摘 要

现实生活中，电是人类进行各项活动不可缺少的一种资源，电能的计量和电能的付费也成为人们需要思考的一个问题,IC卡的出现帮助人们更好的解决这个问题。目前IC卡在人们正常生活中起到了不可替代的作用，通过IC卡处理电能的储存以及付费，已经成为这个时代的节奏。

为了减少电能收费管理中人力、物力的浪费，本文主要从IC卡出发，设计一个基于IC卡的多用户三相电能计量系统，以及完成电能预付费系统的设计。同时通过IC卡、电能计量芯片与单片机的连接，介绍了一种基于ST89C52单片机的多用户IC卡预付费电表的研制，并且阐明了其工作原理和相关技术，给出了硬件、软件的结构，使得电能计量方法有了新的突破。这种电表不仅具备预付费系统，而且还具有密码保护功能，可以更好的保护人们的隐私。

在软件和硬件的基础上，同时运用proteus对设计电路进行仿真调试，帮助我们更好的了解此系统的操作流程，将其更好的推广到各家各户。

关键词：IC卡；预付费；单片机；proteus；

ABSTRACT

In real life, the electricity is a kind of indispensable resources to the activities of human. The Measurement and payment of the electric energy has become a problem and people need to think it now, the appearance of the IC card help people to solve the problem better. At present, the IC card plays an irreplaceable role in people's normal life, and it has become the rhythm of this time by the IC card to handle the problem of the storage and payment of the electric energy.

In order to reduce the waste of manpower and material resources in the electric charge management. From the IC card, this paper design a multi-user three-phase electric energy metering system that based on the IC card, and complete the design of power to prepaid system. At the same time, through the connection between the IC card、electric energy metering chip and MCU, this paper introduces a kind of design of multi user IC card prepayment meter based on the development of ST89C52 MCU, and clarifies the correlation technique and its working principle, also, it gives the structure of the hardware and software, and the electric measuring methods have the new breakthrough. This meter not only has the prepayment system, but also has password protection function, and it can protect people's privacy better.

At the same time, on the basis of software and hardware, by the Proteus circuit design simulation debugging, it help us to understand the system operation process better, and will be spreaded to families better.

Keywords: IC card; Prepayment; SCM; Proteus;

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

1.前言 1

1.1 课题研究背景和研究意义 1

1.1.1 课题研究背景 1

1.1.2 课题研究意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 本设计研究内容及章节安排 2

2.总体方案设计 4

2.1 设计要求 4

2.2 总体设计方案 4

3.系统模块介绍 6

3.1 最小系统设计 6

3.2 电源电路设计 7

3.3 功率采集电路设计 8

3.4 IC卡读写电路设计 11

3.5 键盘电路设计 12

3.6 显示电路设计 13

3.7 报警电路设计 14

4 系统软件设计 16

4.1 系统主程序设计 16

4.1.1 程序设计方法 16

4.1.2 主要模块变量的定义介绍 16

4.2 软件程序设计 17

4.3 电能采集流程设计 18

4.4 IC卡读取程序设计 19

4.4.1 IC卡主要读取部分设计 19

4.4.2 IC卡中断程序设计 20

4.3 系统程序的调试 20

4.3.1编程及仿真软件的简介 20

4.3.2 程序调试 21

总结与体会 22

致 谢 23

参考文献 24

附录1：电路原理图 25

附录2：电路仿真图 26

附录3：仿真程序 27

1.前言

1.1 课题研究背景和研究意义

1.1.1 课题研究背景

随着我国经济的发展、IT技术和网络技术的发展，以及人们对于自己本身的需求，电能的需求量也在逐渐增加。电能被广泛运用于各个领域，从日常生活中的许多电子产品，到国家中运用的各种军事装备，无不需要电作为载体。而在使用的同时，电能的管理成为人们需要思考的一个问题，电能的计量以及电能的付费成为问题中必不可少的一部分，所以出现很多用来计量电能的智能电表，同时这些电表的机械结构和内部功能也带来了电能计量的方便。同时随着电能的广泛使用，IC卡逐渐走入人们的正常生活，它是集便捷与高效于一体的另外一种不可缺少的集成电路卡，也被称为智能卡。IC卡因其具有便捷高效、保密性好等优点被应用在许多场合，其中包括人们日常生活中的公交卡、银行卡和身份证等等。从IC卡当中，可以更加方便的了解用户的信息，更快的满足用户的需求，更好的实现预付费的功能。

1.1.2 课题研究意义

本课题设计系统需要完成以下功能：IC卡的读写功能，三相电功率的测量和电能的计量、对于余额不足的用户实现余额报警功能等。这项系统的设计，可以实现所需功能的一体化，使IC卡更加方便地用于人们的正常生活，并且可以对电网公司和水网公司的工作人员带来更高的工作效率。预付费功能的开发，可以让人们更好的了解关于自己所用电量的计算，从按月或者按年缴费的固定模式中脱离出来，只要卡中余额充足，便可以不用为缴费而烦恼，节省成本和人力资源，提高了工作效率，更好的适应现代的生活节奏。随着人们生活节奏的加快，仪表的智能化、数字化、微型化的发展，IC卡的使用也会更好的帮助人们适应这些的变化。

1.2 国内外研究现状

IC卡和电能测量技术是一个全球性的问题，世界各国非常重视IC卡和电能计量技术的研究，IC卡可以促进电能计量技术的发展，使得电能的计量更加方便、准备和高效，同时电能计量技术的发展使得IC卡逐渐趋于微型化和智能化，使其可以实现更多的功能，更有效的帮助人们在快生活节奏中迅速解决电能的缴费和其他方面的问题。

欧美发达国家从20世纪70年代开始研究智能电表的设计，在之后的30年的时间中，逐渐将智能电表的作用通过IC卡将其体现出来，使电能计量技术得到革新，使IC卡的功能日趋完善。我国现用最为广泛的电能缴费方式为IC卡电表缴费，成本低，使用寿命长，但是花费人力物力，到固定时间需要工作人员去计量电能的使用度数，无疑不太适应快节奏的生活。随着我国提出发展智能坚强电网的计划，为我国电网的发展带来了机遇和未来，使之IC卡预付费系统渐渐步入人们的生活。

1.3 本设计研究内容及章节安排

本设计所研究的内容主要为电能的预付费系统，其电能的计算和电能的充值是以IC卡为载体，通过IC卡的读写功能，可以将用户的用电量的总量和剩余电量通过LCD显示屏显示出来，其电能的采集则需要通过电能采集芯片来完成，采集芯片的内部程序则要满足其可以采集用户的电压电流和电功率的计算方法，并且将采集到的电量信息输入到单片机当中来完成用户用电量的采集。本设计另外一个研究的内容为多用户的可操作性，这个功能主要是通过不同IC卡的读取将不同用户的信息输入到单片机当中去，实现谁插卡就显示出谁的信息，并且通过不同的信息区分出不同的用户，实现谁插卡谁送电谁用电的功能。本设计的设计理念在于通过便捷高效的IC卡来完成不同用户的电量的计量，这样大大方便了用户的操作量，使整个电量的采集向一个高效的快捷的方向发展。