基于单片机的智能化数字电能表设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着我国科技的进步和经济的不断发展，国民生活水平不断提高，电能与人民的日常生活关系愈加密切。随着电力的需求急剧上升，电能表作为主要计量电量的工具，设计出功能更多、准确度更高的电能表对节约用电有着极其重要的意义。由于我国复费率的用电政策，电能表也从最初的单一费率电能表逐渐发展到现今的复费率电能表，智能化的数字电能表实现了供需双方的实时通信，供方可以根据需求负荷调节电价，需方可以根据电价调节用电量，最终达到削峰填谷，节约用电的效果。电能表更加趋于自动化、人性化和智能化，智能化数字电能表取代老式电表是必然趋势。

在对电能表的研究中，国外还是比国内在技术上要领先许多。国外设计的电能表能够做到高精度、长寿命计量、实时测量以及谐波功率计量。国外在研究数字电能表的时候已经不再止步于电能表的硬件设计和性能的提高，更多的去关注电能表的应用，将各种先进的技术融合到智能化数字电能表中，同时也使用电能表来辅助完成其他设备的功能。值得注意的是，虽然国外的研究起步早，但其电能表产品的技术仍不规范，任意波形的功率计量和电能计量等问题仍旧在探索，加上可靠性指标并未形成统一的标准，数据丢失、器件损毁、自检错误等情况也会发生，这些情况表明国外数字电能表技术走向成熟完美还有一个过程。

国内对电能表的研究稍稍落后于外国，起步比较晚，在自主研究的过程中积极学习国外先进技术，也取得不少研究成果。相比于国外而言，国内电能表的研究还是侧重硬件电路的设计和系统功能的实现与完善。国内的复费率的用电政策，使得在电能表中加入费率控制功能。用户可以通过人机交互，了解电价信息，避开峰时电价，达到节能减排的效果。而在应用方面，除了电能表的一些常见功能以外，较多的还是在抄表、节能、计量管理等方面。

2. 研究内容与预期目标

（1）研究内容：

设计一个以单片机为控制核心的智能化数字电能表。通过对智能电量测量芯片的读写，达到对电能各参数进行测量和实时显示。主要包括以下几个方面：

①数字电能表的国内外研究现状

3. 研究方法与步骤

认真研读任务书的要求，调研和收集设计过程中可能使用的资料、例图，熟悉所用单片机的基本原理，了解该单片机的硬件组成和结构，熟练掌握单片机的编程方法。设计出以单片机为核心的具有电能各参数的采样模块、ade7755电能计量模块、存储模块和显示模块等，了解电能各参量的检测方法与数据采集系统的设计。对照所收集的资料进行整体方案构思，整体系统框架设计，整体方案设计好后着手各部分的设计。对不明白的部分通过查阅资料，向指导老师请教，和同学讨论解决。具体分为以下步骤：

（1）设计出整个系统的框架

整个系统框图如图1所示。

4. 参考文献

[1] 张洪润,孙悦等.单片机原理及应用[m].北京：清华大学出版社.2008.

[2] 沈红卫.基于单片机的智能系统设计与实现[m].北京：电子工业出版社.2005.

[3] 冯建华等.单片机应用的系统设计与产品开发[m].北京：人民邮电出版社.2004.

5. 工作计划

（1）2022.2.20-2022.3.09 查阅资料，撰写开题报告

（2）2022.3.10-2022.3.30 硬件功能分析，熟悉mcs-51系统指令及编程语言

（3）2022.4.01-2022.5.01 设计电路原理图、编制应用程序