宿舍用電智能管理系統設計[研究分析]

1、目 錄摘要及關鍵詞11 引言11.1 課題的提出11.2系統分析22方案論證及系統設計32.1有功功率測量方案論證32.2系統設計53系統硬件介紹63.1單片機簡介63.2單片機編程語言介紹73.3系統選擇73.4 AT89C51引腳功能介紹83.5定時器0和1使用104硬件設計114.1單片機最小系統114.2供電電路設計124.3繼電器接口電路135軟件設計145.1 Keil C51簡介145.2各個模塊程序介紹166全文總結17附錄19參考文獻23謝 辭25技術發(fā)展高校公寓智能節(jié)水系統設計 摘要：隨著科學技術的不斷進步和發(fā)展，電力系統在學生宿舍樓中的應用越來越廣泛，并且日趨復雜化。這就

2、對學生宿舍樓的電力交流參數的測試和管理水平提出了更高的要求。該文介紹了一種新型的，適用于學生宿舍樓電量測量的多參數電力系統模塊。該模塊基于采樣定理，利用準同步采樣法對電力參數進行測量。整個系統由主控模塊、采樣測量模塊、顯示模塊等組成。主控單元模塊由Intel的16位單片機AT89C51作為核心處理器，對各個傳感器傳送來的數據進行實時處理。數據處理傳輸模塊也是采用80C196KB作為CPU，對若干個集中監(jiān)控單元模塊傳上來的數據進行處理、控制。該系統還可以安裝串行通信接口與上位計算機進行遠傳通信。關鍵詞：功率測量；AT89C51單片機；ADE7755；LED顯示1 引言1.1課題的提出高校學生宿舍

3、的用電管理問題，一直是擺在高校學生宿舍管理者面前的一道難題，傳統的以手工操作為主的學生宿舍用電管理方式，信息反饋慢，工作效率低，管理質量差。在計算機信息技術飛速發(fā)展與廣泛應用的今天，這種落后的管理方式與時代的步伐已顯得格格不入，對學生宿舍用電實行智能化、信息化管理，是信息時代對高校學生公寓管理工作提出的客觀要求。幾乎所有院校目前的學生公寓，是按房間安裝了電度表，對學生宿舍用電實行定額管理。學校按照規(guī)定給每個宿舍核撥用電定額。用電在定額以內的部分，由學校承擔，定額以外的部分，由學生自己承擔。但是由于沒有安裝“學校用電收費管理系統”等類似的相關系統軟件，在用電管理過程中，每抄一次表就需要花很長的時

4、間，同時還有大量的數據和信息需要處理，既費工又費力，還容易出錯。如何使數據與信息在用電管理系統的相關模塊間流動起來，為學生宿舍用電管理提供科學的管理方法，使管理更嚴謹，同時更具有操作性，節(jié)省操作人員的勞動，成為學校用電收費管理人員的當務之急。學校用電收費管理系統設計內容：本系統是單機版的應用系統。本系統設計具有以下功能：（1）用戶管理（2）電費抄表登記（3）電費收繳（正常、超支、停電）（4）報表統計打?。?）用戶用電查詢（6）系統維護等。本系統具備的特點有：界面美觀，操作方便；大大提高工作效率；能及時、準確地反映學生宿舍用電情況；信息收集、處理、存儲、打印方便；收費程序更加規(guī)范；系統可維護性強

5、、管理集中。本系統前臺利用Visual Basic語言、后臺使用ACCESS數據庫進行開發(fā)，適用于windows xp，或更高的軟件支持平臺，便于以后的系統擴展與更新，有著較好的開發(fā)前景。使用本系統后可提高學生們的節(jié)電意識，減少大手大腳隨意浪費電能的現象，對于學校用電管理的規(guī)范化、制度化建設等工作都起到積極的作用。1.2系統分析學校用電收費管理系統主要用于記錄本學校學生公寓寢室的用電情況并在此基礎上進行超支電費收取，并對用電用戶、管理員檔案資料、用電相關信息等進行錄入與維護工作。其主要的業(yè)務流程如下：1. 作為電費管理系統，首先得要有用電用戶、管理員的最基本信息；所以需要建立用電用戶、管理員的

