基于單片機的學生公寓用電管理系統設計

摘要：福星曉程PL3000單片機是一款多功能單相電能表的專用芯片，本項目組采用它作為用戶模塊的控制核心，加以通訊網絡構成集中式智能用電管理系統。本文給出了其系統硬件原理圖，分析了系統的軟件設計思想。本系統可以有效地解決如學校等集體宿舍電費管理難和安全隱患等亟需解決的問題。
關鍵詞：用電管理：集體宿舍；PL3000單片機

0 引言
近年來，我國高等教育規模迅速擴大，在校生成倍增加，而后勤發展相對滯后，高校學生宿舍用電管理難等問題格外突出。一是大量學生宿舍電量計費仍然停留在老式的電度表計量階段，計量精度低，人工抄表效率低、易出錯，且對欠費用戶很難有效管理。二是對學生使用違禁電器無法自動識別，產生很大的安全隱患。因此設計一種帶有精確計量、智能控制、惡性負載識別、分時段限功率送電等功能的智能控電系統有著十分重要的意義。本文給出了采用福星曉程PL3000單片機的具有上述功能的控制系統設計方案，本產品已在本地進入了推廣階段。

1 硬件電路設計
1．1 控制系統總體方案
每個用戶端由一個多功能電表完成用電計量計費和管理，上位計算機將相關用電控制參數傳送到用戶終端，終端系統則根據管理中心設定的參數對用電情況進行實時監控，向管理中心計算機報送計量數據、惡性負載判別等功能，并執行管理中心發送的斷電、供電指令。從而構成整個供電場所的柔性智能管理系統。其總體方案如圖1所示。


1．2 多功能電表結構
本方案采用北京福星曉程公司開發的多功能電表專用處理器PL3000。該芯片具有以下特點和功能：
(1)內嵌增強型8051兼容處理器，配置8／16位ALU、256+768 bytes SRAM以及8kbytes E2PROM、三個8／16位定時／計數器，一個看門狗定時器和三個外部中斷。
(2)超級指令流水線結構，同等主頻情況下8倍速于標準8051微處理器。
(3)內置高精度數字多功能電能計量單元，計量精度優于0．1％；
(4)電流通道內置可編程增益放大器(PGA)
(5)內置雙通道電流采樣、正／負功指示數字邏輯電路，具有防竊電功能。
(6)提供有功功率和無功功率瞬時值輸出。
(7)外圍模塊包括LCD驅動、在系統編程、電源電壓監測電路、雙通道IS07816接口、實時鐘。