随着高校现代化、智能化学生公寓的兴建,学生公寓用电智能管理控制系统得到了广泛应用, 利用 AT89S52 单片机控制学生公寓用电的数据采集、处理、显示以及对异常用电的自动处 理;通过 RS485 串口实现上位机与单片机之间的通信对学生公寓用电系统进行管理;采用电脑 集中查询与 LED 自动显示相结合的查询方式,可方便地查询每个房间的用电量、剩余电量。 目前该系统运行稳定、可靠,实现了学生公寓用电的智能化控制和管理 1 目前学生公寓用电系统的发展方向及存在的问题随着高等学校后勤社会化改革的迅速 推进,各高等学校积极利用社会资金,通过各种渠道建设了一批又一批现代化、智能化的的学 生公寓,公寓内的配置不仅能够满足学生的基本生活需求,而且装有电热水器,备有电话、电视 和电脑高速网络终端。 本课题研究与设计了基于单片机控制的学生公寓用电系统。此系统由学生公寓用电控制子 系统、售电子系统及计算机管理子系统组成。实现公寓内每个房间电量的采集、计算、显示; 电量数据的保存、查询和打印;电费的预付费;自动识别恶性负载控制某个房间停、送电等功 能。此系统能够改变目前高校学生公寓用电混乱,收取电费难的问题。 本系统采用了分块一 体化的设计方法。首先把整个系统分为三个子系统;其次再把每个子系统分成若干个功能模 块分别进行设计,这样一旦系统某处发生故障,便于维修。电量的采集采用了专用电能计量芯 片 ADE7755,它具有低功耗、精度高、抗干扰性强等优点,其技术指标超过了 IEC1036 的准确 度要求。电量的计算是以电脉冲个数作为标准,简化了单片机对电量的计算。系统采用 IC 卡 技术实现预付费功能。通过 IC 卡读写系统,将欲购的电量读入公寓售电子系统,售电子系统通 过 RS-485 口与公寓控电子系统通信,把电量写入控电子系统中的单片机,当欲购电量消耗完 毕后,控电子系统的单片机通过软件控制相应房间的磁保持继电器断开,完成停电,实现预付 费功能。 计算机管理子系统与公寓智能控电子系统、公寓智能售电子系统与公寓智能控电 子系统之间的通信采用 RS-485 标准接口,可实现长距离、抗干扰能力强的通信。 实用表明 本系统实现了预先设计的基本功能,系统结构合理,运行稳定,安全可靠,具有较高的社会推广 价值。                    中文摘要 3-4 ABSTRACT4-7 第一章 绪论 7-13 1.1 学生公寓用电控制管理系统的研制背景 7-8 1.2 课题的提出及意义 8-9 1.3 课题设计方案概述 9 1.4 课题的总体设计功能 9-11 1.5 本文主要工作及创新 11-12 1.6 本文各章内容安排 12-13 第二章 系统的硬件设计 13-36 2.1 整个系统所用的主要器件、主要技术 14-22 2.1.1 CPU 的选型 14 2.1.2 I~2C 总线技术及应用 14-18 2.1.3 存储器—24LC16B 的特点及应用 18-19 2.1.4 实时时钟芯片 DS130219-22 2.2 公寓智能控电系统的硬件设计 22-28 2.2.1 电量采集模块的设计 22-24 2.2.2 单片机板的设计 24-26 2.2.3 显示板的设计 26-28 

                                  2.3 公寓智能售电系统的硬件设计 28-31 2.3.1 IC 卡部分 28-29 2.3.2 液晶显示部分 29-31 2.4 通信接口的硬件设计 31-36 2.4.1 AT89552 单片机的串行接口 32 2.4.2 RS485 接口 32-34 2.4.3 主机与从机通信的硬件设计 34-35 2.4.4 上位机与下位机通信的硬件设计 35-36 第三章 系统的软件设计 36-44 3.1 模块化的程序设计方法 36-37 3.2 公寓智能控电系统的软件设计 37-40 3.2.1 主程序设计 37-38 3.2.2 子程序设计 38-40 3.3 公寓智能售电系统的软件设计 40-44 第四章 系统的抗干扰性设计 44-53 4.1 单片机系统硬件抗干扰设计 45-49 4.1.1 去耦电路 45-47 4.1.2 隔离技术 47 4.1.3 接地技术 47-49 4.2 软件抗干扰技术 49-51 4.2.1 RAM 中数据冗余保护与纠错 49-50 4.2.2 软件“看门狗”技术 50-51 4.2.3 软件陷阱技术 51 4.3 PCB 排版抗干扰技术 51-53 4.3.1 总体设计 51-52 4.3.2 布线设计 52-53 第五章 实验结果与改进 53-57 5.1 实验结果 53-54 5.2 问题与改进 54-57 参考文献 57-60 发表论文和科研情况说明 60-61 发表的论文:60 参与的科研项目:60-61 致谢 61 摘 要 随着高等院校后勤社会化改革的不断发展，学生公寓用电管理已逐步采用付费 方式，急需一种新的电能集中计量、管理、控制系统。目前，电能集中管理控制系 统还处于发展初期，仍存在较多问题。本文在查阅大量国内外相关文献并认真调研 

国内同类产品的基础上，设计并开发了一种适用于高等院校学生公寓的电能集中管 理控制系统。 本文首先对电能计量原理进行了深入分析，依系统性能指标要求确定了系统电 路参数，开发设计了系统硬件与软件。在硬件研制中主要设计了电能采样电路、单 片机控制电路、显示电路、母板电路。在采样电路设计中，研究了一种新的精度调 节方法，利用精密电位器取代传统的短路环设计方式。电能模数转换电路将通过采 样电阻(锰铜合金制成)获取的电流信号与电压信号在芯片内部进行电能累加运 算，并实现 A/D 转换，以脉冲方式输出供给单片机数据处理使用。采用总线方式实现 一个单片机子系统内 16 个房间的各种控制信息及数据信息的传输与控制。各单片机 子系统与上位机之间采用 485 接口通信，系统中采用了护 C 总线接口的存储器与串行 LED 显示技术。 本文对系统软件主要功能模块的设计进行了详细的阐述，主要介绍了主程序模 块、通信模块、显示模块、计量模块、负荷检测模块等的工作流程及系统资源分配 方案。利用软件方式实现电路负荷检测是本系统设计的一个创新点。结合实际需 要，建立了简化通信协议。采用备用存储数据及软件陷阱等方法提高系统的安全性 与抗千扰能力。 电能集中管理控制系统具备电能计量、负荷检测、自动开关控制、数据统计、 报表、打印等多种功能，具有很好的应用前景，市场需求潜力巨大。 关键词:电能计量，负荷检测，自动控制，集中管理