第一篇：基于ADE7878的智能三相電度表的設(shè)計(jì)(開題報(bào)告)

開 題 報(bào) 告

論文題目：

基于ADE7878的學(xué)院： 電氣工程學(xué)院

學(xué)號(hào)：

2008302540101

姓名： 黃鶴鳴

指導(dǎo)老師：蔣云峰 副教授

智能三相電度表的設(shè)計(jì)

一、論文選題的目的和意義

伴隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的前進(jìn)步伐，工業(yè)及居民用電急劇增加，龐大的供電網(wǎng)絡(luò)給用電管理單位帶來了巨大挑戰(zhàn)，也給居民工廠帶來了諸多不便。為此我國在“十二五規(guī)劃”中提出建設(shè)“智能電網(wǎng)”的解決方案，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)、電信網(wǎng)三網(wǎng)融合。傳統(tǒng)的機(jī)械式電表及電子式電表無論是在計(jì)量精度還是在信息傳遞方面都難以滿足“智能電網(wǎng)”的需求，在這種情況下智能電表應(yīng)運(yùn)而生。智能電表是指具有多功能、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等功能的新式電表，是智能電網(wǎng)的基本設(shè)備之一，承擔(dān)著原始電能數(shù)據(jù)采集、計(jì)量和傳輸?shù)娜蝿?wù)。

國內(nèi)智能電表即將大規(guī)模應(yīng)用，據(jù)預(yù)計(jì)國家電網(wǎng)將在2015年前使智能電表覆蓋率將超過80%，居民用戶超過1.4 億戶，2020年全國智能電表的覆蓋率將達(dá)到100%。由此可見對(duì)智能電表的研究有著巨大的現(xiàn)實(shí)意義和可觀的市場前景。

首先，智能電表能夠更精確、更快速的完成對(duì)電能的計(jì)量任務(wù)，并且在控制中心就可以完成每一戶用電量的采集、處理，節(jié)省了管理單位的人力、物力資源。而且電表可以通過加密防止用戶竊電，安全性更高。其次，課題研究的智能電表能夠讓居民可以方便的完成電量繳費(fèi)，并及時(shí)提醒所剩電量。用戶對(duì)用電量更加清晰明了。最后，課題研究的智能電表是國家智能電網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)備，其先進(jìn)性為我國工業(yè)化、現(xiàn)代化的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)支持，其便利性提高了我人民生活整體水平。

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，它的發(fā)展必然導(dǎo)致新事物淘汰舊事物。每一位科技工作者都有義務(wù)鉆研各種新技術(shù)、新原理，為推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步貢獻(xiàn)自己的力量。智能電表的研究目同樣是為了給人們生活帶來便捷，為科技文明增磚添瓦。

二、國內(nèi)外關(guān)于該論題的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

1、整體發(fā)展情況綜述

智能電表是智能電網(wǎng)的智能終端，它已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的電能表，智能電表除了具備傳統(tǒng)電能表基本用電量的計(jì)量功能以外，為了適應(yīng)智能電網(wǎng)和新能源的使用它還具有雙向多種費(fèi)率計(jì)量功能、用戶端控制功能、多種數(shù)據(jù)傳輸模式的雙向數(shù)據(jù)通信功能、防竊電功能等智能化的功能，智能電表代表著未來節(jié)能型智能電網(wǎng)最終用戶智能化終端的發(fā)展方向。隨著智能電網(wǎng)的日益發(fā)展，世界各國對(duì)

于智能化用戶終端的需求也日益增大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在未來5年，隨著智能電網(wǎng)在世界各國的建設(shè)，智能電表在全球安裝的數(shù)量將高達(dá)2億只。同樣，在中國，隨著國家堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的進(jìn)展，作為用戶端的智能電表的需求也會(huì)大幅度地增長，保守的預(yù)計(jì)，市場將會(huì)有1.7億只左右的需求。美國政府為升級(jí)本國電網(wǎng)的撥款中，就有一部分專門用于在未來3年致使13%的美國家庭(1800萬戶家庭)能裝上智能電表。在歐洲，意大利及瑞典已經(jīng)完成先進(jìn)計(jì)量基礎(chǔ)設(shè)施的部署，將所有普通電表更換為智能電表。法國、西班牙、德國和英國預(yù)計(jì)在未來10年內(nèi)完成也將完成智能電表的全面推廣和應(yīng)用。

2、國外研究情況

（1）、美國ADI公司

美國模擬器件公司ADI（Analog Devices Inc.）是國際著名的IC設(shè)計(jì)公司，公司在高性能模擬集成電路（IC）、數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）和微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)領(lǐng)域居于業(yè)界領(lǐng)先地位，其產(chǎn)品在整個(gè)IC行業(yè)占據(jù)了非常大的份額，他們的研究方向代表了IC設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。2009年12月，美國ADI公司宣布推出四款高精度電能計(jì)量IC，型號(hào)為ADE7878、ADE7868、ADE7858及ADE7854，可用于提高商業(yè)、工業(yè)及住宅智能電表的精度和性能。四款產(chǎn)品的進(jìn)度達(dá)到0.1%，可同時(shí)測量無功和有功功率。此外，其中一款產(chǎn)品還具備基波電能測量功能，這對(duì)電能質(zhì)量監(jiān)測而言至關(guān)重要。ADE7878、ADE7858及ADE7854高精度電能計(jì)量IC為多相配置而設(shè)計(jì)，包括三線及四線、Y型及Δ型。除了能測量每個(gè)相位和零線電能之外，ADE7868及ADE7878還能監(jiān)測電能質(zhì)量參數(shù)，如SAG、峰值、周期、角度測量及相序等。另外，ADE7868和ADE7878具備各種防竊電功能。

