摘 要

电能表是用来表示人们日常用电电量多少的工具。曾经，家家户户的电能表都只能够简单的显示电量，若想查看上个月的电费，只能通过对电量的计算得到结果。如今我们的生活已经信息化，这种做法早已跟不上时代的步伐。

当今社会提倡绿色经济、可持续发展，在这种思想的社会环境下，家用多费率、多功能智能电表已经成为社会的潮流。多功能电能表比传统电表更加智能化，能够更好的提高用电效率，保证供电的可靠性以适应现在的电力市场。

本文以家用多费率电能表作为研究对象。介绍了硬件设计中各模块电路原理、系统结构特点，软件设计中各功能的实现和编程思想。该电能表具有费控、485通信、开盖报警、存储、显示等功能，可通过手持红外抄录器对电能表进行数据读取操作。硬件部分分为电源、计量、485通信电路模块，主控电路模块、红外电路模块、ESAM电路模块、存储电路块等。主要采用了计量芯片RN8209G、单片机AT89C51等芯片设计单相电能表。

关键词：单相多费率电能表；AT89C51；RN8209G；485通信；智能

Design of Single phase Multi rate Power Meter for household

ABSTRACT

Electric energy meter is used to express the daily electricity consumption of the number of tools. Once, every household energy meter can only be a simple display of electricity, if you want to view the power of last month, can only rely on the power of electricity to get the results. Now our life has been information, this approach has long been unable to keep up with the pace of the times.
In today's society to promote green economy, sustainable development, in this way of thinking social environment, home multi-rate, multi-function smart meter has become the trend of society. Multi-function watt-hour meter is more intelligent than the traditional meter, can better improve the efficiency of electricity to ensure the reliability of power supply to adapt to the current electricity market.

This paper puts a design of single phase multi rate power meter for household, introducing all aspects of circuit theory and the characteristic of system organization based on hardware module. It includes various of functions and ideas in software programming. The power meter whose functions inclusive precise time control, battery left, cost control,485 communication, open alarm, memory, display and so on. Besides those, an infrared communication interface is provided as well. The hardware part separate power module, measurement module,485 communication, main-control module, infrared module, ESAM module, memory module. Power meter mainly uses the metering chip RN89C51,micro controller AD89C51 chip design of single phase multi rate power meter.

Key words：Single phase Multi rate Power Meter for household；AT89C51；RN8209G；485 communication；Intelligent

目 录

1 绪论 - 1 -

1.1 单相电能表行业的现状 - 1 -

1.1.1 国内电能表应用现状 - 1 -

1.1.2 国外电能表应用现状 - 1 -

1.2 电能表的发展趋势 - 2 -

1.3 方案选型 - 4 -

1.3.1 计量芯片的选择 - 4 -

1.3.2 存储芯片的选择 - 4 -

1.3.3 通讯接口的选择 - 4 -

2 家用多费率单相电能表硬件系统设计思路及结构 - 6 -

2.1 硬件系统设计基本思路 - 6 -

2.2 系统结构框图 - 6 -

3 家用单相电能表的系统硬件电路设计 - 8 -

3.1 基于单片机AT89C51主控模块的设计 - 8 -

3.1.1 AT89C51功能及特点概述 - 8 -

3.1.2 主控模块接线图及功能原理 - 10 -

3.2 基于计量芯片RN8209G计量模块的设计 - 10 -

3.2.1 RN8209G功能及特点概述 - 10 -

3.2.2 RN8209G功能框图 - 11 -

3.2.3 RN8209G管脚定义 - 11 -

3.2.4 计量模块接线图及系统功能 - 13 -

3.3 基于芯片SN65HVD3082ED的485通信模块设计 - 17 -

3.3.1 SN65HVD3082ED功能及特点概述 - 17 -

3.3.2 485通信模块接线图及系统功能 - 18 -

3.4 基于红外传感器的红外模块设计 - 18 -

3.4.1 红外模块接线图 - 18 -

3.4.2 红外模块电路原理 - 19 -

3.5 基于存储芯片AT24C128存储模块的设计 - 19 -

3.6 ESAM模块的设计 - 21 -

3.7 开盖报警模块的设计 - 21 -

3.8 显示模块的设计 - 22 -

4 家用单相电能表系统软件设计 - 24 -

4.1 家用多费率电能表软件开发环境 - 24 -

4.2 家用多费率电能表总体软件设计说明 - 25 -

4.2.1 家用多费率电能表软件设计整体框图及说明 - 25 -

4.2.2 家用多费率电能表软件设计流程图及说明 - 26 -

4.2.3 家用多费率电能表红外模块流程图及说明 - 27 -

4.2.4 家用多费率电能表485通信模块流程图及说明 - 28 -

结 论 - 30 -

致 谢 - 31 -

参考文献 - 32 -

附录A - 33 -

附录B - 37 -

1 绪论

1.1 单相电能表行业的现状

如今，智能电表的应用范围非常的广泛，除了南方电网公司、国家电网公司的大批量采购之外，学校、医院、精密仪器制造、基础交通设施、商业地产、通信等各种行业，均有大批量的应用。

新兴技术的快速发展使得多功能、复费率等电表产品的优势越发明显。不仅如此，它已经成为了市场的主流趋势，未来几年的市场发展中，这种趋势将更加明显。