CN205720422U - 一种基于单片机的智能电能表 - Google Patents

Abstract

本实用新型主要涉及一种智能电能表，更具体地，涉及一种基于单片机的智能电能表。智能电能表包括电压互感器、电流互感器、电能计量芯片、保护回路、三态门、供电电源、微控制器、时钟芯片、按键输入、液晶显示屏、无线传输模块、数据存储器和指示灯，按键输入的输出端连接着微控制器的输入端；微控制器的输出端连接着液晶显示屏的输入端；微控制器的输出端连接着数据存储器的输入端；微控制器的输出端连接着指示灯的输入端。本实用新型可以存储大量的测量信息并具有对测量结果进行实时分析、综合和做出各种判断能力，能进行简单的故障提示，具有操作面板和显示器，有简单的报警功能，还可以通过短信发送到手机上进行实时查询。

Description

一种基于单片机的智能电能表

技术领域

本实用新型主要涉及一种智能电能表，更具体地说，涉及一种基于单片机的智能电能表。

背景技术

电能表是用来测量电能的仪表，又称电度表，火表，千瓦小时表，指测量各种电学量的仪表。普通电能表只能简单的测量用电量，不能准确的测量具体哪个时段的用电量，测量结果不准确。智能电能表是一种根据用电的峰时、平时、谷时各时段的设定值计算用户总的用电量和峰时、平时、谷时的用电量的电能表，使供电局能实施峰时、平时、谷时各时段不同的计费标准。用经济手段鼓励用户在低谷时段用电。这也正好符合电力计费系统提出的分时段计费的要求。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种基于单片机的智能电能表，其控制准确，可以存储大量的测量信息并具有对测量结果进行实时分析、综合和做出各种判断能力，能进行简单的故障提示，具有操作面板和显示器，有简单的报警功能，还可以通过短信发送到手机上进行实时查询。

为解决上述技术问题，本实用新型一种基于单片机的智能电能表包括电压互感器、电流互感器、电能计量芯片、保护回路、三态门、供电电源、微控制器、时钟芯片、按键输入、液晶显示屏、无线传输模块、数据存储器和指示灯，其控制准确，可以存储大量的测量信息并具有对测量结果进行实时分析、综合和做出各种判断能力，能进行简单的故障提示，具有操作面板和显示器，有简单的报警功能，还可以通过短信发送到手机上进行实时查询。

其中，所述电压互感器的输出端连接着电能计量芯片的输入端；所述电流互感器的输出端连接着电能计量芯片的输入端；所述保护回路的输出端连接着三态门的输入端；所述三态门的输出端连接着微控制器的输入端；所述供电电源的输出端连接着微控制器的输入端；所述时钟芯片的输出端连接着微控制器的输入端；所述按键输入的输出端连接着微控制器的输入端；所述微控制器的输出端连接着液晶显示屏的输入端；所述微控制器的输出端连接着无线传输模块的输入端；所述微控制器的输出端连接着数据存储器的输入端；所述微控制器的输出端连接着指示灯的输入端。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于单片机的智能电能表所述微控制器采用AT89C51单片机。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于单片机的智能电能表所述电能计量芯片采用CS5460A芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于单片机的智能电能表所述液晶显示屏采用SMS0601液晶显示芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于单片机的智能电能表所述按键电路采用矩阵式键盘。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于单片机的智能电能表所述时钟芯片采用DS1302时钟芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于单片机的智能电能表所述数据存储器为EPROM。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于单片机的智能电能表所述保护回路采用晶闸管保护回路。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种基于单片机的智能电能表所述无线传输模块采用GSM短信收发芯片。

控制效果：本实用新型一种基于单片机的智能电能表，其控制准确，可以存储大量的测量信息并具有对测量结果进行实时分析、综合和做出各种判断能力，能进行简单的故障提示，具有操作面板和显示器，有简单的报警功能，还可以通过短信发送到手机上进行实时查询。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种基于单片机的智能电能表的硬件结构图。