（2）、美國飛思卡爾半導(dǎo)體公司美國的飛思卡爾半導(dǎo)體（Freescale Semiconductor,Inc.）是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司，為汽車、消費(fèi)電子、工業(yè)控制和網(wǎng)絡(luò)市場設(shè)計(jì)并制造嵌入式半導(dǎo)體產(chǎn)品。在全球擁有設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造和銷售機(jī)構(gòu)。飛思卡爾利用在嵌入式領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)，在充分研究中國國網(wǎng)新標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)單相電表設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，飛思卡爾推出了MZ系列8位微控制器（MCU）芯片，集成了60kB、96kB或128kB閃存，提供64引腳LQFP封裝。MZ系列微控制器還提供32位處理器芯片，集成256kB閃存。飛思卡爾根據(jù)中國國網(wǎng)新標(biāo)專門推出的64引腳的單項(xiàng)電表用9S08MZ60、MZ96、MZ128MCU，三項(xiàng)電表用51MZ256等產(chǎn)品。

（3）、歐洲恩智浦半導(dǎo)體公司

總部位于荷蘭Eindhoven的世界前十大半導(dǎo)體公司——恩智浦半導(dǎo)體（NXP Semiconductors)以其領(lǐng)先的射頻、模擬、電源管理、接口、安全和數(shù)字處理方面的專長。產(chǎn)品應(yīng)用涉及汽車、智能識(shí)別、無線基礎(chǔ)設(shè)施、照明、工業(yè)、移動(dòng)、消費(fèi)和計(jì)算等領(lǐng)域。根據(jù)智能電表發(fā)展藍(lán)圖，NXP推出了基于ARMCortex的MCU解決方案——LPC1700系列。LPC1700在智能電表系統(tǒng)中的應(yīng)用主要包括三相(多功能)表、單相復(fù)費(fèi)率/多功能表和多功能終端。具體來看，LPC1700的主要特點(diǎn)有：具有100MHz處理速度的ARMCortex-M3控制器、嵌套向量中斷處理器、內(nèi)存保護(hù)單元、喚醒中斷處理器，可以滿足各種優(yōu)先級(jí)中斷的自動(dòng)喚醒，四種省電模式：睡眠、深度睡眠、掉電、深度掉電。NXP智能電表外圍采用了優(yōu)化設(shè)計(jì)，具有防竊電等多種功能，可使用非接觸式讀卡技術(shù)完成預(yù)付費(fèi)。其智能MX安全解決方案中，可配有室內(nèi)多計(jì)量表無線連接用ISM-band收發(fā)器，并有多種標(biāo)準(zhǔn)芯片可選，諸如SMPS（開關(guān)電源）芯片、低功耗實(shí)施時(shí)鐘、顯示驅(qū)動(dòng)器、小信號(hào)分立器件和標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件等。

（4）、德國西門子公司

西門子自動(dòng)抄表信息系統(tǒng)（AMIS），ANIS利用ADI公司的Blackfin處理器。西門子公司選擇了Blackfin匯聚式處理器，這是因?yàn)樵撎幚砥骶邆渫瑫r(shí)作為DSP和MCU進(jìn)行無縫工作的能力，特別適合西門子AMIS的高處理和動(dòng)態(tài)通信應(yīng)用要求。Blackfin處理器具備處理儀表級(jí)原始實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)以及實(shí)現(xiàn)儀表和電網(wǎng)之間通信的能力，可提供一站式、低成本、易于配置的解決方案。由于供電公司的AMIS智能電表的部署范圍不僅僅覆蓋本地電網(wǎng)，因此西門子基于Blackfin的電表部件還能按本地或國家特有的不同通信標(biāo)準(zhǔn)方便地通過軟件輕松升級(jí)。AMIS可以實(shí)現(xiàn)全電網(wǎng)范圍的數(shù)據(jù)采集以及電力公司、電網(wǎng)和用戶之間的通信。通過基于Blackfin處理器設(shè)計(jì)的智能電表器件，系統(tǒng)不僅可以測量各個(gè)家庭的用電情況，還可以擴(kuò)展到從發(fā)電廠到用戶的整個(gè)系統(tǒng)，AMIS對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控并將數(shù)據(jù)傳送給控制站。系統(tǒng)采用電力線技術(shù)來傳送數(shù)據(jù)，AMIS還可用無線電、互聯(lián)網(wǎng)或本地交換載波進(jìn)行通訊。基于Blackfin的智能電表不僅能夠滿足目前的設(shè)計(jì)要求，而且還可以方便地實(shí)現(xiàn)下一代能量管理，為用戶提供可選的用電額度應(yīng)用作好了準(zhǔn)備。AMIS支持更多的新能源系統(tǒng)的采用，AMIS系統(tǒng)儀，可以控制從太陽能電池或者發(fā)電廠輸送的電能。

3、國內(nèi)研究應(yīng)用情況

隨著數(shù)字化技術(shù)在電能表中的應(yīng)用，電能表的功能逐步得到擴(kuò)充，一批多功能的電能表相繼誕生。比如預(yù)付費(fèi)電能表就是應(yīng)用比較廣泛的電能表之一。它通過預(yù)付費(fèi)卡為電能表充值，然后按照當(dāng)?shù)氐膯挝浑妰r(jià)和用電量從預(yù)存費(fèi)用中扣除，預(yù)存費(fèi)被扣除為零時(shí)，電表將不為用戶提供電能除非你再次充值。這種通過IC卡預(yù)付費(fèi)的電能表也有稱為“智能IC卡預(yù)付費(fèi)電能表”的，但它還不是真正意義上的智能電表。除此之外，為了提高效率，減少上門抄表吃閉門羹的尷尬，也開始有了一些具有紅外抄表和異地抄表功能的電能表和防止竊電等擴(kuò)充功能的多功能電能表問世。但這些多功能的電能表也還是電能表智能化的起步，與真正意義上的智能電表還有很大的差別。

