文档介绍：该【宿舍用电智能管理系统设计 】是由【非学无以广才】上传分享，文档一共【25】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【宿舍用电智能管理系统设计 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。目录
摘要及核心词 1
1引言 1
1
2
2方案论证及系统设计 3
3
5
3系统硬件简介 6
6
7
7
8
10
4硬件设计 11
11
12
13
5软件设计 14
14
16
6全文总结 17
附录 19
参照文献 23
谢辞 25
高校公寓智能节水系统设计
摘要:随着科学技术的不断进步和发展,电力系统在学生宿舍楼中的应用越来越广泛,并且日趋复杂化。这就对学生宿舍楼的电力交流参数的测试和管理水平提出了更高的规定。该文简介了一种新型的,合用于学生宿舍楼电量测量的多参数电力系统模块。该模块基于采样定理,运用准同步采样法对电力参数进行测量。整个系统由主控模块、采样测量模块、显示模块等构成。主控单元模块由Intel的16位单片机AT89C51作为核心解决器,对各个传感器传送来的数据进行实时解决。数据解决传播模块也是采用80C196KB作为CPU,对若干个集中监控单元模块传上来的数据进行解决、控制。该系统还可以安装串行通信接口与上位计算机进行远传通信。
核心词:功率测量;AT89C51单片机;ADE7755;LED显示
1引言
高校学生宿舍的用电管理问题,始终是摆在高校学生宿舍管理者面前的一道难题,老式的以手工操作为主的学生宿舍用电管理方式,信息反馈慢,工作效率低,管理质量差。在计算机信息技术飞速发展与广泛应用的今天,这种落后的管理方式与时代的步伐已显得格格不入,对学生宿舍用电实行智能化、信息化管理,是信息时代对高校学生公寓管理工作提出的客观规定。
几乎所有院校目前的学生公寓,是按房间安装了电度表,对学生宿舍用电实行定额管理。学校按照规定给每个宿舍核拨用电定额。用电在定额以内的部分,由学校承当,定额以外的部分,由学生自己承当。但是由于没有安装“学校用电收费管理系统”等类似的有关系统软件,在用电管理过程中,每抄一次表就需要花很长的时间,同步尚有大量的数据和信息需要解决,既费工又费力,还容易出错。如何使数据与信息在用电管理系统的有关模块间流动起来,为学生宿舍用电管理提供科学的管理措施,使管理更严谨,同步更具有操作性,节省操作人员的劳动,成为学校用电收费管理人员的当务之急。
学校用电收费管理系统设计内容:本系统是单机版的应用系统。本系统设计具有如下功能:(1)顾客管理(2)电费抄表登记(3)电费收缴(正常、超支、停电)(4)报表记录打印(5)顾客用电查询(6)系统维护等。
本系统具有的特点有:界面美观,操作以便;大大提高工作效率;能及时、精确地反映学生宿舍用电状况;信息收集、解决、存储、打印以便;收费程序更加规范;系统可维护性强、管理集中。
本系统前台运用VisualBasic语言、后台使用ACCESS数据库进行开发,合用于windowsxp,或更高的软件支持平台,便于后来的系统扩展与更新,有着较好的开发前景。使用本系统后可提高学生们的节电意识,减少大手大脚随意挥霍电能的现象,对于学校用电管理的规范化、制度化建设等工作都起到积极的作用。
学校用电收费管理系统重要用于记录本学校学生公寓寝室的用电状况并在此基本上进行超支电费收取,并对用电顾客、管理员档案资料、用电有关信息等进行录入与维护工作。其重要的业务流程如下:
作为电费管理系统,一方面得要有用电顾客、管理员的最基本信息;因此需要建立用电顾客、管理员的档案资料,系统管理员对其进行添加、删除、修改等维护工作。
每月的月末,抄表员收集好各寝室的上月及本月电表读数,先进行手工抄录。然后将有关资料交给系统管理员或者直接进入抄表系统,设立好本月电表的基本信息、抄表状况、电费单价、收费时间等系统参数;再将每个寝室的有关电表读数输入系统进行电脑自动计量和计费。
将本月所有的电表信息输入电脑后,既可完毕了抄表工作。系统管理员再根据本月的电表信息,对其进行校验和维护。检查无误后,再发布缴费告知和本月的电费清单,并提供电脑查询电量电费等信息。
发布缴费告知后,便可开始对顾客进行收取电费工作。收费员或者系统管理员进入收费系统,对顾客进行收取用电顾客当月的电费、以往的欠款、当月及以往的滞纳金,并将收费状况进行登记。
