51系列—基于51单片机的集中抄表设计(代码+文档资料)

本文主要介绍基于51单片机实现的集中抄表设计，完整资料见文末链接

概述

自动抄表（Automatic Meter Reading-AMR）是指采用通讯和计算机网络等技术自动读取和处理表计数据。发展电能自动抄表技术是提高用电管理水平的需要，也是网络和计算机技术迅速发展的必然。在用电管理方面，采用自动抄表技术，不仅能节约人力资源，更重要的是可提高抄表的准确性，减少因估计或誊写而造成帐单出错，使供用电管理部门能及时准确获得数据信息。由于电力用户因此不再需要与抄表者预约上门抄表时间，还能迅速查询帐单，故这种技术越来越受到用户欢迎。

自动抄表系统作为一个实用系统在住宅建筑工程中的应用应具备以下条件：
(1)系统产品化、模块化、系列化，并且可按照住宅建筑类型和用户的需要，灵活组合所需系统。
(2)系统工程设计应符合国家相应标准、规范及国家相关政策导向。
(3)需要相关供水、供电、供气、邮电、房地产开发等主管部门的配合，以及综合物业管理的配套实施。

抄表部分

方案1：
采用高准确度电能测量集成电路如ADE7755直接设计出可以直接产生脉冲、计数以及数据存储和发送的集成模块。但该设计该集成电路相对复杂。

方案2：
采用CRYSTAL公司最新推出的带有串行接口的单相双向功率/电能计量集成电路芯片CS5460。该芯片可以方便的组成多功能电子式电度表和分布电度表和分布式电能计量管理系统。比目前比较流行的电子电度表芯片如AD7750、AD7755更容易实现与微处理器的连接而且在AD7750/55的基础增加了更多的功能：
·具有片内看门狗定时器（Watch Dog Timer）与内部电源监视器；
·具有瞬时电流、瞬时电压、瞬时功率、电流有效值、电压有效值、功率有效值测量及电能计量功能；
·提供了外部复位引脚；
·双向串行接口与内部寄存器阵列可以方便地与微处理器相连接；
·外部时钟最高频率可达20MHz；
·具有功率方向输出指示。
这些增加的功能更加便于与微处理器（MPU）接口，并能方便地实现电压、电流、功率的测量和用电量累积等功能。该产品将是未来市场的主流产品，但在现阶段可能成本较高对一些用户来讲会难接受。

方案3：
针对现阶段大多数用电户所使用的感应式电能表的情况，采用AT89C51单片机为核心加入光电转换电路实现脉冲转换并利用霍儿传感器UGN30T51进行电流检测具有报警和自动断电的功能。改装起来比较方便，设计该电路所需成本较低。

数传部分

综合以上抄表模块和通讯模块的几种方案，从设计方面，成本问题，现阶段经济情况，用电户接受程度以及在改装过程中安装是否方便等方面综合考虑得出以下电集中抄表系统。该系统主要包括的电路有光电转换电路，电流检测电路，报警断电电路和CAN总线通信电路。总的设计框图如图所示：

电能表模块电路设计

在分析了防盗电现象的基础上，给出了一种带防盗电功能的新式智能化感应式电能表。该系统主要由光电转换电路、电流检测电路、单片机AT89C51、继电器和报警电路等组成。其系统主要电路组成框图如下所示：

电流检测电路

电流检测电路主要由线性霍尔磁敏传感器UGN3501T、钳形冷轧硅钢片和信号处理电路组成。其电路如图3.5所示

该电路将霍尔元件置于钳形冷轧硅钢片的空隙中，当有电流流过导线时，就会在钳形圆环中产生磁场，其大小正比于流过导线的电流，这个磁场作用于霍尔元件上并感应出相应的霍尔电势，该电势经过运算放大器μA741放大，这样，当电路中有电流流过时，放大器输出的高电平将作为单片机的一个检测信号加到单片机的定时/计数器T1。调整放大器中两个电阻RW和R5可以得到满足输入到单片机高电平信号。为了是电路更加稳定也可以在放大器的输入端加入一个二极管D1作为开关用当有足够大的电平信号D1便导通，在输出端加入电容C和二极管D2为稳压管用。

软件流程图设计

软件设计可以分为抄表的记数存储报警断电和CAN总线发送数据两大部分设计这样可以便于程序的编写和在接下来的调试过程的调试。
程序主要实现的功能是对外来脉冲进行记数，采集3个脉冲为一组判断是否有盗电情况发生，当有盗电情况发生时实现自动断电。通信部分是当上位机给出一个中断，单片机响应中断请求从存储器中提出数据并进行发送。

PCB电路图

代码资料（完整资料见文末链接）

void main(void)
{
InitINT0();    //初始化外部中断0
initTimer();   //初始化定时器0
initUart();    //初始化串口

while(1)
{
if(!Magnet && g_ucRun && !g_ucRunDire)    //有磁 在转 正转
{
LED = 0; //开电
LED2 = 0;
BELL = 1; //不报警
sendByte('\r');   //发送换行
sendByte('\n');    //发送回车
sendByte(g_uiDegree / 10000 + '0');         //发送电度
sendByte(g_uiDegree % 10000/1000 + '0');
sendByte(g_uiDegree % 1000/100 + '0');
sendByte(g_uiDegree % 100/10 + '0');
sendByte(g_uiDegree % 10 + '0');
}
else if(!Magnet && g_ucRun && g_ucRunDire)    //有磁 在转 反转
{
LED = 1;  //关电
LED2 = 0;
BELL = 0;  //报警
}
else if(!Magnet && !g_ucRun)  //有磁 不转
{
LED = 1;  //关电
LED2 = 0;
BELL = 0;  //报警
}
else //if(Magnet)  //无磁
{
LED = 0;  //开电
LED2 = 1;
BELL = 1;  //不报警
}
delay(10000);
}
}

附完整资料获取链接

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