单相费控智能电能表硬件和软件设计_开题报告

（一）国内现状

电能表是我国电工仪表行业中产量最大的产品。近几年，国家连续出台的多项与电能表行业发展相关的政策以及房地产产业的迅速发展，为电能表需求的上升及保持行业发展的相对稳定起到了一定的保障作用。随着高新技术尤其是电子信息技术的快速发展，电子式、高精度、智能化、远程控制等产品的优势突显，且已经逐步成为电能表发展的主流，在未来几年里，这种趋势将更加明显。

2009年国网统一招标、2015年南网统一标准框架招标，使电能表行业步入了快速发展的轨道，同时也为行业企业提供了一个科技创新的平台，电能表生产企业抓住机遇，通过对国外先进技术的兼收并蓄，并高标准、高起点自主开发了一系列高技术产品。 

电力用户是我国电能表最大的用户群体，需求量占整个市场需求量的90%，对该类产品的销售起着决定性作用。2009年国网和2015年南网统一招标后，电能表行业进入了洗牌期，许多企业惨遭淘汰，目前国内已不到100家企业参与国网、南网统一招标，行业出现了短暂的低潮，但行业的发展并未停滞，以湖南威胜、宁波三星、江苏林洋、杭州海兴、杭州华立等为代表的行业企业在低谷中不断拓宽服务领域，寻求新的发展空间，从而在竞争中提高企业的核心竞争力，开始从单纯量的增长向技术创新过渡，并步入高质量、高技术、高附加值时代，生产模式逐步向集约化大规模转变，核心竞争力不断增强，产品出口主要以电能表、便携式电表为主，出口辐射到几十个国家。特别是近几年，一些企业如杭州海兴还通过在国外建厂等形式竞争海外市场，出口创汇不断攀升。电能表出口产品科技含量增加，高附加值含量增加，同时国内电能表的质量和价格具有相当大的优势，因此近年来我国的电能表产品大量出口到东南亚、阿拉伯和非洲等地区，并打开了欧美市场。

随着电力系统对电能表行业体制改革的深入规范，国家电网、南方电网各职能单位对全国各电能表生产厂家的产品质量环境试验要求更为严格了，把电能表生产厂家的环境试验室的建设作为目前统一招标一项重要参考指标。在此基础上，国内各电能表生产厂家同样也意识到提升产品质量不仅仅是国家政策的需要，也是市场的需要。以三星、林洋、威胜、海兴、华立等为代表的行业企业在试验室原本的检测设备上添加了一批环境试验设备以完善实验室，提高产品的可靠性。

技术引导型发展趋势面对新的形势，全面提高电子式费控智能电能表，尤其是技术含量高的产品的市场竞争力，重点突破电能表智能化的现状，使电能表从数量优势向技术优势转变。电子式费控智能电能表将是今后一段时间内的国内发展主流。

（二）国外现状

海外电子表发展很快。芬兰、瑞典、挪威等北欧各国和法、英、德、西班牙、比利时和意大利等西欧国家，目前已经全部完成了工商用户电能表的100%电子化。居民用户表也正在逐步向电子化过渡，如法国先已全部使用电子表；意大利也从2005年开始逐步把感应表更新为自动抄表的电子表；而英国目前已经有80%居民用上了电子式表。 

海外企业把控着全球电能表高端产品，如高精度的关口表等的市场份额被国外一些著名厂商如西门子公司、ABB公司等占有，此类产品价格高。比如，一只进口的测量有功电能部分的准确度在0.1级的三相多功能表的价格是4000美元，而一只国产的准确度为0.2S三相费控智能电能表的价格不到300美元。

（三）本^文档设计所探讨的课题

本^文档设计探讨一款单相费控智能电能表硬件和软件设计，综合国内外单相电子表表优点来设计，硬件采用开关电源设计，降功耗，电压范围宽，重量轻；硬连接，克服了传统的导线焊接，生产方便，节省人力资源成本，进一步提高产品质量；磁保持继电器分流器穿孔，走“8”字形设计，降低工频磁场；元器件选型，满足电路设计要求10倍裕量来设计。

在软件设计方面，软件设计采用冗余化处理，保证软件设计可靠性：保证对接口资源、中断资源、I/O状态的完全控制，主程序反复进行冗余初试化；为保证安全，采用读取寄存器后与标准值比较，发生错误时用正确值进行修正；为提高效率，各资源尽量使用字节方式进行冗余操作，所有I/O，输入态的用字节或的方式置为1，如ORL P1,#0FEH；使用资源冗余打开，如定时中断、红外中断、载波中断、显示；冗余内容3：各接口为需要的状态，如定时时间、串口波特率；各资源受干扰不正常后，通过一次主循环的冗余操作，即可使资源正常；如P30为红外串口接受，受扰后可能变为输出态，即红外接收头数据无法进入主CPU的串口BUF内，如 ORL P3,#0FH 后，P30即可变为输入态，开始正确接收数据。

保证软件设计可靠性，软件设计代码遵循模块化设计原则；采用宏定义方式设计，以提高程序的可移植性；在EEPROM内数据存储采用带校验方式；RAM内数据存储采用带校验方式。

二、^范文提纲

1概述

1.1 本课题背景及意义

1.2 国内外动态

1.3 本课题的可行性分析

1.4 设计要求及预期成果

2 系统简介

2.1 系统总体方案设计

2.2 硬件各模块设计

2.2.1电源电路模块

2.2.2 MCU及其端口配置模块

2.2.3计量单元电路模块

2.2.4磁保持继电器驱动电路模块

2.2.5红外通信电路模块

2.2.6 485通信电路模块

2.2.7存储器电路模块

2.2.8蜂鸣器电路模块

3 软件设计

3.1代码设计必须遵循原则

3.2 EEPROM缓冲区定义

3.3设计方案的程序流程框图

3.4 系统子程序模块设计

3.4.1上电：自检及初始化模块

3.4.2冗余化处理有关I/O、寄存器模块

3.4.3脉冲存在标志检查及处理模块

3.4.4掉电检查及掉电数据处理模块

3.4.5继电器检查操作模块

3.4.6红外通讯检查及应答处理模块

3.4.7 LCD显示处理模块

3.4.8定时器0中断服务程序模块

3.4.9串口接收中断服务程序模块

3.4.10 EEPROM读写服务程序模块

4 系统调试

4.1 软、硬件调试

4.2 功能测试

5 总结

三、参考文献

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