在2007年12月初，國家發(fā)改委發(fā)布了《多功能電能表》和《多功能電能表通信協(xié)議》兩個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)分別為“DL/T 614-2007”和“DL/T645-2007”。此外還有國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)聯(lián)合發(fā)布的《多功能電能表特殊要求》（GB/T 17215.301-2007）等國家標(biāo)準(zhǔn)。到2009年10月，國家電網(wǎng)公司公布了智能電表新標(biāo)準(zhǔn)，新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電表在計(jì)量、費(fèi)控、通信、功耗、電子線路布線等技術(shù)指標(biāo)要求均有了大幅提高，以前對(duì)于微控制器MCU（Micro Controller Unit）附加功能由可選變成了必選項(xiàng)，要求有更高的計(jì)算能力DMIPS(Dhrystone Million Instructions Per Second)以滿足智能電表的高性能要求;要求有更大的存儲(chǔ)容量以滿足復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理需求；更多的輸入輸出I/O方式以應(yīng)對(duì)與日益增多的外部設(shè)備的對(duì)接。

國內(nèi)智能電表大規(guī)模應(yīng)用即將啟動(dòng)，國家電網(wǎng)公司計(jì)劃在2010年智能電網(wǎng)第一階段的項(xiàng)目中大約有91 億元用于智能電表、電表采集終端及后臺(tái)系統(tǒng)建設(shè)。智能電表標(biāo)準(zhǔn)于近期已經(jīng)下發(fā)，2009年11月國家電網(wǎng)公司已經(jīng)啟動(dòng)了第一批智能電表招標(biāo)，本次招標(biāo)包含二 級(jí)單相遠(yuǎn)程費(fèi)控智能電能表680 多萬只，一級(jí)三相費(fèi)控智能電能表26 萬只，招標(biāo)金額大約13 億元。預(yù)計(jì)國網(wǎng)公司2015 年前將全面建成用電信息采集系統(tǒng)，居民用戶信息采集得到大規(guī)模應(yīng)用，智能電表覆蓋率超過80%，用戶超過1.4 億戶，2020 年智能電表的覆蓋率將達(dá)到100%。

三、論文主要研究內(nèi)容與任務(wù)、預(yù)期目標(biāo)、成果

本課題主要對(duì)能精確測量電能并具有智能管理功能的電表的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究。研究的具體內(nèi)容如下：

1、實(shí)現(xiàn)智能電表精確測量。此處涉及到電量計(jì)量芯片的選擇、單片機(jī)的選擇。

2、實(shí)現(xiàn)電表智能化管理的具體方法。涉及到的研究內(nèi)容有：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的實(shí)現(xiàn)方法、鍵盤顯示的實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)通過RS485與上位機(jī)通信實(shí)現(xiàn)方法等。

3、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)供電電源設(shè)計(jì)的具體方法。此處涉及到交流電源轉(zhuǎn)直流穩(wěn)壓電源的研究。

預(yù)期目標(biāo)是完成智能三相電度表整體方案的設(shè)計(jì)和智能三相電度表系統(tǒng)硬件電路及軟件程序流程圖的設(shè)計(jì)。

預(yù)期成果是繪制出智能三相電度表的原理圖、系統(tǒng)硬件電路圖和軟件流程圖。

四、主要方案和研究思路

根據(jù)設(shè)計(jì)題目要求，可知該系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)分兩部分：第一部分是三相電參數(shù)的測量；第二部分是智能管理部分。第一部分是本系統(tǒng)成功設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，要求該部分電路工作可靠，計(jì)量精度高，且能夠完成三相電能的測量。第二部分是三相智能電度表“多功能化”的重要組成部分，通過這部分電路把第一部分測試的三相電參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示和遠(yuǎn)傳；完成人機(jī)交互，方便用戶或操作人員查詢數(shù)據(jù)；還可以擴(kuò)展三相智能電度表的其它功能要求，使其達(dá)到智能化。對(duì)第一部分電路設(shè)計(jì)的基本要求是可靠、簡單，對(duì)第二部分電路設(shè)計(jì)的基本要求是智能化程度高，易于功能擴(kuò)展。

根據(jù)上述研究思路，智能電表系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案如下：AT89S52(CPU)+ADE7878(電量采集IC)+AT24C02（FLASH存儲(chǔ)器）+HC1602(LED顯示IC)+獨(dú)立式鍵盤+MAX485（485通信收發(fā)器）+MC7805(DC穩(wěn)壓電源IC)。

五、論文接下來的進(jìn)度安排 1、2012年3月6日~3月13日 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目收集資料，完成設(shè)計(jì)方案

論證；

2、2012年3月14日~5月2日 針對(duì)設(shè)計(jì)題目完成原理圖設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)；

3、2012年5月3日~5 月21日 完成相關(guān)電路圖的繪制和軟件程序流程圖的繪制； 4、2012年5月22日~6月2日 完成論文撰寫、審稿及修改； 5、2012年6月2日~6月9日 參加畢業(yè)論文答辯，評(píng)定成績。

六、論文主要參考文獻(xiàn)

[1]溫如春，吳銀風(fēng)．預(yù)付費(fèi)復(fù)費(fèi)率智能電度表設(shè)計(jì)[J]．微計(jì)算機(jī)信息，2006，22(7-1)：167—168 [2]張曉東，屈百達(dá).基于ADE7758的復(fù)費(fèi)率三相電能表設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)，2008（1）：28-31 [3]魏檸擰，金向東，吳紅蓮.基于高速單片機(jī)內(nèi)核的高精度三項(xiàng)數(shù)字電度表設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化儀表，2006，27（2）：51-54 [4]鄒玲，楚思紅.基于計(jì)量芯片ADE7878的費(fèi)控智能表設(shè)計(jì)[J].數(shù)字技術(shù)與運(yùn)用，2010（1）：17-20 [5] 羅恂，丁慶生．基于RFID的預(yù)付費(fèi)電度表的研制[J]．單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2006(9)：71-73 [6]胡志剛，許凱，崔永峰.電能計(jì)量芯片ADE7878在智能表中的應(yīng)用[J].Electrical Measurement ＆ Instrumentation，2010(9)：101-105

