1、PAGE 編號: 畢業(yè)論文(設計)題 目 宿舍用用電智能能管理系系統(tǒng)設計計 指導教師 陳陳潔 學生姓名 宋書峰峰 學 號 2000900170010990 專 業(yè) 機械械設計制制造及其其自動化化 教學單位 德州學學院機電電工程系系 （蓋蓋章）二O一三年年五月十日德州學院畢畢業(yè)論文文（設計計）開題題報告書書2012年年03月10日院（系）機電工程系系專 業(yè)機械設計制制造及其其自動化化姓 名宋書峰學 號200900170010990論文（設計計）題目目宿舍用電智智能管理理系統(tǒng)設設計一、選題目目的和意意義本課題根據據安全防防范系統(tǒng)統(tǒng)的發(fā)展展現狀及及其發(fā)展展趨勢，研研究并設設計了具具體針對對學生宿宿舍

2、特殊殊情況的的，比較較完整的的用電安安全防護護系統(tǒng)。其其目的就就是設計計一個限限電自動動控制器器，使其其在允許許用電功功率范圍圍內能正正常用電電，超過過限定功功率立即即自動停停電且發(fā)發(fā)出報警警聲，并并能通過過數碼管管顯示當當前電流流、電壓壓、功率率值。充充分依靠靠在技術手手段上完完善管理理，實現現管理模模式智能能化。通通過硬件件系統(tǒng)的的構建，實實現防火防盜盜等功能能。在完完善規(guī)章章制度健健全組織織機構的的同時，利利用先進進的科技技手段，發(fā)發(fā)展智能能化管理理系統(tǒng)。堅堅決杜絕絕違章用用電，特特別是學學生公寓寓內的違違章用電電問題，做做好學生生公寓的的防火防防盜工作作。借助助信息技技術的手段，建建設

3、學生生公寓管管理服務務，用計計算機進進行科學學的管理理和服務務，充分分實施高高效服務務。高校是人口口密集的的區(qū)域，人人才聚集集的地方方，安全全用電問問題自然然不容小小視。該該系統(tǒng)的的建立首首先減少少了高校校用電違違規(guī)事件件的發(fā)生生率，便便于學校校對公寓寓安全用用電問題題的管理理。其次次，該系系統(tǒng)的智智能化程程度進一一步加深深，智能能化程度度提高，簡簡潔、高高效。二、本選題題在國內內的研究究現狀和和發(fā)展趨趨勢隨著人們生生活水平平的提高高，以及及微電子子，自動動控制和和計算機機等技術術的飛速速發(fā)展和和廣泛應應用，目目前，我我國高等等院校的的公寓智智能用電電系統(tǒng)仍仍然以一一種比較較傳統(tǒng)的的方式運運行

4、并管管理。單單片機智智能公寓寓的編程程與實踐踐設計在在國內扔扔不完善善。高校校用電智智能管理理系統(tǒng)主主要針對對這一研研究現狀狀進行對對公寓安安全用電電系統(tǒng)的的智能化化改造。如如今單片片機越來來越廣泛泛運用于于許多智智能化設設施，但但學生公公寓等后后勤設施施不完善善、管理理水平有有待提高高，仍然然是制約約高等教教育發(fā)展展的一個個關鍵因因素。該該課題雖雖有很多多不完善善之處，但但單片機機于高效效智能用用電系統(tǒng)統(tǒng)的結合合必將是是將來智智能化系系統(tǒng)的主主要趨勢勢。由IInteel的116位單單片機AAT899C511是很多多公司常常用的單單片機類類型，它它代表著著智能化化程度先先進程度度，它的的不斷完

5、完善與發(fā)發(fā)展必將將促使高高校公寓寓智能化化程度的的不斷加加深。三、課題設設計方案案 主主要說明明：研究究（設計計）的基基本內容容、觀點點及擬采采取的研研究途徑徑和方法法。 本設計為宿宿舍用電電智能管管理系統(tǒng)統(tǒng)設計，以以每個宿宿舍樓為為一個系系統(tǒng)為設設計基礎礎，設計計思路包包括分析析學生公公寓用電電實際情情況和電電能管理理現狀；確定用用電管理理系統(tǒng)的的總體設設計方案案；完成成系統(tǒng)個個部分軟軟硬件設設計，進進行器件件選型。在研究方法上要從用電群體和管理人員角度出發(fā)。首先，要能進行遠程參數設置和遠程復位。能有效識別熱得快、電爐等惡性負載。其次要能對各公寓電能進行準確計量和記錄。四、計劃進進度安排排

