基于PL3000單片機的學生公寓用電管理系統(tǒng)設計

1．5 通信接口設計
串行數據通信只需要一對數據傳送線進行信息的傳送，傳送成本較低，特別適用分布式控制系統(tǒng)以及遠距離通信之中，故本設計選擇串行數據通信。RS-232C 和RS-485接口電路是最常用的接口，RS-232C的缺點是只能用于短距離的數據通信，通常傳送距離在50m以內，而RS-
485可以達到上千米。RS-485接口在總線上允許連接多達128個收發(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，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，能檢測低至200mV的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復。RS-485采用半雙工工作方式，任何時候只能有一點處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號加以控制。RS-485用于多點互連時非常方便，可以省掉許多信號線。應用RS-485可以聯網構成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯32臺驅動器和32臺接收器。圖4為由SN75176構成的RS-485通信接口電路。



2 軟件程序設計
2．1 軟件設計思路
控電終端的軟件主要用來實現電量數據的采集和處理，并通過RS485接口實現與宿舍管理中心系統(tǒng)軟件的數據交換，PL3000是一種具有集成度高、功能豐富、功耗低等技術特點的單片機，它以51為內核，所以可以很方便地用匯編或者C語言來完成程序設計。在系統(tǒng)的軟件設計中，采用模塊化設計方法，為使得程序結構清晰，便于今后進一步擴展系統(tǒng)的功能，宿舍中心計算機的軟件由開發(fā)工具Visual Basic語言和Access數據庫開發(fā)，基本功能有設置電量、查詢、統(tǒng)計、打印、電表參數設置和報警等，如配置讀卡器，則可增加預繳費和余量退費功能。
2．2 用戶電量計量程序設計
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)約實現與宿舍管理中心計算機的可靠通信，由中心計算機系統(tǒng)讀取用戶電量數據和設置時段、費率、惡性負載和限電等電表參數。顯示模塊的功能是顯示用戶的峰、平、谷、總電量及時間、上月電量等信息。計量模塊與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量模塊內部的寄存器，以讀出計量結果。然后利用電路常數對相應的電表參數進行修正，得到真實的測量值，結合當前時段和費率，累計用戶峰、平、谷各時段的實際用電量，電量可直接存入Flash存儲器，也可以存入計算機中心。


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

3 結束語
智能控電系統(tǒng)作為一個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，配合適當的通訊規(guī)約，可以方便地與管理中心計算機接口構成監(jiān)控管理網絡。本設計方案采用低功耗器件，成本較低，便于集成，可靠性高。經過試驗，本文所設計的電能表的各項技術指標均達到國家電能表的技術標準，具有一定的推廣價值和較好的市場前景。