指導(dǎo)教師簽名：_______________________

****年**月**日

第二篇：ADE7758三相電度表設(shè)計(jì)方案報(bào)告

一、前端采集電路設(shè)計(jì)

1、電壓采集電路

VDD5VR1110kΩ211C10.1μFU1A1GNDT134R310.0kΩR410.0kΩC20.1μFGND45U1B7LM224D611VEE-5VR2C30.1μF300ΩR51kΩ55%Key=ALM224D

電壓采集電路，變壓器選用南京擇明的ZMPT101B電流型電壓互感器，參數(shù)如下

其額定輸入輸出電流為2ma/2ma,通過電阻R1將電壓值轉(zhuǎn)化為電流值，進(jìn)入互感器中，互感器的輸出很定的電流，接入運(yùn)放LM224中，第一個(gè)運(yùn)放實(shí)現(xiàn)將電壓轉(zhuǎn)換為電壓，第二個(gè)運(yùn)放實(shí)現(xiàn)濾波的作用，R5和C進(jìn)行相位補(bǔ)償，如果通過軟件補(bǔ)償，則R5和C可以不接以簡化電路

R1的確定

R1=Umax/I(I為互感器的額定電流，當(dāng)輸入電壓小于100V時(shí)I選2mA，當(dāng)大于100v為了降低電阻消耗，1ma

R2=Umax/I

2、電流采樣及調(diào)理電路

VDD5VGNDT1312114C10.1μFU1AR310.0kΩLM224DR410.0kΩC20.1μFGND611457U1BVEE-5VR2C30.1μF300ΩR51kΩ55%Key=ALM224D

電流采樣電路采用南京擇明的ZMCT10B,該互感器參數(shù)如下

最大有效電壓的確定，最大有效電壓由ADE7758的輸入范圍決定，ADE7758電流通路輸入四對(duì)差分電壓信號(hào)，電壓輸入的最大差分電壓值為±0.5V，則電流采集電路的輸出最大電壓為0.5V，采樣電阻R2的確定，R2=Umax/(Imax/2000), Imax為最大輸入電流，R2的取值不能超過這個(gè)值，不然輸出電壓超過ADE7758的輸入要求，通過滑動(dòng)變阻器R5調(diào)節(jié)相移，進(jìn)行相位補(bǔ)償

二、ADE77758相關(guān)介紹及外圍電路

1、ADE7758介紹

ADE7758是一款高精確度的三相電能計(jì)量芯片，帶有兩路脈沖輸出功能和一 個(gè)串行接口，集成了6路16位二階A．Y．ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)字積分器，高性能 DSP，基準(zhǔn)電路及溫度傳感器等電路，以及所有進(jìn)行有功，無功和視在電能計(jì)量以 及有效值計(jì)量所需的信號(hào)處理元件，在1000：1動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)誤差小于0．1％，提供有 功、無功及視在電能、電壓、電流有效值及波形采樣等數(shù)據(jù)：三相三線／三相四線 兼容。ADE7758為各相提供系統(tǒng)校準(zhǔn)功能，包括有效值偏移校準(zhǔn)、相位校準(zhǔn)、功 率校準(zhǔn)，DSP內(nèi)部對(duì)無功電能進(jìn)行了補(bǔ)償。

ADE7758中具有波形采樣寄存器，它可以對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出進(jìn)行訪問。該

器件集成了一個(gè)用于短時(shí)低電平和高電平變化的檢測電路，變化的閾值電壓和持 續(xù)時(shí)間(即半周期數(shù))由用戶編程決定。三相中的任～相的線電壓過零檢測與電

壓過零點(diǎn)是同步的，過零檢測的結(jié)果可用于測量三個(gè)電壓輸入中任意一個(gè)的周期，也可用于內(nèi)部芯片的線循環(huán)電能累加模式。該模式使電能累加與半周期的整數(shù)倍 同步，以此實(shí)現(xiàn)更快更準(zhǔn)確的校準(zhǔn)。

2、電路設(shè)計(jì)及芯片個(gè)引腳定義

如上圖所示，各引腳的具體使用方式如下

1．APCF：有功功率校正頻率邏輯輸出引腳。該引腳的輸出主要用于校準(zhǔn)和操作的目的。滿刻度輸出頻率可以寫入APCFNUM和APEFDEN寄存器中。本設(shè)計(jì)中的校準(zhǔn)通過高精度信號(hào)發(fā)生器實(shí)現(xiàn) 2．1AP，IAN，IBP，IBN：ICP，ICN：電流通道模擬輸入。這些輸入是全差動(dòng)電壓輸入，允許最大的差動(dòng)輸入信號(hào)為±O．5V，±0．25V，±0．125V(相對(duì)于UN端)，根據(jù)內(nèi)部放大器的增益選擇來設(shè)定輸入電壓的最大值。本設(shè)計(jì)中為了增加A／D轉(zhuǎn)換精度和模擬抗干擾性，提高ADE7758模擬端口的信號(hào)幅值，故設(shè)定GAIN的放大倍數(shù)等于1，即輸入電壓最大值為0．5V，前端采樣電路設(shè)計(jì)見第一節(jié)。前端采樣電路的增益選擇放大器的增益由PGA寄存器來設(shè)定。所有的輸入引腳均能承受+6V的過電壓而不會(huì)造成永久損壞，并具有靜電釋放保護(hù)電路。

3．VN，VCP，CBP，VAP：電壓通道的模擬輸入。這些輸入是單端電壓輸入，選擇最大信號(hào)電壓為：±0．5V。(相對(duì)于UN端)。具體描述與電流通道的模擬輸入相似。

