M]． 北京：清华大学出版社，2004：1-452。 2 王保平． 单相电子式复费率电表设计[J]． 自动化与仪表, 2005, 5:56-57. 3 许承志． 数字多费率电能表自动抄表系统的研究与开发[D]，湖北：武汉理工大学，2004. 4 陈博，孙成发，王兆红，等电子能源中常用的电能计量芯片米[M]． 国家电工仪器仪表生产力促进中心，2003：613-651． 5 黄志伟，王艳，陈文光等．全国大学生电子设计竞赛教程实训[M]． 北京：电子工业出版社，2005：1-80． D27VD37VD112VD412VC5102C6102RO1RE2DE3DI4GND 5A6B7Vcc8U2MAX4851234J14PINR2120R110KR310KVCCVCC BA