范莹 张惠芳 谢士春 李雪竹

安徽省宿州市宿州学院信息工程学院

浅谈数字电度表的核心硬件的选择

范莹 张惠芳 谢士春 李雪竹

安徽省宿州市宿州学院信息工程学院

工欲善其事必先利其器。合适的硬件器材可以做出性能优质的数字电度表。本文主要探讨运用于学生宿舍的数字电度表的硬件选择。

科技 数字电度表 单片机 芯片

1 研究背景

21世纪，是一个信息多元化的时代，是一个科技“主宰”社会生活的时代。我们每个人都拥有不同的科技产品，日常生活中最常见的手机、电脑、吹风机等都给我们的生活带来了不可描述的便利。科技的影响力十分强大，但凡事都有两面性，科技使我们的生活丰富多彩，但同时也在消耗着我们“家园”里的大量资源。无论是我们熟悉的电能、水、或者土地、粮食，还是我们不熟悉的一些地球上必不可少的资源每天都在被大量消耗。地球“赤”字的情况已经十分严重。当下，合理使用资源，选择合适的器材去创造优质的科技产品已经成为21世纪时代的潮流。

2 研究意义

众所周知，我们当前所处的社会是一个充满电子产品的社会，是一个机遇与挑战并存的社会。但资源的严重浪费，已经开始使人们逐渐从科技带来生活便利的盲目喜悦中脱离出来，开始思考能源问题。

电能是我们日常生活中最不可缺少的能源之一，电能的浪费对我们的生活百害而无一例。本文主要从庞大的学生群体出发，探讨如何选择一些合适的器材，可以制造出性能优良，功能多样价格便宜，轻巧易装的运用于学生宿舍电能监测系统的数字电度表。一方面实现对学生宿舍用电量的监测，提高学生的节电节能意识；另一方面积极响应国家节能减排政策的号召，做到合理利用资源，合理利用器材，创造一个更加优质的生活环境。

3 器材的选择

3.1 单片机的选择

单片机属于数字电度表的核心控制模块，它是数字电度表最重要的硬件之一，核心控制模块的主要功能也是由单片机实现。所以选择一个性能良好、价格合理的单片机是制作数字电度表时首先要考虑的问题。

本文研究的数字电度表主要运用在学生宿舍的电量监测方面，它的主要功能是测量学生宿舍每月的用电量，计算出每月电费，设置一个用电量上限数值，当超过此数值时自动发出警报，提醒学生上交电费。根据以上功能，本文研究的数字电度表选择的是单片机8051。

单片机8051属于MS-51单片机，是美国INTEL公司生产的最早最典型的产品。它主要具有精度高，误差小；输出频率，可以提供实时有功功率；防潜动，安全性能好；低功耗，封装严谨等功能特点，非常适合学生宿舍数字电度表的设计。

3.2 电能计量芯片的选择

电能计量芯片属于数字电度表的电能计量模块，它是数字电度表必不可少的模块之一。它主要实现的功能就是采集学生宿舍里不同种类的电子器材的电压和电流的模拟信号，将它们转化为数字信号，然后根据正规的电能计算公式计算出用电量，将其传送给核心控制模块。

本文探讨的数字电度表主要选择的是ADE7755芯片。ADE7755芯片是一种主要用于测量集成电路的芯片，准确度比较高。它的芯片内部含有两个ADC，可以快速的将采集到的电压电流的模拟信号转化为数字信号。即使是一些微小的、不易察觉的电流，也可以通过自身所带的PGA进行信号放大。至于电流或电压通道中的HPF、LPF等作用也十分明显。除此之外，ADE7755芯片价格便宜、性价比高、市场上很容易买到，是设计数字电度表比较好的计量芯片选择。

3.3 显示器材的选择

显示器材，顾名思义，就是显示数字电度表在学生宿舍电能测量过程中的电量大小。这里我们把时钟芯片的选择也归为显示器材类，因为时钟芯片的主要作用就是为数字电度表提供实时的时间显示。

首先我们讲一下显示屏幕的选择。本次设计的显示屏幕我们选择的是LCD1602显示器。LCD1602是市面上比较常见的，应用比较广泛的一种极低功耗的液晶显示器件，它具有显示质量高、重量轻、寿命长，字迹清晰美观等特点，是设计数字电度表的一种很好选择。其次是时钟芯片的选择。时钟芯片我们选择的是DS1302芯片。DS1302一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，它具备我们设计数字电度表所需要的基本功能。

4 研究总结

由于篇幅有限，本文主要探讨数字电度表中的一些重要模块，至于其他的电能计量模块、信息存储模块等，在这里不再进行一一陈述。本文数字电度表的设计主要使用了单片机8051、电能计量芯片ADE7755、显示器LCD1602和时钟芯片DS1302，目前在技术上还存在很大的不足。今后一定会继续研究，努力完善，制造出性能优良、功能完备数字电度表，为保护地球资源贡献一份力量。

[1]李广弟.单片机基础[M],北京：北京航空航天大学出版社,2001:1-55

[2]刘玉丰.单相电能仪表专用芯片AD7755[J].现代电子技术,2001(4):19-22

[3]翁家民,冯建勤,陶春鸣.单片机应用开发技术[M].中国电力出版社,2009:1-206

《基于单片机的数字电度表在电能监测系统中的设计》项目编号：201510379032。