4．VARCF：復(fù)功率校準(zhǔn)頻率邏輯輸出。通過設(shè)置WAVMODE寄存器的VACF位來選擇輸出復(fù)功率或者視在功率。該輸出用于電參數(shù)測量模塊的校準(zhǔn)。滿刻度輸出可以通過寫入VARCFNUM和VARCFDEN寄存器的數(shù)值來調(diào)節(jié)。

5．IRQ：中斷請(qǐng)求輸出。低電平有效的開漏極邏輯輸出端。可屏蔽的中斷包括：有功能量寄存器和視在功率寄存器半滿和波形采樣速率達(dá)到26kSPS。具體中斷設(shè)置請(qǐng)見4．1．3．2節(jié)。

6．CLKIN：芯片主時(shí)鐘。最高為15MHZ，可以用一個(gè)外部時(shí)鐘信號(hào)來提供時(shí)鐘輸入。考慮到ADE7758的運(yùn)行效率，本設(shè)計(jì)采用了在CLKIN和CLKOUT端并聯(lián)一個(gè)10M的晶振來提供時(shí)鐘信號(hào)，接一個(gè)20PF的瓷片電容到振蕩端。

7．DIN：串行接口的數(shù)據(jù)輸入端。在串行口的時(shí)鐘信號(hào)SCLK的下降沿輸入數(shù)據(jù)。8．SCLK-串行時(shí)鐘信號(hào)輸入端。所有串行數(shù)據(jù)被該信號(hào)同步。該引腳具有施密特觸發(fā)輸入，以適應(yīng)速度較慢的邊沿變化時(shí)間。

9．DOUT：串行口的數(shù)據(jù)輸出端。在SCLK信號(hào)的上升沿?cái)?shù)據(jù)從該引腳傳輸出去。在沒有數(shù)據(jù)的時(shí)候該引腳為高阻抗?fàn)顟B(tài)。為了避免外界電網(wǎng)通過電能計(jì)量電路對(duì)中央控制電路的干擾，本設(shè)計(jì)中電能計(jì)量電路與中央控制電路在電路印制板上設(shè)置了至少2cm的隔離間距。

三、MCU處理單元

1、時(shí)鐘單元

2、存儲(chǔ)器

3、Lcd顯示

第三篇：智能門禁系統(tǒng)開題報(bào)告

畢業(yè)設(shè)計(jì)/論文 開題報(bào)告

課題名稱智能門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院 系信息科學(xué)與工程學(xué)院

專業(yè)班電子科學(xué)與技術(shù)1101

姓 名

評(píng)分 指導(dǎo)教師

華中科技大學(xué)武昌分校 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告撰寫要求 1.開題報(bào)告主要內(nèi)容

1）課題設(shè)計(jì)的目的和意義； 2）課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容； 3）設(shè)計(jì)方案； 4）實(shí)施計(jì)劃。

5）主要參考文獻(xiàn)：不少于5篇，其中外文文獻(xiàn)不少于1篇。

2．撰寫開題報(bào)告時(shí)，所選課題的課題名稱也不得多于25個(gè)漢字，課題設(shè)計(jì)份量要適當(dāng)，設(shè)計(jì)中必須是自己的設(shè)計(jì)內(nèi)容。

3.開題報(bào)告的字?jǐn)?shù)不少于2000字（藝術(shù)類專業(yè)不少于1000字），格式按《華中科技大學(xué)武昌分校本科畢業(yè)設(shè)計(jì)/論文撰寫規(guī)范》的要求撰寫。4.指導(dǎo)教師和責(zé)任單位必須審查簽字。

5．開題報(bào)告單獨(dú)裝訂，本附件為封面，后續(xù)表格請(qǐng)從網(wǎng)上下載并用A4紙打印后填寫。6.此開題報(bào)告適用于全校各專業(yè)，部分特殊專業(yè)需要變更的，由所在系在基礎(chǔ)上提出調(diào)整方案，報(bào)學(xué)校審批后執(zhí)行。

華中科技大學(xué)武昌分校學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 學(xué)生姓名

學(xué)號(hào)

專業(yè)班級(jí)

電子科學(xué)與技術(shù)1101班

系別

信息科學(xué)與工程學(xué)院

指導(dǎo)教師

職稱

高級(jí)工程師

課題名稱

智能門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1．課題研究的目的和意義 1.1研究目的 從古至今，人們習(xí)慣用普通的門鎖來保護(hù)他們的財(cái)產(chǎn)，以及防止非法人員進(jìn)出房間等私密場所，這種簡單的方法一直延續(xù)了很久。然而普通的門鎖始終離不開鑰匙，而且每把門鎖需要一把與之相對(duì)應(yīng)的鑰匙，需要加鎖的地方也越來越多，導(dǎo)致需要隨聲攜帶很多把鑰匙。鑰匙多了就不方便于攜帶，并且容易丟失和被盜，安全很差。在科技高速發(fā)展的現(xiàn)在，傳統(tǒng)的門鎖已經(jīng)不能滿足人們對(duì)安防的需求，為了從根本上改變這種局面，產(chǎn)生了智能門禁系統(tǒng)，它是在電子、機(jī)械、光學(xué)、生物識(shí)別技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)等新技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，它也是新時(shí)代很優(yōu)秀的產(chǎn)物。

