智能電度表控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

題目：智能電度表控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

一、大作業(yè)摘要

關(guān)于我設(shè)計(jì)的智能電度表控制系統(tǒng)，是我基于簡(jiǎn)化電費(fèi)繳納程序以及便利日常生活的理念，運(yùn)用自動(dòng)化、無(wú)線傳輸?shù)燃夹g(shù)所進(jìn)行的一次革新設(shè)計(jì)。其自動(dòng)化主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。一即自動(dòng)計(jì)費(fèi)\報(bào)警功能，根據(jù)用戶的用電情況自動(dòng)計(jì)算本月費(fèi)用，并對(duì)用電量及剩余費(fèi)用進(jìn)行顯示，使用戶隨時(shí)清楚用電狀況。并且，在此基礎(chǔ)上增加報(bào)警功能，及時(shí)提醒用戶剩余費(fèi)用不足，避免突然停電帶來的不便。二即自動(dòng)斷電功能，當(dāng)用戶用電額度超過設(shè)定額度一定數(shù)值后，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)停止供電。此功能能夠減少人工使用，進(jìn)而降低成本，達(dá)到利益的最大化。再者，為了開發(fā)出智能電度表控制系統(tǒng)更大的使用價(jià)值，當(dāng)剩余費(fèi)用低于某個(gè)預(yù)先設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)開起自動(dòng)報(bào)警功能，同時(shí)，它會(huì)自動(dòng)給用戶預(yù)留手機(jī)號(hào)碼發(fā)送繳費(fèi)提醒短信。脫離了一般電度表需要人工主動(dòng)查閱用電情況的局限，進(jìn)入了高度自動(dòng)化，徹底擺脫人工成分的革新領(lǐng)域。二、設(shè)計(jì)的背景、目的和意義1、不需要人工抄表，有利于現(xiàn)代化管理。IC卡電表的使用避免人工抄表上門收費(fèi)給客戶帶來的諸多不便，且歷史購(gòu)電數(shù)據(jù)均可以保存，便于客戶查詢。2、充分體現(xiàn)了電力的商品屬性。實(shí)行先買電后用電，客戶可以根據(jù)自己的實(shí)際需要有計(jì)劃地購(gòu)電、用電，不會(huì)因欠費(fèi)而發(fā)生滯納金，增加不必要的開支。3、解決了收費(fèi)難的問題。能很好地解決零散居民客戶、臨時(shí)用電客戶、經(jīng)常欠費(fèi)客戶的收費(fèi)問題。4、預(yù)購(gòu)電量;IC卡傳遞數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)回讀，包括：回讀總電量，剩余電量，表內(nèi)累積購(gòu)電量，總購(gòu)電次數(shù)等信息。5、超負(fù)荷報(bào)警斷電、剩余電量報(bào)警，提醒用戶及時(shí)購(gòu)電。四、確定輸入和輸出變量輸入信號(hào)：clock時(shí)鐘，reset復(fù)位，shuaka刷卡輸出信號(hào)：baojing報(bào)警，smg_out數(shù)碼管8位輸出，smg_en數(shù)碼管四位輸出4位使能數(shù)碼管控制選擇四個(gè)數(shù)碼管哪個(gè)輸出，8位數(shù)碼管控制輸出數(shù)據(jù)，選通時(shí)，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感。三、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求接受到輸入信號(hào)后，能夠自動(dòng)開始計(jì)費(fèi)。在余額不足10元時(shí)，能夠報(bào)警通知用戶。在已經(jīng)欠費(fèi)10元時(shí)，會(huì)自動(dòng)切斷電源停止供電。按下復(fù)位鍵時(shí)，自動(dòng)回歸初始狀態(tài)。六、輸入和輸出變量對(duì)應(yīng)部件說明inputclk;//時(shí)鐘信號(hào)inputreset;//復(fù)位信號(hào)，接可以按下去的按鍵inputshuaka;//刷卡信號(hào)，接上下扳動(dòng)的按鍵outputbaojing;//報(bào)警信號(hào)，0--報(bào)警，1--不報(bào)警output[7:0]smg_out;//數(shù)碼管8位段選輸出output[3:0]smg_en;//數(shù)碼管4位片選輸出數(shù)碼管為共陽(yáng)極動(dòng)態(tài)數(shù)碼管五、確定輸入狀態(tài)clock時(shí)鐘接時(shí)鐘振蕩器shuaka高電平開始工作reset低電平需恢復(fù)時(shí)才接高電平七、整體設(shè)計(jì)框圖state1:初始狀態(tài)（斷電）state2:工作狀態(tài),計(jì)費(fèi)state3:余額不足10報(bào)警狀態(tài)state4:余額為-10停止工作state5:刷卡重新進(jìn)入工作，接上次度數(shù)記錄八、狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)（狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖）input1:刷卡state1:斷電狀態(tài)input2:余額小于10state2:計(jì)費(fèi)工作狀態(tài)others:按下reset鍵state3:報(bào)警狀態(tài)input1丨input2:余額小于-10元九、方案論證方案1：基于verilog原理實(shí)現(xiàn)方案2：基于單片機(jī)原理實(shí)現(xiàn)確定選擇方案1，理由是verilog語(yǔ)言簡(jiǎn)便，使用Verilog描述硬件的基本設(shè)計(jì)單元是模塊，將復(fù)雜的功能模塊劃分為低層次的模塊，提高效率。