图2为本实用新型一种基于单片机的智能电能表的微控制器的电路原理图。

图3为本实用新型一种基于单片机的智能电能表的电能计量芯片的电路原理图。

图4为本实用新型一种基于单片机的智能电能表的按键输入的电路原理图。

图5为本实用新型一种基于单片机的智能电能表的液晶显示屏的电路原理图。

图6为本实用新型一种基于单片机的智能电能表的供电电源的电路原理图。

图7为本实用新型一种基于单片机的智能电能表的三态门的电路原理图。

具体实施方式

具体实施方式一：

结合图1、2、3、4、5、6、7说明本实施方式，本实施方式所述一种基于单片机的智能电能表包括电压互感器、电流互感器、电能计量芯片、保护回路、三态门、供电电源、微控制器、时钟芯片、按键输入、液晶显示屏、无线传输模块、数据存储器和指示灯，其控制准确，可以存储大量的测量信息并具有对测量结果进行实时分析、综合和做出各种判断能力，能进行简单的故障提示，具有操作面板和显示器，有简单的报警功能，还可以通过短信发送到手机上进行实时查询。

其中，所述电压互感器的输出端连接着电能计量芯片的输入端，电压互感器用于把电路中的大电压(220V)变换成电能计量芯片所要求的输入电压。

所述电流互感器的输出端连接着电能计量芯片的输入端，电流互感器用于把电路中的大电流(10A)变换成电能计量芯片所要求的输入电流，电能计量芯片根据其内部的瞬时电压和瞬时电流计算瞬时功率，再输出脉冲驱动机械式计数器或步进电机计算用电量。

所述保护回路的输出端连接着三态门的输入端，保护回路用于保护电能表不受电压电流的影响。

所述三态门的输出端连接着微控制器的输入端，三态门用于保护电能表免受过电压、过电流和突然断电的影响。

所述供电电源的输出端连接着微控制器的输入端，供电电源用于给电能表供电使电能表完成测量工作。

所述时钟芯片的输出端连接着微控制器的输入端，时钟芯片用于给电能表提供系统时间。

所述按键输入的输出端连接着微控制器的输入端，按键输入用于输入对电能表的控制信号。

所述微控制器的输出端连接着液晶显示屏的输入端，液晶显示屏用于显示电能表测量值。

所述微控制器的输出端连接着无线传输模块的输入端，无线传输模块用于将电能表测量的信息通过无线传输的模块传输到手机实现实时监控。

所述微控制器的输出端连接着数据存储器的输入端，数据存储模块用于存储本月、上月各月电量，能存储各月峰值、平时、谷时各时段的用电量。

所述微控制器的输出端连接着指示灯的输入端，指示灯用于指示用户剩余电量不多，需要及时充值。

具体实施方式二：

结合图1、2、3、4、5、6、7说明本实施方式，所述微控制器采用AT89C51单片机。所述AT89C51单片机从它内部的硬件到软件都有一套完整的按位操作系统，片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，十六个字节，单元地址20H～2FH，它既可作字节处理，也可作位处理。51单片机的I/O脚的设置和使用非常简单，当该脚作输入脚使用时，只须将该脚设置为高电平(复位时，各I/O口均置高电)。当该脚作输出脚使用时，则为高电平或低电平均可。

具体实施方式三：

结合图1、2、3、4、5、6、7说明本实施方式，所述电能计量芯片采用CS5460A芯片。所述CS5460A芯片具有片内看门狗定时器与内部电源监视器；具有瞬时电流、瞬时电压、瞬时功率、电流有效值、电压有效值、功率有效值测量及电能计量功能；提供了外部复位引脚；双向串行接口与内部寄存器阵列可以方便地与微处理器相连接；外部时钟最高频率可达20MHz；具有功率方向输出指示。

