基于MAXQ3180多功能电表的设计及其GPRS抄表方式的研究

论文摘要

目前,电力系统中仪器仪表已经进入了自动化和智能化的时代。自动化和智能化特性不仅要求这些仪器仪表象传统计量表计一样具有计量功能,而且还要具有测量、保护、控制、通信等多种功能,以反映电气元件运行状态和控制调节的信息。本课题借鉴国内外成熟的研究成果,利用计算机、单片机和通信技术,研制适应中国国情的、具有较高性能价格比的,并同时具有监测、计量、GPRS通信等功能的多功能电能表。本文介绍和分析了电能表的相关功能规范和电能表设计的理论基础,并且结合MAXQ3180介绍了各相电压电流各次谐波含量、谐波含有率、谐波总畸变率的计算方法,分析了谐波电能计量与分析所涉及的方法和各种指标,阐述了谐波电能计量与分析的重要意义。根据多功能电能表的相关功能规范和要求,以及智能化电表的发展趋势,提出了基于MAXQ3180的GPRS多功能电表的设计方案。详细阐述了电表的硬件设计,MAXQ3180的谐波测量功能以及GPRS通讯方式。最后本文介绍了多功能电能表的软件开发。在确定了电能表各种电参量及电能的计算方法后,具体的软件设计围绕指标的实现而展开。先给出电表总程序流程图,然后把这个总流程图分解成若干个模块分别分析。提出了多功能电能表的软件设计思想和实现方法,并将结构化程序设计方法应用于软件设计中。给出了软件流程及部分模块的实现代码。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 引言
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 国内外研究状况
• 1.3 本论文的主要工作
• 第二章 电能表的设计方案选择
• 2.1 多功能三相电能专用计量芯片选择
• 2.1.1 电气参数的比较
• 2.1.2 计量参数的比较
• 2.1.3 精度比较
• 2.1.4 监控功能比较
• 2.2 微处理器的选用
• 2.3 GPRS模块的选用
• 2.4 本章小结
• 第三章 电能表硬件电路的设计
• 3.1 电源电路部分
• 3.2 计量电路部分
• 3.2.1 电压通道
• 3.2.2 电流通道
• 3.2.3 MAXQ3180的复位和脉冲输出
• 3.3 通讯电路部分
• 3.3.1 RS485通信原理与接口设计
• 3.3.2 红外通信原理与接口设计
• 3.3.3 GPRS接口设计
• 3.3.4 SPI接口设计
• 3.4 存储单元、按键和显示及其他单元和MCU接口的设计
• 3.4.1 液晶和按键的设计
• 3.4.2 其它部分电路设计
• 3.5 系统硬件抗干扰设计
• 3.6 本章小结
• 第四章 电能表软件的设计
• 4.1 程序软件结构
• 4.2 各软件功能模块内部流程图
• 4.2.1 时钟及显示处理模块
• 4.2.2 按键处理模块
• 4.2.3 电能计量模块
• 4.2.4 谐波测量
• 4.2.5 异常情况发生判断处理模块
• 4.2.6 SPI通讯处理模块
• 4.3 系统软件抗干扰设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 电能表GPRS通信抄表模块的设计
• 5.1 系统方案的选择
• 5.2 多功能电表GPRS通信单元软件的实现
• 5.2.1 GPRS模块数据通信的AT命令
• 5.2.2 多功能电表GPRS通信单元软件的实现
• 5.2.3 通信链路维护机制
• 5.3 自动抄表技术在电能表中的实现
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文