6、主要說說明：起起止時間間及分階階段的進進度要求求。2012.1220113.11 確定論論文題目目，查閱閱分析資資料；2013.1220133.2 形成論論文設計計思路，完完成開題題報告；2013.2220133.3 學習技技術，進進行系統(tǒng)統(tǒng)設計；2013.3220133.4 完成單單片機編編程計劃劃，完成成中期檢檢查；2013.4220133.5 完成論論文撰寫寫，準備備答辯。五、主要參參考文獻獻1劉福福啟,韓韓寶華.電子制制作20005年年合定本本M.北京京:電子制制作雜志志社,2200552閹石石.數字字電子技技術基礎礎M.北京京:高等教教育出版版社,200043謝嘉嘉奎.電電子線路路線

7、性部部分(第四版版)M.北京京:高等等教育出出版社,200044劉樂樂善,劉劉學清.微型計計算機接接口技術術及應用用M.武漢漢:華中中科技大大學出版版社,200055薛永永毅.新型電電源電路路應用實實例MM.北北京:電子工工業(yè)出版版社,200016高峰峰.單片片機微型型計算機機原理與與接口技技術MM.北北京:科科學出版版社,200037Jeean J.LLabrrossse,邵貝貝貝.嵌入入式實時時操作系系統(tǒng)UC/OOS-M.北京京:北京航航空航天天大學出出版社,20003指導教師意意見及建建議： 簽名： 年 月月 日教學單位領領導小組組審批意意見： 組組長簽名名： 年 月 日德州學院畢畢業(yè)論

8、文文（設計計）中期期檢查表表院(系)：機電工工程系 專專業(yè)：機機械設計計制造及及其自動動化 20013 年 003月 10日畢業(yè)論文（設設計）題題目：宿宿舍用電電智能管管理系統(tǒng)統(tǒng)設計學生姓名宋書峰學 號200900170010990指導教師陳潔職 稱副教授計劃完成時時間：220133年5月月7日畢業(yè)論文（設設計）的的進度計計劃：2012.1220113.11 確定論論文題目目，查閱閱分析資資料；2013.1220133.2 形成論論文設計計思路，完完成開題題報告；2013.2220133.3 學習技技術，進進行系統(tǒng)統(tǒng)設計；2013.3220133.4 完成單單片機編編程計劃劃，完成成中期檢檢查

9、；2013.4220133.5 完成論論文撰寫寫，準備備答辯。完成情況：到現在為止止，通過過查閱資資料，清清楚了設計內內容的要要求，對對宿舍用用電智能能管理系系統(tǒng)有了了更全面面更深入入的了解解。同時時，完成成了畢業(yè)業(yè)論文的的設計思思路，了了解了當當前宿舍舍用電的的狀況及及節(jié)電的的途徑。完完成了開開題報告告，初步步完成了了畢業(yè)論論文的基基本框架架。今后后將加快快進度，完完成系統(tǒng)統(tǒng)設計與與論文的的撰寫。指導教師評評議（指指出優(yōu)點點和不足足，如有有其它建建議，可可另附頁頁）簽名： 年 月月 日備 注：目 錄 HYPERLINK l 摘要 摘摘要及關關鍵詞1 HYPERLINK l _1_引言言_ 1