缴费完毕后,对已缴费或未准时缴费的顾客进行记录。对未准时缴费的顾客发布逾期状况的告知,并对逾期状况严重的顾客采用停电措施。
系统管理员要对整个系统的数据库进行数据备份和数据恢复工作,以避免重要数据的丢失而加大工作量[1]。
2方案论证及系统设计
对于交流功率,有:
(式1)
(式2)
(式3)
其中瞬时功率(式4)
其中有功功率
(式5)
其中无功功率(式6)
其中视在功率(式7)
因此(式8)
有功功率测量方案分感应式电能测量和电子式测量功率。
这里重要论述电子式有功功率测量方案:
方案一:用四象限模拟乘法器。功率P=UI,因此可以用模拟乘法器测量功率,基本原理如图。设,,,ZL是负载,通过RC滤波器后,其平均值代表有功功率[2]。
图1所示,这种措施是用纯模拟器件进行解决,她的特点是成本高,容易受干扰,精度不如意做高。
图1纯模拟电路解决电路
方案二:直接对电压,电流进行ADC采样,用软件计算有功功率。这种措施是用两路ADC分别对电压和电流进行量化,其中:
(式9)
(式10)
N是一种周期内的采样点数,,T为电压电流的周期,为采样间隔时间,和是电压和电流采样点的离散值。
单相有功功率的平均值是:(式11)
单相功率因数的计算:(式12)
这种措施是用微解决器直接对电压,电流进行ADC采样,特点是ADC硬件成本高,由于要做大量运算对微解决器性能规定比较高,精度也不容易做高[3]。
方案三:用专用电能计量芯片。
如ADI公司的ADE7755专用电能计量芯片。ADE7755是用于电能计量设备上的芯片,它将有功功率的信息以频率的形式输出。在50/60Hz输入信号时都能满足IEC687/1036原则规定的测试精度规定,在1000:1的输入动态范畴内,%。
ADE7755特点:
(1)在50/60Hz输入信号时都能满足IEC687/1036原则规定的测试精度规定,在1000:1的输入动态范畴内,%;
(2)具有负功率或错线批示功能;
(3)片内带有抗混叠滤波器;
(4)带有电源电压检测功能,电源电压减少到80%VDD时,芯片自动复位;
(5),绝对偏差不不小于4%,温漂不不小于20ppm/℃;
(6)5V单电源工作,正常工作时芯片功耗30mW;
(7)工作温度范畴-40~85℃的特点;
(8)成本<1美元。
根据上面优缺陷分析采用第三种方案
系统设计的思想是用专用电能计量芯片对系统功率进行测试,用单片机对系统功率进行实时监控,但一段时间内的功率平均值超过设定值时,控制继电器切断电路,当人工解决后重新接通电路,对顾客供电。
系统示意图如图2所示:
ADE7755
微处
理器
继电器
接口电路
分流器
分压
电路
按键电路
显示电路
电源电路
负载
中线
220V交流
相线
图2系统硬件示意图
3系统硬件简介
(1)单片机概述
单片微机简称单片机,也有的叫做微解决或微控制器,一般统称微型解决部件。单片机专业名称—MicroControllerUnit(微控制器件)它由大名鼎鼎的INTEL公司发明的最早的系列是MCS-48后来有了MCS-51。人们常常说的51系列单片机,就MCS-51microcontrollersystem它是一种8位的单片机。8位是什么意思后来再讲。后来,INTEL公司把它的核心技术转让给了世界上诸多的小公司,但是再小也有几种亿的销售,因此世界上就有许多公司生产51系列兼容单片机例如飞利浦的,87LPC系列华邦的,W78系列达拉斯的,DS87系列的,GSM97系列等等。目前在中国比较流行的就是美国ATMEL公司的89C51,它是一种带FlashROM的单片机,至于什么是FlashROM在这儿先不作简介,等后来人们学到有关的知识时,自然就会明白智能化节电管理系统就是以该型号的单片机来作实验的。讲到这里,也许有的人会问,平时在多种书上看到全是解说8031和8051等型号的单片机,它们又有什么不同呢?其实它们同属于一种系列,只是89C51的单片机更新型一点[6]。
(2)单片机的构造与构成
目前,单片机的系统构造有两种类型:一种是将程序和数据存储器分开使用,即哈佛(Harvard)构造,目前的单片机大都是这种构造。(VonNeumann)类似的原理,对程序和数据存储器不作逻辑上的辨别,用来寄存顾客程序,可分为EPROM、OTP、ROM和FLASH等类。
