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基于单片机控制的智能电表抄表系统.doc
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基于单片机控制的智能电表抄表系统
摘 要
近年来,随着单片机成本的降低、通信技术的快速发展以及通信技术的多样化,单
片机控制结合通信技术,被越来越频繁的运用到人们的生活中。随着我国电网建设不断
的深入进行,家用电表数量急剧上升,传统的人力抄表方式费时效率低,而且准确性不
高,这个传统的方式已经不符合当今电力改革的要求,研究出智能电表抄表系统是必然
的趋势。
本论文研究的是“基于单片机控制的智能电表抄表系统”。电表抄表系统采用 ST
意法半导体单片机 STM32F103C8T6 和电力载波通信芯片 ST7540,以及电力载波电路
和电平转换电路等外围电路。在单片机控制下,结合 FSK 调制解调通信技术的电表抄
表系统的硬件和软件实现,绘制对应的电路原理图并且实现、编写单片机代码和反复进
行软硬件调试等一系列的相关工作,最终做成抄表电路板和软件管理系统。该系统具有
可靠性高、可扩展性强、成本费用低、计量准确等特点。主要用于电能信息的自动抄录,
实现了居民住宅的电量自动检测、收费和管理。
关键词:智能电表抄表系统;单片机 STM32F103C8T6;ST7540;MAX232
Abstract
In recent years, with the rapid development of communication technology, the
diversification to reduce chip cost and communication technology, microprocessor control
with communication technology, is more and more frequently used in people's lives. With the
deepening of China's power grid construction has been a sharp rise in the number of
household electric meter, meter reading, human traditional time-consuming low efficiency,
and the accuracy is not high, the traditional way can not meet the requirements of the reform
of electric power, smart meter reading system is the inevitable trend of.
The research of this paper is the "smart meter reading system based on single chip
microcomputer". Automatic meter reading system based on ST single chip microcomputer
STM32F103C8T6 and meaning law semiconductor power load and power line carrier
communication chip STM7540, circuit and voltage conversion circuit and so on. Under the
control of the microcontroller, combined with the automatic meter reading system B-PSK
modulation and demodulation of communication technology, the realization of hardware and
software, circuit schematic drawing, and the corresponding program and repeated debugging
of hardware and software of a series of related work, and ultimately make the meter reading
circuit board and software management system. The system has high reliability, scalability,
low cost, accurate measurement etc.. Mainly used in automatic transcribing electricity
information, the automatic detection, residential electricity charge and management.
KeyWords:The smart meter reading system; STM32F103C8T6 MCU; ST7540;
MAX232
目 录
1 绪论 ..................................................................1
2 总体方案设计 ..........................................................3
2.1 电表抄表系统功能介绍................................................3
2.2 电路模块设计........................................................4
2.3 电路所涉主要元器件的功能介绍........................................5
2.3.1 STM32F103C8T6 单片机芯片 ........................................5
2.3.2 ST7540 电力线载波 modem 芯片的使用 ...............................8
2.3.3 MAX232 电平转换芯片 ............................................18
3 硬件电路的设计 .......................................................20
3.1 电路设计软件 CADENCE 介绍............................................20
3.2 整体电路原理图......................................................21
3.3 各个电路模块设计解析................................................21
3.3.1 晶振电路 ........................................................21
3.3.2 复位电路 ........................................................22
3.3.3 单片机启动模式选择电路 ..........................................23
3.3.4 TTL/RS232 电平转换电路 ..........................................24
3.3.5 单片机代码烧录电路 ..............................................25
3.3.6 I2C 访问 EEPROM 电路 .............................................25
3.3.7 发送有源滤波电路 ................................................26
3.3.8 发送无源滤波电路 ................................................27
3.3.9 接收无源滤波电路 ................................................28
4 软件设计 .............................................................30
4.1 单片机与 ST7540 的程序设计 ..........................................30
4.1.1 ST7450 初始化 ...................................................31
4.1.2 写数据..........................................................31
4.1.3 读数据..........................................................32
4.1.4 解析数据帧......................................................33
4.2 单片机与 PC 之间的通信..............................................34
4.2.1 读数据..........................................................35
4.2.2 写数据..........................................................36
4.2.3 解析帧..........................................................37
4.3 读写电表数据 .......................................................37
4.3.1 读电表数据程序..................................................37
4.3.2 写电表数据程序 ..................................................38
5 软件调试 .............................................................39
5.1 软件调试使用的工具..................................................39
5.2 软件调试遇到的问题..................................................39
5.2.1 单片机与 PC 串口连线问题 .........................................39
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