电能集中管理控制系统的研究

论文摘要

随着高等院校后勤社会化改革的不断发展,学生公寓用电管理已逐步采用付费方式,急需一种新的电能集中计量、管理、控制系统。目前,电能集中管理控制系统还处于发展初期,仍存在较多问题。本文在查阅大量国内外相关文献并认真调研国内同类产品的基础上,设计并开发了一种适用于高等院校学生公寓的电能集中管理控制系统。 本文首先对电能计量原理进行了深入分析,依系统性能指标要求确定了系统电路参数,开发设计了系统硬件与软件。在硬件研制中主要设计了电能采样电路、单片机控制电路、显示电路、母板电路。在采样电路设计中,研究了一种新的精度调节方法,利用精密电位器取代传统的短路环设计方式。电能模数转换电路将通过采样电阻(锰铜合金制成)获取的电流信号与电压信号在芯片内部进行电能累加运算,并实现A/D转换,以脉冲方式输出供给单片机数据处理使用。采用总线方式实现一个单片机子系统内16个房间的各种控制信息及数据信息的传输与控制。各单片机子系统与上位机之间采用485接口通信,系统中采用了I~2C总线接口的存储器与串行LED显示技术。 本文对系统软件主要功能模块的设计进行了详细的阐述,主要介绍了主程序模块、通信模块、显示模块、计量模块、负荷检测模块等的工作流程及系统资源分配方案。利用软件方式实现电路负荷检测是本系统设计的一个创新点。结合实际需要,建立了简化通信协议。采用备用存储数据及软件陷阱等方法提高系统的安全性与抗干扰能力。 电能集中管理控制系统具备电能计量、负荷检测、自动开关控制、数据统计、报表、打印等多种功能,具有很好的应用前景,市场需求潜力巨大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 电能集中管理控制系统简介
• 1.1.2 电能集中管理控制系统课题开发的意义
• 1.2 国内外研究概况、水平和发展趋势
• 1.3 主要研究内容
• 1.3.1 硬件电路设计
• 1.3.2 软件设计
• 2 系统基本构成与性能指标
• 2.1 系统构成框图
• 2.1.1 电量采样板电路
• 2.1.2 单片机控制板电路
• 2.1.3 显示板电路
• 2.1.4 母板电路
• 2.1.5 微机数据库管理控制系统
• 2.2 系统主要技术指标
• 2.3 系统主要功能
• 2.3.1 准确计量功能
• 2.3.2 负荷检测控制功能
• 2.3.3 定时开关控制功能
• 2.3.4 数据库管理功能
• 2.4 主要结构特点
• 2.4.1 采用插卡式结构
• 2.4.2 采用总线方式的母板结构
• 2.4.3 柜体电量显示查询方式
• 2.5 本章小结
• 3 系统硬件设计
• 3.1 电能计量原理与电路设计
• 3.1.1 电能计量芯片AD7755
• 3.1.2 电能计量原理
• 3.1.3 应用电路参数设计
• 3.1.4 采样板电路设计
• 3.2 单片机控制电路设计
• 3.2.1 AT89S52微处理器
• 3.2.2 存储器电路设计
• 3.2.3 通信电路设计
• 3.3 显示电路设计
• 3.3.1 74HC595A工作原理
• 3.3.2 显示电路设计
• 3.4 母板电路设计
• 3.5 硬件抗干扰设计
• 3.5.1 电源干扰及抑制
• 3.5.2 地线干扰及抑制
• 3.5.3 合理布线及合理结构布局提高系统抗干扰能力
• 3.5.4 采用光电隔离技术
• 3.5.5 采用“看门狗”电路
• 3.6 本章小结
• 4 系统软件设计
• 4.1 主程序模块
• 4.1.1 主程序工作过程
• 4.1.2 主程序工作流程图
• 4.2 通讯程序设计
• 4.2.1 通讯协议
• 4.2.2 通讯程序流程图
• 4.3 显示程序设计
• 4.3.1 显示程序功能
• 4.3.2 显示缓冲区更新子程序
• 4.3.3 定时显示中断子程序
• 4.4 开关控制
• 4.5 计量程序设计
• 4.6 负荷识别控制程序设计
• 4.6.1 工作过程
• 4.6.2 工作原理
• 2PROM存储器资源分配与初始化'>4.7 E²PROM存储器资源分配与初始化
• 4.8 软件抗干扰设计
• 4.8.1 采用数字滤波技术
• 4.8.2 软件冗余
• 4.8.3 设置软件陷阱
• 4.8.4 数据备份
• 4.9 本章小结
• 5 结论
• 参考文献
• 附录
• 在学研究成果
• 致谢