6、檔案資料，系統管理員對其進行添加、刪除、修改等維護工作。2. 每個月的月末，抄表員收集好各寢室的上月及本月電表讀數，先進行手工抄錄。然后將相關資料交給系統管理員或者直接進入抄表系統，設置好本月電表的基本信息、抄表情況、電費單價、收費時間等系統參數；再將每個寢室的相關電表讀數輸入系統進行電腦自動計量和計費。3. 將本月所有的電表信息輸入電腦后，既可完成了抄表工作。系統管理員再根據本月的電表信息，對其進行校驗和維護。檢驗無誤后，再發(fā)布繳費通知和本月的電費清單，并提供電腦查詢電量電費等信息。4. 發(fā)布繳費通知后，便可開始對用戶進行收取電費工作。收費員或者系統管理員進入收費系統，對用戶進行收取用電用戶

7、當月的電費、以往的欠款、當月及以往的滯納金，并將收費情況進行登記。5. 繳費完畢后，對已繳費或未按時繳費的用戶進行統計。對未按時繳費的用戶發(fā)布逾期情況的通知，并對逾期情況嚴重的用戶采取停電措施。6. 系統管理員要對整個系統的數據庫進行數據備份和數據恢復工作，以防止重要數據的丟失而加大工作量1。2方案論證及系統設計2.1有功功率測量方案論證對于交流功率，有： （式1） （式2） （式3）其中瞬時功率 （式4）其中有功功率 （式5）其中無功功率 （式6）其中視在功率 （式7）所以 （式8）有功功率測量方案分感應式電能測量和電子式測量功率。這里主要論述電子式有功功率測量方案：方案一：用四象限模擬乘法

8、器。功率P=UI，所以可以用模擬乘法器測量功率，基本原理如圖。設，ZL是負載，經過RC濾波器后，其平均值代表有功功率2。 圖1所示，這種方法是用純模擬器件進行處理，他的特點是成本高，容易受干擾，精度不如意做高。圖1 純模擬電路處理電路方案二： 直接對電壓，電流進行ADC采樣，用軟件計算有功功率。這種方法是用兩路ADC分別對電壓和電流進行量化，其中： （式9） （式10）N是一個周期內的采樣點數，T為電壓電流的周期，為采樣間隔時間，和是電壓和電流采樣點的離散值。單相有功功率的平均值是： （式11）單相功率因數的計算： （式12）這種方法是用微處理器直接對電壓，電流進行ADC采樣，特點是ADC硬件

9、成本高，因為要做大量運算對微處理器性能要求比較高，精度也不容易做高3。方案三：用專用電能計量芯片。如ADI公司的ADE7755專用電能計量芯片。ADE7755是用于電能計量設備上的芯片，它將有功功率的信息以頻率的形式輸出。在50/60Hz輸入信號時都能滿足IEC687/1036標準規(guī)定的測試精度要求，在1000：1的輸入動態(tài)范圍內，測試誤差小于0.1%。ADE7755特點：(1)在50/60Hz輸入信號時都能滿足IEC687/1036標準規(guī)定的測試精度要求，在1000：1的輸入動態(tài)范圍內，測試誤差小于0.1%； (2)具有負功率或錯線指示功能； (3)片內帶有抗混疊濾波器； (4)帶有電源電壓

10、檢測功能，電源電壓降低到80VDD時，芯片自動復位； (5)2.5V片內高精度參考電壓源，絕對偏差小于4%，溫漂小于20ppm/； (6)5V單電源工作，正常工作時芯片功耗30mW； (7)工作溫度范圍4085的特點；(8)成本設定開蜂鳴器斷開繼電器關蜂鳴器打開繼電器Key4=0顯示測量值開始NN2定時器0中斷流程圖時間變量加1L_time0+;入口RETI3外部中斷0流程圖入口如果正在計數停止計數開始計數RETI4定時器1中斷流程圖入口計數其重裝每10ms中斷一次計算千位、百位、十位、個位及小數點的段碼顯示個位顯示十位顯示百位顯示千位掃描按鍵第一個按鍵按下第二個按鍵按下第三個按鍵按下第四個按

11、鍵按下移動光標顯示設定值光標所在位加1光標所在位加1切換顯示設定值與測量值RETI參考文獻：1劉福啟,韓寶華.電子制作2005年合定本M.北京:電子制作雜志社,20052閹石.數字電子技術基礎M.北京:高等教育出版社,20043謝嘉奎.電子線路線性部分(第四版)M.北京:高等教育出版社,20044劉樂善,劉學清.微型計算機接口技術及應用M.武漢:華中科技大學出版社,20055薛永毅.新型電源電路應用實例M.北京:電子工業(yè)出版社,20016高峰.單片機微型計算機原理與接口技術M.北京:科學出版社,20037Jean J.Labrosse,邵貝貝.嵌入式實時操作系統uC/OS-M.北京:北京航空航

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