眾所周知門禁系統(tǒng)，也被稱為出入口控制系統(tǒng)。在科技發(fā)達(dá)的今天，門禁系統(tǒng)已發(fā)展成為一套現(xiàn)代化，功能齊全的管理系統(tǒng)。它對(duì)出入口及通道的管理已經(jīng)不再是單純的鑰匙和鎖的管理，它能夠幫助內(nèi)部有序化管理。它能夠時(shí)刻記錄人員的出入時(shí)間、出入情況等，限制人員的出入范圍，也可以很好的拒絕非法人物進(jìn)入。同時(shí)，它也可以有效的預(yù)防了財(cái)產(chǎn)受到非法侵犯。門禁管理系統(tǒng)已經(jīng)成為了安全防范系統(tǒng)中很重要的部分，它在當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的很迅速，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在了辦公室，賓館，智能大廈，智能小區(qū)等各種大門、通道、房間的管理。當(dāng)今社會(huì)的房地產(chǎn)發(fā)展如火如荼，小區(qū)門禁系統(tǒng)成為小區(qū)住宅樓不可缺少的配套設(shè)施，它很好的保護(hù)了住戶的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全。目前，國內(nèi)對(duì)門禁系統(tǒng)的研究已經(jīng)從認(rèn)知教育和試用進(jìn)入到了研發(fā)階段，但在門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研發(fā)過程中還有一些不足之處，其表現(xiàn)為：(1)對(duì)國外已有的系統(tǒng)進(jìn)行仿造；(2)采用國外現(xiàn)有的集成模塊，如門禁控制器，讀寫器，天線模板等；(3)產(chǎn)品形式缺乏多樣化、投入資金消耗量大。

在技術(shù)方面，中國當(dāng)前也有很多企業(yè)仿制國外的門禁系統(tǒng)，目前的做法有兩種，一是采購?fù)鈬碳业南到y(tǒng)零部件，例如門控器，讀寫器等，再對(duì)這些芯片進(jìn)行二次軟硬件的設(shè)計(jì)。此系列系統(tǒng)的性能較好，能夠滿足那些對(duì)安全有嚴(yán)格要求的場所，但是價(jià)格昂貴。二是，在購買核心芯片之外，對(duì)國外其他部件的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品進(jìn)行研制。此方容

易變通，可以隨時(shí)滿足客戶對(duì)門禁系統(tǒng)的合理性要求，且價(jià)格比較便宜。從內(nèi)部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)出發(fā)可看出，國內(nèi)的門禁系統(tǒng)多數(shù)以控制器為核心研制的，門控器部分由國外廠家開發(fā)。就是門禁控制器要接收讀卡器的信號(hào)，再根據(jù)信號(hào)來決定是否開門。國內(nèi)在目前先進(jìn)的智能系統(tǒng)的研發(fā)處于滯后狀態(tài)，不過相信在未來我國一定能夠研發(fā)出完全屬于自己的智能系統(tǒng)。1.2 研究意義

門禁系統(tǒng)是智能建筑樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)中的安全系統(tǒng)，是一種新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)。在社會(huì)財(cái)富不斷增長的今天，建筑物內(nèi)的主要管理區(qū)、出入口、貴重物品的庫房、設(shè)備控制中心、電梯口等重要部門的通道口都需要加強(qiáng)安全防護(hù)措施，這就需要開發(fā)出與之相對(duì)應(yīng)的智能門禁系統(tǒng)，識(shí)別出入口人員的身份，對(duì)出入口進(jìn)行控制。同樣小區(qū)門禁系統(tǒng)是保障住戶的人身財(cái)產(chǎn)安全的重要方法。并且可以通過小區(qū)門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，熟悉掌握單片機(jī)的特點(diǎn)、編程技巧以及其應(yīng)用。論文研究的意義：

（1）小區(qū)門禁系統(tǒng)是安全防范系統(tǒng)中常見的設(shè)施，能夠?qū)χ悄茏≌闹匾ǖ肋M(jìn)行管理，保障住戶的人身及財(cái)產(chǎn)安全，減少或防止非法行為的發(fā)生。

（2）小區(qū)門禁系統(tǒng)可以對(duì)住戶及訪客的出入情況進(jìn)行常規(guī)統(tǒng)計(jì)管理，并記錄檔案為突發(fā)事件提供相關(guān)資料，便于以后的查閱。

（3）該設(shè)計(jì)可以為住戶和訪客提供了便捷有效的出入方式，方便人們間的交往。

2．課題研究的主要內(nèi)容

門禁系統(tǒng)采用AT89C52 單片機(jī)作為控制核心，外圍加蜂鳴器控制電路、開門指示燈電路、電控鎖控制電路以及1602顯示電路等。門禁系統(tǒng)主要組成：由CPU、復(fù)位電路、電源指示、工作指示、振蕩電路、蜂鳴器電路、門控鎖電路、讀卡模塊、顯示模塊等組成。采用射頻卡完成刷卡進(jìn)門。

其門禁系統(tǒng)的工作原理：

（1）當(dāng)刷卡時(shí)，蜂鳴器響一下，如卡權(quán)限獲得允許，顯示模塊顯示卡號(hào)，同時(shí)繼電器動(dòng)作將門鎖打開，指示燈點(diǎn)亮，延時(shí)一段時(shí)間后繼電器再次動(dòng)作將門鎖鎖閉，指示燈熄滅。（2）當(dāng)按下出門按鈕時(shí)，將門鎖打開，指示燈點(diǎn)亮。

（3）程序中增加了射頻卡權(quán)限判斷，當(dāng)遇到合法卡時(shí)顯示卡號(hào)，門鎖打開，非法卡不顯示卡號(hào)門鎖不開。

（4）可以更改射頻卡的權(quán)限。

3．研究方法

最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)：門禁系統(tǒng)數(shù)控部分采用89C52 單片機(jī)作為控制核心，其內(nèi)部組成包括：一個(gè)8位的微處理器CPU及片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接；片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM低128字節(jié)，存放讀/寫數(shù)據(jù)；高128字節(jié)被特殊功能寄存器占用；片內(nèi)程序存儲(chǔ)器4KB ROM；四個(gè)8位并行I/O（輸入/輸出）接口P3-P0，每個(gè)口可以用作輸入，也可以用作輸出；兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成計(jì)數(shù)方式，用以對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可以設(shè)置成定時(shí)方式，并可以根據(jù)計(jì)數(shù)或定時(shí)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制；五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)；一個(gè)全雙工UART（通用異步接收發(fā)送器）的串行I/O口。

