隨(sui)著(zhe)計(ji)算(suan)機(ji)技(ji)術(shu)和(he)通(tong)信(xin)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)，建(jian)築(zhu)智(zhi)能(neng)化(hua)程(cheng)度(du)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)。住(zhu)宅(zhai)的(de)智(zhi)能(neng)化(hua)抄(chao)表(biao)係(xi)統(tong)在(zai)建(jian)築(zhu)智(zhi)能(neng)化(hua)中(zhong)是(shi)必(bi)不(bu)可(ke)少(shao)的(de)。在(zai)我(wo)國(guo)，對(dui)用(yong)戶(hu)的(de)電(dian)表(biao)仍(reng)采(cai)用(yong)人(ren)工(gong)抄(chao)表(biao)的(de)方(fang)法(fa)。這(zhe)種(zhong)原(yuan)始(shi)的(de)查(zha)表(biao)方(fang)法(fa)不(bu)僅(jin)造(zao)成(cheng)了(le)人(ren)力(li)、物力的浪費
，打擾居民正常生活 

，而且其精度差，電量數據需要人為讀數不能實時傳輸 。為(wei)了(le)從(cong)根(gen)本(ben)上(shang)解(jie)決(jue)這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)

，因(yin)此(ci)設(she)計(ji)一(yi)種(zhong)基(ji)於(yu)單(dan)片(pian)機(ji)的(de)智(zhi)能(neng)電(dian)表(biao)。電(dian)表(biao)若(ruo)以(yi)單(dan)片(pian)機(ji)為(wei)主(zhu)體(ti)取(qu)代(dai)傳(chuan)統(tong)儀(yi)器(qi)儀(yi)表(biao)的(de)常(chang)規(gui)機(ji)械(xie)及(ji)電(dian)子(zi)線(xian)路(lu)，可(ke)以(yi)容(rong)易(yi)地(di)將(jiang)計(ji)算(suan)技(ji)術(shu)與(yu)測(ce)量(liang)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)結(jie)合(he)在(zai)一(yi)起(qi)，形(xing)成(cheng)智(zhi)能(neng)化(hua)測(ce)量(liang)儀(yi)表(biao) 。這種儀表由計量電路、微處理器


、LCD顯示器、實時時鍾、通信接口及電源等組成 ，具有電能量計量、信息存儲及處理、實時監測、自動控製、信息交互等功能 。

1 智能電表的工作原理

智能電表的硬件方案框圖如圖1 所示。電能表主要由計量
、電源管理、存儲

、顯示、按鍵處理、脈衝輸出和通信單元7 個部分組成 。本文的智能電表是以80C51為核心處理器。除此之外，加入了電能計量芯片CS5460A 和LCD 顯示芯片1602，用於用戶用電量的計量與顯示。但是
，由於CS5460A芯片隻能測量瞬時的電量，所以，還需要采用時間芯片DS1302將時間分段，這樣電表就可以通過按鍵，不但可以顯示出用戶的瞬時用電量
，而且還能顯示某個時段的用電量。WiFi通信電路的使用，可以實現智能電表的無線通信，這樣查電表的工作人員不用再挨家挨戶的登門查詢，而是直接接收WiFi信號，就可以了解到用戶的用電情況
，比較方便
、省時。對於存儲模塊
，本文采用體積小
、容量大的SD卡，相比於一般的存儲模塊，SD 卡還可以隨時拆卸、更換
，既方便又實用。對於電源模塊，本文采用的是外部供電方式。

2 智能電表的硬件設計

2.1 電能計量電路設計

電能計量芯片采用CS5460A。其主要功能如下：具有特殊的自動引腳模式功能
，能使芯片獨立工作，得電時自動初始化 ；具有片內看門狗定時器與內部電源監視器；可以精確測量正反兩個方向的電壓瞬時值
、電流瞬時值、電壓有效值、電流有效值以及功率和能量
；提供了外部複位引腳
；雙向串行接口與內部寄存器陣列可以方便地與微處理器相連接；外部時鍾最高頻率可達20 MHz；具有功率方向輸出指示 。

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CS5460A與單片機80C51的連接電路圖見圖2。


2.2 WiFi通信模塊設計

電表采用WiFi無線通信的方式，WiFi通信電路使用BCM8000。WiFi通信技術具有數據傳輸率高、組網靈活
、可移動性好等優點。WiFi通信采用的是無線網絡，使智能電表的安裝不受通信線路的局限性
，具有安裝便利的優勢 。WiFi通信電路與單片機80C51 的連接，隻需要將BCM8000 的RXDH 和TXDH 引腳分別對應連接到80C51的TXD和RXD引腳，如圖3所示。

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3 智能電表的軟件設計

智能電表的軟件設計部分包括以下的幾個部分：電能計量芯片CS5460A的數據傳輸
、液晶顯示器1602 顯示子程序、鍵功能處理程序、WiFi 無線通信程序
、時鍾芯片DS1302 的讀/寫操作程序
、SD卡儲存模塊的軟件設計。其主程序的流程圖如圖4所示。CS5460A軟件框圖如圖5所示。


結語

本次設計的智能電表集成了計量與顯示電量、數據存儲、數據通信等多種功能。經試驗驗證後
，證實了電表性能的穩定、計算準確、誤差較小、可以進行無線通信等。但是，本次設計的電表可能在故障自診斷方麵有些不足
，需要日後加以完善。

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