10、 引言言1 HYPERLINK l _1.1課課題的提提出 1.11 課題題的提出出1 HYPERLINK l _1.2系系統(tǒng)分析析 1.2系統(tǒng)統(tǒng)分析2 HYPERLINK l _2方案論論證及系系統(tǒng)設計計 2方方案論證證及系統(tǒng)統(tǒng)設計3 HYPERLINK l _2.1有有功功率率測量方方案論證證 2.1有有功功率率測量方方案論證證3 HYPERLINK l _2.2系系統(tǒng)設計計 2.2系統(tǒng)統(tǒng)設計5 HYPERLINK l _3系統(tǒng)硬硬件介紹紹 3系統(tǒng)硬硬件介紹紹6 HYPERLINK l _3.1單單片機簡簡介 3.11單片機機簡介6 HYPERLINK l _3.2_單片機機編程語語言介紹

11、紹 3.2單片片機編程語言介紹7 HYPERLINK l _3.3_系統(tǒng)選選擇 3.3系系統(tǒng)選擇擇7 HYPERLINK l _3.4_AT889C551引腳腳功能介介紹 3.4 AT889C51引腳功能介介紹8 HYPERLINK l _3.5_定時器器0和11使用 3.5定時器0和1使用10 HYPERLINK l _4硬件設設計 4硬件件設計11 HYPERLINK l _4.1濾濾波電路路的組成成 4.1單片片機最小小系統(tǒng)11 HYPERLINK l _4.2_供電電電路圖設設計 4.22供電電電路設計12 HYPERLINK l _4.3_繼電器器接口電電路 4.33繼電器器接口電電

12、路13 HYPERLINK l _5軟件設設計 5軟件設設計14 HYPERLINK l _5.1三三端集成成穩(wěn)壓器器的概述述 5.1 Keiil CC51簡簡介14 HYPERLINK l _5.2各各個模塊塊程序介介紹 5.2各各個模塊塊程序介介紹16 HYPERLINK l _6全文總總結與展展望 6全文文總結17 HYPERLINK l 附錄 附附錄19 HYPERLINK l _6.4總總_結 參考考文獻23 HYPERLINK l 謝辭 謝謝 辭25德州學院 機電工程系 2013屆 機制自動本專業(yè) 畢業(yè)論文（設計）PAGE PAGE 35高校公寓智智能節(jié)水水系統(tǒng)設設計宋書峰（德州學

13、院院機電系系，山東東德州 25330233）摘要：隨著著科學技技術的不不斷進步步和發(fā)展展，電力力系統(tǒng)在在學生宿宿舍樓中中的應用用越來越越廣泛，并并且日趨趨復雜化化。這就就對學生生宿舍樓樓的電力力交流參參數的測測試和管管理水平平提出了了更高的的要求。該該文介紹紹了一種種新型的的，適用用于學生生宿舍樓樓電量測測量的多多參數電電力系統(tǒng)統(tǒng)模塊。該該模塊基基于采樣樣定理，利利用準同同步采樣樣法對電電力參數數進行測測量。整整個系統(tǒng)統(tǒng)由主控控模塊、采采樣測量量模塊、顯顯示模塊塊等組成成。主控控單元模模塊由IInteel的116位單單片機AAT899C51作為為核心處處理器，對對各個傳傳感器傳傳送來的的數據進

14、進行實時時處理。數數據處理理傳輸模模塊也是是采用880C1196KKB作為為CPUU，對若若干個集集中監(jiān)控控單元模模塊傳上上來的數數據進行行處理、控控制。該該系統(tǒng)還還可以安安裝串行行通信接接口與上上位計算算機進行行遠傳通通信。關鍵詞：功功率測量量；AT899C51單片片機；ADEE77555；LEDD顯示1 引言1.1課題題的提出出高校學生宿宿舍的用用電管理理問題，一一直是擺擺在高校校學生宿宿舍管理理者面前前的一道道難題，傳傳統(tǒng)的以以手工操操作為主主的學生生宿舍用用電管理理方式，信信息反饋饋慢，工工作效率率低，管管理質量量差。在在計算機機信息技技術飛速速發(fā)展與與廣泛應應用的今今天，這這種落后后