RFID（射頻識(shí)別）技術(shù)：是一種利用射頻通信實(shí)現(xiàn)的非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。其基本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合（電感或電磁耦合）傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別。作為條形碼的無線版本，RFID技術(shù)具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、智能卡上數(shù)據(jù)可以加密、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量更大、存儲(chǔ)信息更加自如等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被世界公認(rèn)為本世紀(jì)十大重要技術(shù)之一。一個(gè)最基本的RFID系統(tǒng)，一般包括以下幾個(gè)部份：一個(gè)載有目標(biāo)物相關(guān)信息的智能卡即RFID智能卡、在讀寫器及RFID單元間傳輸RF信號(hào)的天線、一個(gè)接收從RFID智能卡返回的RF信號(hào)并將解碼的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)系統(tǒng)以供處理的RFID讀寫器。目前，RFID系統(tǒng)已在交通管理、倉儲(chǔ)管理、物流管理、生產(chǎn)線追蹤等領(lǐng)域大展身手。

本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件框架如圖3-1: 圖3-1 系統(tǒng)硬件框架

軟件設(shè)計(jì)上，根據(jù)功能分了幾個(gè)模塊編程。模塊主要有：讀卡模塊、數(shù)制轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊、合法卡比較模塊、開鎖模塊、中斷子程序模塊、延時(shí)子程序模塊等。本次設(shè)計(jì)的主軟件流程如圖3-2：

4．實(shí)施計(jì)劃

（1）第1-2周開題階段，撰寫開題報(bào)告、外文文獻(xiàn)翻譯。（2）第3-4周提交開題報(bào)告、外文文獻(xiàn)翻譯，完成開題答辯。（3）第5-6周查閱資料，方案設(shè)計(jì)。

（4）第7-10周擬定的課題實(shí)施方案，進(jìn)行深入研究，基本完成畢業(yè)設(shè) 計(jì)/論文工作。

（5）第11周軟硬件修改、系統(tǒng)調(diào)試，課題中期檢查。（6）第12周課題驗(yàn)收。

（7）第13-14周撰寫論文初稿、提交初稿修改論文并定稿。（8）第15周答辯資格審查，畢業(yè)答辯。

5．主要參考文獻(xiàn)

[1] 李忠國.單片機(jī)應(yīng)用技能訓(xùn)練.北京：人民郵電出版社,2006.[2] 何立民.單片機(jī)高級(jí)教程、應(yīng)用于設(shè)計(jì).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000.[3] 劉守義.智能卡技術(shù).西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2004.[4] 林全新.單片機(jī)原理與接口技術(shù).北京：人民郵電出版社，2002.[5] 李朝青.單片微機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù).天津：南開大學(xué)出版社，1998.[6] Weis Stephen A.RFID : Principles and Applications.Massachusetts：MIT CSAIL, 2007.指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽字： 年月日

答辯小組意見： 組長簽字： 年月日

教研室審查意見： 教研室負(fù)責(zé)人簽字： 年月日

院系審查意見： 院系負(fù)責(zé)人簽字：（公章）年月日

第四篇：關(guān)于智能變電站設(shè)計(jì)的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告

華 北 電 力 大 學(xué)

畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告

題目： 浙江云林110kV智能變電站設(shè)計(jì)

學(xué)生姓名： ** 學(xué) 號(hào)： ********** 所在院系： 電氣與電子工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：******** 指導(dǎo)教師： ***** 職 稱： 副教授

2011 年 4 月 5 日

一、選題背景和意義

變電站作為輸配電系統(tǒng)的信息源和執(zhí)行終端，要求提供的信息量和實(shí)現(xiàn)的集成控制越來越多，因此，目前的變電站迫切需要一個(gè)簡約的、智能的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息共享，以減少投資，提高運(yùn)行、維護(hù)效率。這些運(yùn)行和管理的需求使智能變電站成為變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展新方向。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展，智能變電站離我們?cè)絹碓浇?/p>

建設(shè)智能變電站（即數(shù)字化變電站）的必要性 1.電力市場化改革的需要

變電站作為輸配電系統(tǒng)的重要組成部分，市場化改革對(duì)其也提出了新的要求：從變電站外部看，更加強(qiáng)調(diào)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的整體信息化程度，和與電力系統(tǒng)整體的協(xié)調(diào)操作能力；從變電站內(nèi)部看，體現(xiàn)在集成應(yīng)用的能力上，也不同于傳統(tǒng)的變電站自動(dòng)化裝置的智能。2． 現(xiàn)有變電站自動(dòng)化系統(tǒng)存在的不足

1）裝置功能獨(dú)立，且部分內(nèi)容重復(fù)，缺乏高級(jí)應(yīng)用。雖然獨(dú)立的裝置實(shí)現(xiàn)了智能，但是卻沒有真正意義上的變電站系統(tǒng)智能，由于功能獨(dú)立，裝置間缺乏整體協(xié)調(diào)、集成應(yīng)用和功能優(yōu)化；高級(jí)應(yīng)用功能，如狀態(tài)估計(jì)、故障分析、決策支持等尚未完全實(shí)現(xiàn)。

2）二次接線復(fù)雜、CT/VT負(fù)載過重由于測量數(shù)據(jù)和控制機(jī)構(gòu)不能共享，自動(dòng)化裝置之間缺乏通信等原因，變電站內(nèi)二次接線十分復(fù)雜，且系統(tǒng)內(nèi)使用的通訊規(guī)約不統(tǒng)一，不同的廠家使用不同的通訊規(guī)約，在系統(tǒng)聯(lián)調(diào)的時(shí)候需要進(jìn)行不同程度的規(guī)約轉(zhuǎn)換，加大了調(diào)試的復(fù)雜性，也增加了運(yùn)行、維護(hù)的難度，給設(shè)計(jì)、調(diào)試和維護(hù)帶來了一定的困難，降低了系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)，存在大量硬接線，造成CT/VT負(fù)載過重。