十、狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)（狀態(tài)編碼）modulecontrol(clk,reset,shuaka,smg_out,smg_en,baojing);inputclk;//時(shí)鐘信號(hào)inputreset;//復(fù)位信號(hào)，接特別高的按鍵inputshuaka;//刷卡信號(hào)，接扁一點(diǎn)的按鍵outputbaojing;//報(bào)警信號(hào)，0--報(bào)警，1--不報(bào)警output[7:0]smg_out;//數(shù)碼管8位段選輸出output[3:0]smg_en;//數(shù)碼管4位片選輸出regr_baojing;//報(bào)警寄存器regis_en;//內(nèi)部使能信號(hào)parametert1ms=50000;//計(jì)時(shí)1ms，50Mhz時(shí)鐘下,,,,(1/50M乘上t1ms=0.001)parametert1s=500;//計(jì)時(shí)500ms,50Mhz時(shí)鐘下parametersmg_en1=4'b0111;//使能數(shù)碼管1parametersmg_en2=4'b1011;//使能數(shù)碼管2parametersmg_en3=4'b1101;//使能數(shù)碼管3十、狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)（狀態(tài)編碼）reg[15:0]count_1ms;//1ms計(jì)時(shí)always@(posedgeclkornegedgeresetornegedgeshuaka)beginif(!reset||!shuaka)count_1ms<=0;elseif(count_1ms==t1ms)count_1ms<=0;elsecount_1ms<=count_1ms+1'b1;endreg[9:0]count_1s;regclk_ge;//500ms計(jì)時(shí)always@(posedgeclkornegedgeresetornegedgeshuaka)beginif(!reset||!shuaka)十、狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)（狀態(tài)編碼）parametersmg_en4=4'b1110;//使能數(shù)碼管4parametersmg_xiaoying=4'b1111;//讓數(shù)碼管消影reg[7:0]smg_data[9:0];//將4位1轉(zhuǎn)換成數(shù)碼管的8位1.initialbeginsmg_data[0]=8'h03;//數(shù)碼管的編碼，對(duì)應(yīng)數(shù)字0-9,和小數(shù)點(diǎn)（代表負(fù)號(hào)）smg_data[1]=8'h9f;smg_data[2]=8'h25;smg_data[3]=8'h0d;smg_data[4]=8'h99;smg_data[5]=8'h49;smg_data[6]=8'h41;smg_data[7]=8'h1f;smg_data[8]=8'h01;smg_data[9]=8'h09;smg_data[10]=8'h02;smg_data[11]=8'h9e;end十、狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)（狀態(tài)編碼）ge<=0;clk_shi<=1;endelseif(is_en)beginge<=ge+1'b1;clk_shi<=0;endcase(ge)4'b0000,4'b0010,4'b0100,4'b0110,4'b1000:clk_bai<=0;4'b0001,4'b0011,4'b0101,4'b0111,4'b1001:clk_bai<=1;endcaseendendreg[3:0]ge;//計(jì)時(shí)器的個(gè)位顯示用電量顯示十、狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)（狀態(tài)編碼）begincount_1s<=0;clk_ge<=0;endelseif(count_1s==t1s)begincount_1s<=0;clk_ge<=1;endelseif(count_1ms==t1ms)begincount_1s<=count_1s+1'b1;clk_ge<=0;end十、狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)（狀態(tài)編碼）regclk_bai;always@(posedgeclk_shiornegedgereset)beginif(!reset)shi<=0;elseif(shi==4'd9&&is_en)shi<=0;elseif(is_en)shi<=shi+1'b1;endreg[3:0]bai;//計(jì)時(shí)器的百位顯示余額顯示regclk_qian;always@(posedgeclk_baiornegedgeresetornegedgeshuaka)begin十、狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)（狀態(tài)編碼）endreg[3:0]ge