15、的管理理方式與與時代的的步伐已已顯得格格格不入入，對學學生宿舍舍用電實實行智能能化、信信息化管管理，是是信息時時代對高高校學生生公寓管管理工作作提出的的客觀要要求。幾乎所有院院校目前前的學生生公寓，是是按房間間安裝了了電度表表，對學學生宿舍舍用電實實行定額額管理。學學校按照照規(guī)定給給每個宿宿舍核撥撥用電定定額。用用電在定定額以內內的部分分，由學學校承擔擔，定額額以外的的部分，由由學生自自己承擔擔。但是是由于沒沒有安裝裝“學校用用電收費費管理系系統(tǒng)”等類似似的相關關系統(tǒng)軟軟件，在在用電管管理過程程中，每每抄一次次表就需需要花很很長的時時間，同同時還有有大量的的數據和和信息需需要處理理，既費費工又

16、費費力，還還容易出出錯。如如何使數數據與信信息在用用電管理理系統(tǒng)的的相關模模塊間流流動起來來，為學學生宿舍舍用電管管理提供供科學的的管理方方法，使使管理更更嚴謹，同同時更具具有操作作性，節(jié)節(jié)省操作作人員的的勞動，成成為學校校用電收收費管理理人員的的當務之之急。學校用電收收費管理理系統(tǒng)設設計內容容：本系系統(tǒng)是單單機版的的應用系系統(tǒng)。本本系統(tǒng)設設計具有有以下功功能：（11）用戶戶管理（22）電費費抄表登登記（33）電費費收繳（正正常、超超支、停停電）（44）報表表統(tǒng)計打打?。?5）用戶戶用電查查詢（66）系統(tǒng)統(tǒng)維護等等。本系統(tǒng)具備備的特點點有：界界面美觀觀，操作作方便；大大提提高工作作效率；能及時

17、時、準確確地反映映學生宿宿舍用電電情況；信息收收集、處處理、存存儲、打打印方便便；收費費程序更更加規(guī)范范；系統(tǒng)統(tǒng)可維護護性強、管管理集中中。本系統(tǒng)前臺臺利用VVisuual Bassic語語言、后后臺使用用ACCCESSS數據庫庫進行開開發(fā)，適適用于wwinddowss xpp，或更更高的軟軟件支持持平臺，便便于以后后的系統(tǒng)統(tǒng)擴展與與更新，有有著較好好的開發(fā)發(fā)前景。使使用本系系統(tǒng)后可可提高學學生們的的節(jié)電意意識，減減少大手手大腳隨隨意浪費費電能的的現象，對對于學校校用電管管理的規(guī)規(guī)范化、制制度化建建設等工工作都起起到積極極的作用用。1.2系統(tǒng)統(tǒng)分析學校用電收收費管理理系統(tǒng)主主要用于于記錄本本學

18、校學學生公寓寓寢室的的用電情情況并在在此基礎礎上進行行超支電電費收取取，并對對用電用用戶、管管理員檔檔案資料料、用電電相關信信息等進進行錄入入與維護護工作。其其主要的的業(yè)務流流程如下下：作為電費管管理系統(tǒng)統(tǒng)，首先先得要有有用電用用戶、管管理員的的最基本本信息；所以需需要建立立用電用用戶、管管理員的的檔案資資料，系系統(tǒng)管理理員對其其進行添添加、刪刪除、修修改等維維護工作作。每個月的月月末，抄抄表員收收集好各各寢室的的上月及及本月電電表讀數數，先進進行手工工抄錄。然然后將相相關資料料交給系系統(tǒng)管理理員或者者直接進進入抄表表系統(tǒng)，設設置好本本月電表表的基本本信息、抄抄表情況況、電費費單價、收收費時間

19、間等系統(tǒng)統(tǒng)參數；再將每每個寢室室的相關關電表讀讀數輸入入系統(tǒng)進進行電腦腦自動計計量和計計費。將本月所有有的電表表信息輸輸入電腦腦后，既既可完成成了抄表表工作。系系統(tǒng)管理理員再根根據本月月的電表表信息，對對其進行行校驗和和維護。檢檢驗無誤誤后，再再發(fā)布繳繳費通知知和本月月的電費費清單，并并提供電電腦查詢詢電量電電費等信信息。發(fā)布繳費通通知后，便便可開始始對用戶戶進行收收取電費費工作。收收費員或或者系統(tǒng)統(tǒng)管理員員進入收收費系統(tǒng)統(tǒng)，對用用戶進行行收取用用電用戶戶當月的的電費、以以往的欠欠款、當當月及以以往的滯滯納金，并并將收費費情況進進行登記記。繳費完畢后后，對已已繳費或或未按時時繳費的的用戶進進行

