基于单片机的智能化抄表系统设计

白晶

（锦州市经济技术开发区供电局，辽宁锦州，121007）

基于单片机的智能化抄表系统设计

白晶

（锦州市经济技术开发区供电局，辽宁锦州，121007）

随着我国国民经济水平的提高，居民用电量呈高速增长，此情形的出现也就对电力公司的抄表方式提出了更高要求。因此，电力公司应当加快对智能化抄表系统的研究，以此提高电力抄表效率及精准度。本文主要设计的是一款基于AT89C52型号的单片机智能化抄表系统，首先从智能化电抄表的概述进行阐述，从硬件部分、软件部分、主程序三方面对系统进行全面设计。

单片机；智能化抄表；系统设计

0 引言

随着我国各项科学技术的发展，电能已经是当前人们生存必不可少的能源。目前，人们生活中大部分生活工具均需要电力作为前提，随之而来的是日渐增长的居民用电量。此情形的出现也就对当前电力企业的抄表系统提出了更高要求。目前，传统式电力集抄方法已经无法满足当前电力企业发展的需求。因此，电力企业还需对集抄技术进行改进，加大投入到的智能化抄表系统的研究中。本文主要以单片机作为前提，对智能化抄表系统设计进行研究。

1 智能化抄表系统设计

1.1 硬件部分设计

1.1.1 单片机选型

单片机是一种集成路芯片，能够将完整的计算机系统集成到芯片上，具备计算机所需的大多数部件。本文主要选用美国ATMEL公司所产的高性能CMOS 8位AT89C52型单片机。单片机中包括了8K butes可反复擦写的Flash只读程序存储器以及256bytes的随机存取数据存储器。AT89C52型单片机中器件则采用的是ATMEL公司密度极高、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统。同时，此单片机内置由8位中央处理器以及Flash存储单元，助力于AT89C52单片机在更多复杂场合的应用。

1.1.2 计量模块设计

智能化抄表系统的构建离不开计量模块，在系统中扮演着终端传感器的重要角色。其主要应用于电流电压以及相关设备工况信息的获取，以此为CPU提供基础数据。因此，系统的构建以确保计量模块的计量精准度以及运算速度作为前提，其终端计量部门将由专门的计量芯片组成进行保障。本文中主要将三相多功能电能计量芯片71M6153应用于系统设计中。此类芯片是一种高精度的模拟前端的电能计量IC，具有为四象限三相计量提供测量值的作用。具体原理为：将单位时间内电路吸收和释放的电能定义为该电路功率，以p进行表示，再设交流电压为u(t)、电流的瞬时值为i(t)。以此得出一个周期内的瞬时功率为：

从公式中得出测量电能的方法其实就是将电压与电流相乘，然后在时间上进行累积。电子式电能表主要以对功率进行转换，将其转换为脉冲频率输出，以此实现电子式电能表积分。

本文中的计量模块由于多种器件组成，分别是互感器、采样电路、高精度计量芯片等。其中计量芯片能够对采样数字信号进行运算，从而获得电流值、电压值、功率、电能量等电能数据。

1.2 软件部分设计

智能电表软件设计首先要将用户的个性化需求作为首要原则，因而常常需对智能电表的相关功能进行调整。因此，智能电表软件设计应将业务相关性和稳定性作为前提，对智能表的功能进行多个层次的划分。以此保障系统在今后需求变化频繁的情况下，还能保持较高的稳定性。

其次是软件的模块化设计。软件中每项功能均是一个独立的模块，其中基础功能模块存在方式以动态库为主，上层模块则以执行文件方式存在。因此，软件设计应以不同的配置方式将每个模块设计为仅实现一向功能，以此减少单片机出错及死机频率，保障系统的顺利运行。

1.3 主程序设计

智能电表中的控制软件由两种程序组成，分别为主程序和中断程序。其中主程序图如图1所示。主机采用点名的方式对各电网分机传递分机地址，各分机再由电网读取对本机地址进行判断，判断成功将发出计量结果及故障状态信息。系统在上电之后，首先进行初始化，再之后对故障进行判断，若发现故障存在将作出端电反应及显示故障。反之，则进行供电以及显示累积供电量。

2 抗干扰设计

环境主要以脉冲形式进入到单片机控制系统当中，并对其进行干扰，本文主要对电源干扰提出抗干扰措施。研究认为，电阻是引起电源噪声干扰的主要原因，存在于任何电源及输电线路当中。若是内阻不存在于电源中，那么线路中将不会建立其干扰电压。根据电压持续时间长短可将干扰源进行划分，包括过压、欠压、停电，浪涌、下陷、半周降出，尖峰电压，射频干扰等。如过压、欠压、停电等干扰情况的处理，可采取采取各种稳压器、电压调节器等措施。

3 结束语

本文将对基于单片机的智能化抄表系统进行设计研究，以美国ATMEL公司所产的AT89C52型单片机进行抄表系统设计，从系统的硬件、软件及主程序进行全面设计，同时还提出相应的系统运行抗干扰设计，以此保障智能化抄表系统的顺利运行，提高电力企业工作效率。

[1]黄利军,黄丽衡,陈像.基于GSM网络的远程抄表系统的设计与实现[J].怀化学院学报,2014,33(05):56-60.

[2]黄璟,崔秋丽.基于ZigBee和3G/4G的远程无线抄表系统设计[J].安徽电子信息职业技术学院学报,2015,14(03):7-11.

[3]谭周文,马子骥,郭亮,钟广超.基于瑞萨处理器的无线电力抄表系统设计[J]. 智能建筑电气技术,2015,9(04):51-55.

图1 主程序图

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