;regclk_shi;//計(jì)時(shí)器的十位顯示用電量顯示always@(posedgeclk_geornegedgereset)beginif(!reset)beginge<=0;clk_shi<=0;clk_bai<=0;endelsebeginif(ge==4'd9&&is_en)begin十、狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)（狀態(tài)編碼）if(!reset||!shuaka)beginbai<=4'd0;clk_qian<=0;endelseif(bai==4'd0)beginif(qian==4'd0)bai<=4'd1;elsebai<=4'd9;clk_qian<=1;endelsebegin十、狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)（狀態(tài)編碼）clk_qian<=0;if(qian==4'd10)bai<=bai+1'b1;elsebai<=bai-1'b1;endendreg[3:0]qian;//計(jì)時(shí)器的千位顯示余額顯示always@(posedgeclk_qianornegedgeresetornegedgeshuaka)beginif(!reset||!shuaka)qian<=4'd6;elseif(qian==4'd0)qian<=4'd10;else十、狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)（狀態(tài)編碼）if(qian==4'd10)qian<=4'd11;elseif(qian==4'd11)qian<=4'd6;elsebeginqian<=qian-1'b1;endendreg[7:0]r_smg_out;//數(shù)碼管顯示程序reg[3:0]i;reg[3:0]rsmg_en;reg[9:0]count;regis_en2;always@(posedgeclkornegedgereset)十、狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)（狀態(tài)編碼）beginif(!reset)count<=0;elseif(is_en2)count<=count+1'b1;elsecount<=0;endalways@(posedgeclkornegedgereset)beginif(!reset)beginrsmg_en<=4'hf;r_smg_out<=8'hff;i<=0;十、狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)（狀態(tài)編碼）is_en2<=0;endelsecase(i)//每一個(gè)數(shù)碼管的掃描都分為4步，1.消影，2.輸出數(shù)據(jù)位，3.使能對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管，4.延遲，消影4'd0:beginrsmg_en<=smg_xiaoying;i<=i+1'b1;end4'd1:if(count==10'd50)beginr_smg_out<=smg_data[ge];i<=i+1'b1;is_en2<=0;endelseis_en2<=1;4'd2:beginrsmg_en<=smg_en1;i<=i+1'b1;end4'd3:if(count==10'd1023)beginr_smg_out<=8'hff;i<=i+1'b1;is_en2<=0;endelseis_en2<=1;4'd4:beginrsmg_en<=smg_xiaoying;i<=i+1'b1;end十、狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)（狀態(tài)編碼）4'd5:if(count==10'd50)beginr_smg_out<=smg_data[shi];i<=i+1'b1;is_en2<=0;endelseis_en2<=1;4'd6:beginrsmg_en<=smg_en2;i<=i+1'b1;end4'd7:if(count==10'd1023)beginr_smg_out<=8'hff;i<=i+1'b1;is_en2<=0;endelseis_en2<=1;4'd8:beginrsmg_en<=smg_xiaoying;i<=i+1'b1;end4'd9:if(count==10'd50)beginr_smg_out<=smg_data[bai]-1'b1;i<=i+1'b1;is_en2<=0;endelseis_en2<=1;4'd10:beginrsmg_en<=smg_en3;i<=i+1'b1;end4'd11:if(count==10'd1023)begin十、狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)（狀態(tài)編碼）elseis_en2<=1;4'd12:beginrsmg_en<=smg_xiaoying;i<=i+1'b1;end4'd13:if(count==10'd50)beginr_smg_out<=smg_data[qian];i<=i+1'b1;is_en2<=0;endelseis_en2<=1;4'd14:beginrsmg_en<=smg_en4;i<=i+1'b1;end4'd15:if(count==10'd1023)beginr_smg_out<=8'hff;i<=i+1'b1;is_en2<=0;endelseis_en2<=1;endcaseend十、狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)（狀態(tài)編碼）regis_en3;