20、統(tǒng)計計。對未未按時繳繳費的用用戶發(fā)布布逾期情情況的通通知，并并對逾期期情況嚴嚴重的用用戶采取取停電措措施。系統(tǒng)管理員員要對整整個系統(tǒng)統(tǒng)的數據據庫進行行數據備備份和數數據恢復復工作，以以防止重重要數據據的丟失失而加大大工作量量1。2方案論證證及系統(tǒng)統(tǒng)設計2.1有功功功率測測量方案案論證對于交流功功率，有有： （式1） （式式2） （式式3）其中瞬時功功率 （式式4）其中有功功功率 （式式5）其中無功功功率 （式式6）其中視在功功率 （式77）所以 （式式8）有功功率測測量方案案分感應應式電能能測量和和電子式式測量功功率。這里主要論論述電子子式有功功功率測測量方案案：方案一：用用四象限限模擬乘乘法

21、器。功功率P=UI，所所以可以以用模擬擬乘法器器測量功功率，基基本原理理如圖。設設，ZL是負載載，經過過RC濾波波器后，其其平均值值代表有有功功率率2。 圖1所示，這這種方法法是用純純模擬器器件進行行處理，他他的特點點是成本本高，容容易受干干擾，精精度不如如意做高高。圖1 純模模擬電路路處理電電路方案二： 直接對對電壓，電電流進行行ADCC采樣，用用軟件計計算有功功功率。這這種方法法是用兩兩路ADDC分別別對電壓壓和電流流進行量量化，其其中： （式式9） （式式10）N是一個周周期內的的采樣點點數，TT為電壓壓電流的的周期，為采樣間隔時間，和是電壓和電流采樣點的離散值。單相有功功功率的平平均值

22、是是： （式11）單相功率因因數的計計算： （式12）這種方法是是用微處處理器直直接對電電壓，電電流進行行ADCC采樣，特特點是AADC硬硬件成本本高，因因為要做做大量運運算對微微處理器器性能要要求比較較高，精精度也不不容易做做高33。方案三：用用專用電電能計量量芯片。如ADI公公司的AADE777555專用電電能計量量芯片。ADE7755是用于電能計量設備上的芯片，它將有功功率的信息以頻率的形式輸出。在50/60Hz輸入信號時都能滿足IEC687/1036標準規(guī)定的測試精度要求，在1000：1的輸入動態(tài)范圍內，測試誤差小于0.1%。ADE77755特特點：(1)在550/660Hzz輸入信信

23、號時都都能滿足足IECC6877/10036標標準規(guī)定定的測試試精度要要求，在10000：1的輸輸入動態(tài)態(tài)范圍內內，測試試誤差小小于0.1%； (22)具有有負功率率或錯線線指示功功能； (33)片內內帶有抗抗混疊濾濾波器； (44)帶有有電源電電壓檢測測功能，電電源電壓壓降低到到80VDDD時，芯片自自動復位位； (55)2.5V片片內高精精度參考考電壓源源，絕對對偏差小小于4%，溫漂漂小于220pppm/； (6)5VV單電源源工作，正正常工作作時芯片片功耗330mWW； (77)工作作溫度范范圍440885的特點點；(8)成本本設定開蜂鳴器斷開繼電器關蜂鳴器打開繼電器Key4=0顯示測量

24、值開始NN2定時器00中斷流流程圖時間變量加1時間變量加1L_time0+;入口RETI3外部中斷斷0流程程圖入口入口如果正在計數停止計數開始計數RETI4定時器11中斷流流程圖入口計數其重裝入口計數其重裝每10ms中斷一次計算千位、百位、十位、個位及小數點的段碼顯示個位顯示十位顯示百位顯示千位掃描按鍵第一個按鍵按下第二個按鍵按下第三個按鍵按下第四個按鍵按下移動光標顯示設定值光標所在位加1光標所在位加1切換顯示設定值與測量值RETI參考文獻：1劉福福啟,韓韓寶華.電子制制作20005年年合定本本M.北京京:電子子制作雜雜志社,200052閹石石.數字字電子技技術基礎礎M.北京京:高等等教育出出