(3)中央解决器(CPU)
单片机(嵌入式应用)属于专用计算机,重要应用于智能仪表、智能传感器、智能家电、智能办公设备、汽车及军事电子设备等应用系统。单片机体积小、价格低、可靠性高,其不凡的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。
(4)定期器/计数器(T/C)
单片机内部有多种定期/计数器,单片机内部用于精拟定期或对外部事件进行计数。
(5)系统时钟
单片机一般要外接晶体或其他振荡源来提供时钟的信号输入。以上是单片机的基本构成,现代的单片机又加入了许多其她全功能部件,例如温度传感器、模拟与数字转换器(A/D)、数字与模拟转换器(D/A)、低压检测(LVD)电路液晶(LCD)驱动电路、电压监控、看门狗(WDT)电路、液晶(LCD)驱动电路、等等。
对于51系列单片机,既有四种语言支持,即汇编、PL/M,C和BASIC。BASIC一般附在PC机上,是初学编程的第一种语言。一台计算机,无论是大型机还是微型机,如果只有硬件,而没有软件(程序),是不能工作的。单片机也不例外,它必须配合多种各样的软件才干发挥其运算和控制功能。汇编语言是一种采用助记符表达指令、数据和地址来设计程序的语言。是一种表达机器指令的符号语言。但是不同的CPU,其汇编语言也许有所差别,因此不易移植。C语言的长处是可读性好,移植容易,是普遍使用的一种计算机语言。缺陷是占用资源较多,执行效率没有汇编高。
最佳的单片机编程者应是由汇编转用C而不是本来用过原则C语言的人。
由此来看,单片机有着微解决器所不具有的功能,它可单独地完毕现代工业控制所规定的智能化控制功能,这是单片机最大的特性。
本系统以MCS-51单片机成员中的AT89C51为控制核心。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能CMOS8位微解决器,俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业原则的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,为诸多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。其内部构造构造如图3所示:
图3单片机内部构造图
:电源电压,GND(10脚):接地端。
XTALl(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能CMOS 8位微解决器,俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业原则的MCS-51指令集和输脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为诸多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。该引脚输入外部时钟脉冲如图4和图5所示:
图4AT89S51单片机晶振接法图5外部时钟电路
RES(8脚)“RST是复位信号输入端,高电平有效。当此输入端保持两个机器周期(24个时钟振荡周期)的高电平时,可以完毕复位操作。
(输入/输出)P0、P1、P2和P3
原则51单片机,如8051、8031、AT89C51、AT89S51、P89C51等有4个I/O(输入/输出)口,分别为:
P0口(39—32脚):P0口是一种漏极开路的8位双向埠。作为漏极八路的输出端口,每次能驱动8个Ls型TTL负载。当P0口作为输入口使用时,其先向锁存器(地址80H)写入全1,此时P0口的所有引脚悬空,叫作为高阻抗输入。
P1口(1—8脚):P1口是一种带上拉电阻的8位准双向I/O端口每一位能驱动(吸取成输出电流)4个LS型TTL负载。
在P1口是输入端,应当先向锁存器写入全1,向上拉电阻接高电平。
P2口(21—28脚):P2口是一种内部上接电阻8位准双向埠的接口。P2口的每一种二进制位能带动4个TTL负载。
P3口(21—28脚):P3口是一种带内部上接电阻的8位准双向埠。P3口的每一位能驱动(吸取或输出电流)4个LS型TTL负载。P3口与其他的I/O埠有很大区别,它除作为—般准双向I/O口外,每个引脚还具有专门的功能,见表1。