具体实施方式四：

结合图1、2、3、4、5、6、7说明本实施方式，所述液晶显示屏采用SMS0601液晶显示芯片。所述液晶显示器可直接与AT89C51单片机采用两个总线实现数据的串行传送而不需要单独的显示器驱动芯片，从而减少了整个电能表的空间。SMSO601一体化显示器具有6位数字显示功能，并提供两个时间分隔符。

具体实施方式五：

结合图1、2、3、4、5、6、7说明本实施方式，所述按键电路采用矩阵式键盘。电能表上的所有按键可提供用户按键查询本月的峰时、平时、谷时各时段的用电量以及本月用电总量，上月的峰时、平时、谷时各时段的用电量以及上月用电总量，上上月的峰时、平时、谷时各时段的用电量以及上上月用电总量。可以查询瞬时电流值，瞬时电压值，电压有效值，电流有效值，各时段值的设置值。所以按键电路采用矩阵式键盘具有多个按键实现电能表的控制。

具体实施方式六：

结合图1、2、3、4、5、6、7说明本实施方式，所述驱动模块采用MOC3061。对电能表来说，它需要根据时间段的划分来计量各时段的电能值，因此在电能表中需要一个时钟芯片计时。DS1302是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片，它工作电压宽达2.5—5.5V，采用三线接口与单片机进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。

本实用新型一种基于单片机的智能电能表的工作原理为：本实用新型一种基于单片机的智能电能表通过电压互感器和电流互感器将电路中的大电压和大电流变换成电能计量芯片所要求的输入电压和输入电流范围之内，电能计量芯片根据电路内部的瞬时电压和瞬时电流计算瞬时功率，再输出脉冲驱动机械式计数器或步进电机计算电量，将计算好的电量传输到微控制器，微控制器将计算的电量存储到数据存储器，通过也将液晶显示器进行显示，通过无线传输芯片传送到手机进行监控。保护回路和三态门相互配合对电能表进行过电压、过电流和突然断电的保护，按键输入可以查看各月的电量，供电电源给电能表供电实现电量测量，指示灯指示用户电量即将用完需要及时充值。时钟芯片提供系统时间供电能表计算电量。

虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (9)

1.一种基于单片机的智能电能表，其特征在于，所述智能电能表包括电压互感器、电流互感器、电能计量芯片、保护回路、三态门、供电电源、微控制器、时钟芯片、按键输入、液晶显示屏、无线传输模块、数据存储器和指示灯，所述电压互感器的输出端连接着电能计量芯片的输入端；所述电流互感器的输出端连接着电能计量芯片的输入端；所述保护回路的输出端连接着三态门的输入端；所述三态门的输出端连接着微控制器的输入端；所述供电电源的输出端连接着微控制器的输入端；所述时钟芯片的输出端连接着微控制器的输入端；所述按键输入的输出端连接着微控制器的输入端；所述微控制器的输出端连接着液晶显示屏的输入端；所述微控制器的输出端连接着无线传输模块的输入端；所述微控制器的输出端连接着数据存储器的输入端；所述微控制器的输出端连接着指示灯的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的智能电能表，其特征在于：所述微控制器采用AT89C51单片机。

3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的智能电能表，其特征在于：所述电能计量芯片采用CS5460A芯片。

4.根据权利要求1所述的一种基于单片机的智能电能表，其特征在于：所述液晶显示屏采用SMS0601液晶显示芯片。

5.根据权利要求1所述的一种基于单片机的智能电能表，其特征在于：所述按键电路采用矩阵式键盘。

6.根据权利要求1所述的一种基于单片机的智能电能表，其特征在于：所述时钟芯片采用DS1302时钟芯片。

7.根据权利要求1所述的一种基于单片机的智能电能表，其特征在于：所述数据存储器为EPROM。

8.根据权利要求1所述的一种基于单片机的智能电能表，其特征在于：所述保护回路采用晶闸管保护回路。

9.根据权利要求1所述的一种基于单片机的智能电能表，其特征在于：所述无线传输模块采用GSM短信收发芯片。