基于PL3000單片機(jī)的學(xué)生公寓用電管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1．5 通信接口設(shè)計(jì)
串行數(shù)據(jù)通信只需要一對(duì)數(shù)據(jù)傳送線進(jìn)行信息的傳送，傳送成本較低，特別適用分布式控制系統(tǒng)以及遠(yuǎn)距離通信之中，故本設(shè)計(jì)選擇串行數(shù)據(jù)通信。RS-232C 和RS-485接口電路是最常用的接口，RS-232C的缺點(diǎn)是只能用于短距離的數(shù)據(jù)通信，通常傳送距離在50m以內(nèi)，而RS-
485可以達(dá)到上千米。RS-485接口在總線上允許連接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器，具有良好的抗噪聲干擾性、長的傳輸距離和多站能力等優(yōu)點(diǎn)，在此我們選用 RS-485接口作為用戶端和管理中心的通信接口。RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具
有高靈敏度，能檢測(cè)低至200mV的電壓，故傳輸信號(hào)能在千米以外得到恢復(fù)。RS-485采用半雙工工作方式，任何時(shí)候只能有一點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號(hào)加以控制。RS-485用于多點(diǎn)互連時(shí)非常方便，可以省掉許多信號(hào)線。應(yīng)用RS-485可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和32臺(tái)接收器。圖4為由SN75176構(gòu)成的RS-485通信接口電路。



2 軟件程序設(shè)計(jì)
2．1 軟件設(shè)計(jì)思路
控電終端的軟件主要用來實(shí)現(xiàn)電量數(shù)據(jù)的采集和處理，并通過RS485接口實(shí)現(xiàn)與宿舍管理中心系統(tǒng)軟件的數(shù)據(jù)交換，PL3000是一種具有集成度高、功能豐富、功耗低等技術(shù)特點(diǎn)的單片機(jī)，它以51為內(nèi)核，所以可以很方便地用匯編或者C語言來完成程序設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中，采用模塊化設(shè)計(jì)方法，為使得程序結(jié)構(gòu)清晰，便于今后進(jìn)一步擴(kuò)展系統(tǒng)的功能，宿舍中心計(jì)算機(jī)的軟件由開發(fā)工具Visual Basic語言和Access數(shù)據(jù)庫開發(fā)，基本功能有設(shè)置電量、查詢、統(tǒng)計(jì)、打印、電表參數(shù)設(shè)置和報(bào)警等，如配置讀卡器，則可增加預(yù)繳費(fèi)和余量退費(fèi)功能。
2．2 用戶電量計(jì)量程序設(shè)計(jì)
多功能電表主程序框圖如圖5所示，通信模塊的功能是按照通訊規(guī)約實(shí)現(xiàn)與宿舍管理中心計(jì)算機(jī)的可靠通信，由中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)讀取用戶電量數(shù)據(jù)和設(shè)置時(shí)段、費(fèi)率、惡性負(fù)載和限電等電表參數(shù)。顯示模塊的功能是顯示用戶的峰、平、谷、總電量及時(shí)間、上月電量等信息。計(jì)量模塊與8051之間是并行通訊，MCU可以通過特殊寄存器地址直接訪問計(jì)量模塊內(nèi)部的寄存器，以讀出計(jì)量結(jié)果。然后利用電路常數(shù)對(duì)相應(yīng)的電表參數(shù)進(jìn)行修正，得到真實(shí)的測(cè)量值，結(jié)合當(dāng)前時(shí)段和費(fèi)率，累計(jì)用戶峰、平、谷各時(shí)段的實(shí)際用電量，電量可直接存入Flash存儲(chǔ)器，也可以存入計(jì)算機(jī)中心。


2．3 惡性負(fù)載識(shí)別設(shè)計(jì)
在高校學(xué)生宿舍等集體用電場(chǎng)所里，惡性負(fù)載通常指熱得快、電飯煲等大功率純阻性用電器，這些電器的使用對(duì)宿舍帶來極大的安全隱患。惡性負(fù)載的使用，讓線路在瞬間有功功率猛增，并持續(xù)相同的用電功率。而使用電腦等負(fù)載時(shí)，線路在瞬間增大功率，但隨著主機(jī)和顯示器進(jìn)入工作狀態(tài)，線路的總功率會(huì)馬上回落，而且，目前電腦等負(fù)載功率因素通常在0．9左右。因此PL3000可以根據(jù)采樣到負(fù)載線路電壓電流的變化模糊識(shí)別出是否存在惡性負(fù)載。軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖6所示。當(dāng)發(fā)現(xiàn)用戶使用惡性負(fù)載時(shí)，電表即對(duì)用戶進(jìn)行短時(shí)斷電處理，間隔一定時(shí)間后再進(jìn)行試送電，如果已經(jīng)撤銷了惡性負(fù)載，則恢復(fù)正常供電，如果還存在惡性負(fù)載，再進(jìn)行斷電處理，反復(fù)數(shù)次如果還存在惡性負(fù)載則報(bào)告計(jì)算中心，并進(jìn)行長期斷電。另外本系統(tǒng)還可以根據(jù)時(shí)段特別供電，比如夜晚以很小的負(fù)荷量送電，這個(gè)可以根據(jù)作息時(shí)間表來劃分，每個(gè)時(shí)段都可以設(shè)定不同的用電參數(shù)。

3 結(jié)束語
智能控電系統(tǒng)作為一個(gè)智能型用電管理系統(tǒng)，十分適用于例如高校宿舍的集中式用電管理，配合適當(dāng)?shù)耐ㄓ嵰?guī)約，可以方便地與管理中心計(jì)算機(jī)接口構(gòu)成監(jiān)控管理網(wǎng)絡(luò)。本設(shè)計(jì)方案采用低功耗器件，成本較低，便于集成，可靠性高。經(jīng)過試驗(yàn)，本文所設(shè)計(jì)的電能表的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國家電能表的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，具有一定的推廣價(jià)值和較好的市場(chǎng)前景。