IC卡智能电表的硬件设计

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。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 智能电表的定义

1．2 智能电表的结构与原理

1．2．1 机械电表的结构和原理

1．2．2 电子电表基本原理

1．3 智能电表的特点

1．4 智能电表的发展现状及未来的趋势

1．5 设计目的

第二章 智能电表系统总体框架设计

第三章 IC卡智能电表硬件电路的方案设计

3．1 IC卡智能电表硬件电路方案设计

3．2 智能电表硬件电路部分元器件说明

3．2．1 单片机

3．2．2 IC卡

3．2．3 传感器

3．2．4 传感器信号调理

3．2．5 A／D转换器和D／A转换器

3．2．6 电源模块

3．2．7 通信接口

第四章 智能电表硬件电路的设计

4．1 IC卡系统电路设计

4．1．1 智能卡芯片FM1712

4．1．2 IC系统电路框架设计

4．1．3 IC卡内部天线设计

4．1．4 IC卡系统与单片机AT89C51连接电路原理图

4．2 电量计量电路设计

4．2．1 计量芯片的选取

4．2．2 电路电压电流的采样和调理电路

4．2．3 CS5460A和单片机的连接电路

4．3 时钟电路设计

4．3．1 芯片的选取

4．3．2 DS1302与AT89C51的连接电路

4．4 看门狗电路设计

4．4．1 芯片的选取

4．4．2 看门狗芯片与单片机端口连接电路

4．5 显示电路设计

4．5．1 芯片的选取

4．5．2 SMS0601显示电路图

4．6 按键盘电路设计

4．7 电能控制电路设计

4．8 通信电路的设计

4．8．1 通信芯片的选取

4．8．2 RS485与AT89C51的连接电路

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果

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