25、版社,200043謝嘉嘉奎.電電子線路路線性部部分(第第四版)M.北京京:高等等教育出出版社,200044劉樂樂善,劉劉學清.微型計計算機接接口技術術及應用用M.武漢漢:華中中科技大大學出版版社,2200555薛永永毅.新新型電源源電路應應用實例例M.北京京:電子子工業(yè)出出版社,200016高峰峰.單片片機微型型計算機機原理與與接口技技術MM.北北京:科科學出版版社,2200337Jeean J.LLabrrossse,邵邵貝貝.嵌入式式實時操操作系統(tǒng)統(tǒng)uC/OS-M.北京京:北京京航空航航天大學學出版社社,200038 樓樓然苗.51系系列單片片機設計計實例.北京:北京航航空航天天大學出出版

26、社,200019 趙趙亮.單單片機匯匯編語言言編程與與實例.北京:人民郵郵電出版版社,22003310 潘云鶴鶴等.面面向智能能計算的的記憶結結構理論論綜述.計算機機研究與與發(fā)展.19994,VVol.31，NNO.112：3374211 胡建軍軍、郭英英凱等.基于計計算智能能的模糊糊規(guī)則自自動生成成.上海海交通大大學學報報,19999,NO.11:140081411312 史培植植.智能能科學基基本問題題.13 董聰,郭曉華華.智能能計算機機中的熱熱點問題題.計算算機科學學,19999,26(4):5914 張江,林華等等.統(tǒng)一一論集與與人工只只能.中中國工程程科學,20002,VVol.4

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29、 nnet metthodds ffor connt rrollledSmartt Poowerr Uttiliizattionn Maanaggemeent Sysstemm off Doormiitorry DDesiign (Mecchannical andd Eleectrroniic Enggineeeriing Depparttmennt oof DDezhhou Uniiverrsitty, Dezzhouu Shhanddongg, 25530115)Abstrractt:Witth tthe devveloopmeent andd thhe uunceeasiing proo

30、greess of thee scciennce tecchnoologgy, thee ellecttriccal powwer sysstemm iss moore andd moore widdesppreaad iin sstuddentt doormiitorry aappllicaatioon aand commpliicattes dayy byy daay. Thiis ssetss upp a higgherr reequeest to thee sttudeent dorrmittoryy ellecttricc poowerr exxchaangee paarammete

31、er ttestt annd tthe mannageemennt lleveel. Thiis aartiiclee inntrooducced onee kiind neww, iis ssuittablle ffor thee sttudeent dorrmittoryy ellecttricc quuanttityy suurveey mmultti pparaametter eleectrric powwer inttellligeencee moodulle. Thiis mmoduule bassed on thee saampllingg thheorrem, caarriie

32、s on thee suurveey uusinng tthe orbbit sammpliing laww too thhe eelecctriic ppoweer pparaametter. Thhe ooverralll syysteem bby tthe massterr coontrrol moddulee, tthe sammpliing surrveyy moodulle, thee deemonnstrratiion moddulee annd sso oon iis ccompposeed. Thee maasteer cconttroll unnit moddulee by

33、y Inntell 166 moonollithhic inttegrrateed ccirccuitt ATT89C51 toook thee coore proocesssorr, tthe datta wwhicch ttrannsmiits to eacch ssenssor carrriees oon tthe reaal-ttimee prroceessiing. Thhe ddataa prroceessiing traansmmisssionn moodulle aalsoo iss ussed 80CC1966KB to takke CCPU, paassees oon tthe datta ffromm ceertaain posss ccenttrallizeed ssupeerviisorry uunitt moodulle tto ccarrry oon pproccesssingg annd cconttroll. tthe reccorddingg fuuncttionn. TThiss syysteem aalsoo maay iinsttalll thhe sse