IC卡智能电表的硬件设计

发布时间：2017-08-02 00:18

  本文关键词：IC卡智能电表的硬件设计

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【摘要】：智能电表是智能电网技术领域一大特色,对智能电网走向自动化、智能化、环保化、节约化起着举足轻重的作用。现在使用的智能电表一般分为两类,第一类智能电表通过IC卡进行充值,当卡中电量不足时,用户须持卡到购电部门充值,如果遇到当地供电部门休息或其他情况时,就会使用户不能及时用电。第二类智能电表通过无线网络在线充值,当网络出现中断时,用电户也会处于无法充值的困境。为了解决以上问题,通过研究和分析,本文把这两种智能电表的功能进行结合设计,这样用电户即可以利用网络在线查询电量和充值,又能够在无网络的情况下持卡充值。这款新型的智能电表不仅解决了用户不能及时用电的问题,同时也为供电部门带来了便利。本文主要对IC卡智能电表的硬件电路进行设计。此智能电表的构建是以AT89C51芯片作为微控制单元,外加具有短距离通讯的射频IC卡、监视控制单元、串行数据总线接口等部分。智能电表硬件电路系统主要分为IC卡电路、计量电路、时钟电路、看门狗电路、显示电路、键盘电路、电量控制电路以及通信电路。该系统的设计方法流程如下:首先,对智能电表的定义作了简单的概述,分析了电表的结构原理,列出了其突出于一般电表的优点,介绍了智能电表的发展现状和未来的趋势,阐明了设计目的。其次,对智能表系统的总体框架进行设计,描述了系统的功能。总体框架主要分为三大部分:IC卡智能电表部分,数据采集传输部分,网络总站部分。再次,提出了IC卡智能电表硬件电路的设计框架,并对主要元件进行详细说明。最后,对IC卡智能电表的各个硬件电路进行详细地设计。其中包括:IC卡电路、计量电路、时钟电路、看门狗电路、显示电路、键盘电路、电能控制电路以及通信电路。
【关键词】：智能电网 智能电表 无线网络 AT89C51 IC卡
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM933.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 智能电表的定义9-10
• 1.2 智能电表的结构与原理10-11
• 1.2.1 机械电表的结构和原理10
• 1.2.2 电子电表基本原理10-11
• 1.3 智能电表的特点11-12
• 1.4 智能电表的发展现状及未来的趋势12-15
• 1.5 设计目的15-16
• 第二章 智能电表系统总体框架设计16-18
• 第三章 IC卡智能电表硬件电路的方案设计18-27
• 3.1 IC卡智能电表硬件电路方案设计18-19
• 3.2 智能电表硬件电路部分元器件说明19-27
• 3.2.1 单片机19-23
• 3.2.2 IC卡23
• 3.2.3 传感器23-24
• 3.2.4 传感器信号调理24
• 3.2.5 A/D转换器和D/A转换器24
• 3.2.6 电源模块24-25
• 3.2.7 通信接25-27
• 第四章 智能电表硬件电路的设计27-48
• 4.1 IC卡系统电路设计27-33
• 4.1.1 智能卡芯片FM171228-30
• 4.1.2 IC系统电路框架设计30-31
• 4.1.3 IC卡内部天线设计31
• 4.1.4 IC卡系统与单片机AT89C51连接电路原理图31-33
• 4.2 电量计量电路设计33-37
• 4.2.1 计量芯片的选取33-35
• 4.2.2 电路电压电流的采样和调理电路35-36
• 4.2.3 CS5460A和单片机的连接电路36-37
• 4.3 时钟电路设计37-38
• 4.3.1 芯片的选取37
• 4.3.2 DS1302与AT89C51的连接电路37-38
• 4.4 看门狗电路设计38-40
• 4.4.1 芯片的选取38-40
• 4.4.2 看门狗芯片与单片机端.连接电路40
• 4.5 显示电路设计40-42
• 4.5.1 芯片的选取40-41
• 4.5.2 SMS0601显示电路图41-42
• 4.6 按键盘电路设计42-43
• 4.7 电能控制电路设计43-45
• 4.8 通信电路的设计45-48
• 4.8.1 通信芯片的选取45-46
• 4.8.2 RS485与AT89C51的连接电路46-48
• 第五章 总结与展望48-49
• 5.1 总结48
• 5.2 展望48-49
• 参考文献49-51
• 致谢51-52
• 攻读硕士学位期间的研究成果52-53

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本文编号：606849