3）裝置的智能化優(yōu)勢(shì)未得到充分利用。由于站內(nèi)各套獨(dú)立的自動(dòng)化裝置間缺乏集成應(yīng)用，使得智能裝置的作用并未完全發(fā)揮，從而降低了自動(dòng)化系統(tǒng)的使用效率和投資價(jià)值。

4）缺乏統(tǒng)一的信息模型。相互獨(dú)立的自動(dòng)化裝置間缺乏互操作性，一方面局限了其在站內(nèi)的應(yīng)用，另一方面也給集控中心對(duì)信息的集成和維護(hù)帶來困難。

數(shù)字化變電站是基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)體系上，采用了非常規(guī)互感器、智能化的一次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)智能設(shè)備之間的互操作和信息的共享。因?yàn)镮EC61850技術(shù)的先進(jìn)性，它將推動(dòng)我國電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制的變革，為我國電力系統(tǒng)穩(wěn)健、持續(xù)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也將產(chǎn)生巨大的效益。數(shù)字化變電站是智能電網(wǎng)發(fā)展的主要方向。

二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

我國的智能變電站的發(fā)展及研究現(xiàn)狀：

國家電網(wǎng)公司在《國家電網(wǎng)公司“十一五”科技發(fā)展規(guī)劃》中明確擔(dān)出在‘十一五’期間要研究、實(shí)施示范智能變電站。國內(nèi)各網(wǎng)省公司紛紛開始智能變電站試點(diǎn)工程的建設(shè)。

目前，智能變電站技術(shù)很多，有些已成熟，有些還在研究階段，有的還處于概念階段。如：

1）一次設(shè)備智能化的實(shí)踐：目前已有應(yīng)用，如淮北桓潭110kV智能變電站。2）二次功能網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)踐：目前已有工程應(yīng)用，如洛陽金谷園110kV數(shù)字化變電站。

3）設(shè)備狀態(tài)檢修的實(shí)踐：智能一次設(shè)備狀態(tài)檢修的實(shí)踐，繼電保護(hù)二次設(shè)備狀態(tài)檢修的實(shí)踐，目前正在開展研究。

4）站內(nèi)智能高級(jí)應(yīng)用方案研究：智能告警及分析決策經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與優(yōu)化控制等，正在研究階段。

5）分布協(xié)同智能控制與智能保護(hù)研究：目前正在研究階段。6）主變壓器應(yīng)用新型光柵式溫度在線監(jiān)控系統(tǒng)：目前正在研究階段。7）GIS組合電氣應(yīng)用SF6壓力、微水在線監(jiān)測系統(tǒng)。

智能變電站研究、建設(shè)工作尚處于赴階段，重點(diǎn)工作主要集中在智能化開關(guān)設(shè)備的研究開發(fā)，尚不具備大范圍推廣應(yīng)用的基本條件。主要問題表現(xiàn)在： 1）智能變電站沒有相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范、驗(yàn)收規(guī)范、裝置檢驗(yàn)規(guī)程、計(jì)量檢定規(guī)程、運(yùn)行規(guī)范等，需要在實(shí)踐中不斷研究、摸索并制定。

2）智能變電站技術(shù)尚不成熟，在智能設(shè)備檢測裝置、一體化信息、平臺(tái)開發(fā)等方面還存在不足之處。

3）智能變電站的投產(chǎn)，使得原有的檢驗(yàn)手段已不能滿足現(xiàn)場檢驗(yàn)的需要，亟待研究新的檢測方法，配置相應(yīng)的檢測儀器。

4）智能變電站與傳統(tǒng)變電站的導(dǎo)致在維護(hù)界限、人員分工等方面需要重新劃分。

國外的變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展：

國外的變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展是從20世紀(jì)80年代開始的，以德國西門子公司為例，該公司于1985年投運(yùn)了第一套變電站自動(dòng)化系統(tǒng)LSA-678，此后陸續(xù)在德國及歐洲投運(yùn)的該型變電站自動(dòng)化系統(tǒng)達(dá)300多套，LSA-678變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)1995年在中國正式投運(yùn)。LSA-678系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有兩類：一類是全分布式系統(tǒng)；另一類是集中與分布式相結(jié)合的系統(tǒng)。這兩類系統(tǒng)均由64MB測控系統(tǒng)、7S/7U保護(hù)系統(tǒng)和8TK開關(guān)閉鎖系統(tǒng)三部分構(gòu)成。

20世紀(jì)90年代，日本在多座高壓變電站采用了以計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)的運(yùn)行系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是繼電保護(hù)裝置下放至開關(guān)站，并設(shè)置微機(jī)控制終端，采集測量值和斷路器觸點(diǎn)信息，通過光纜傳輸?shù)街骺刂剖业暮笈_(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，斷路器及隔離開關(guān)的操作命令也由主控制室通過光纜下達(dá)至終端執(zhí)行。

總體上來看，國外變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)同國內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)基本上一致，分布式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)已逐步成為技術(shù)發(fā)展的主流。

三、設(shè)計(jì)（論文）的主要研究內(nèi)容及預(yù)期目標(biāo)

主要研究內(nèi)容：

1）分析智能變電站和傳統(tǒng)變電站的區(qū)別。2）分析智能變電站需求和功能

3）了解數(shù)字化變電站三層網(wǎng)絡(luò)的含義，在變電站內(nèi)，三層網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各智能設(shè)備的類型和特點(diǎn)是什么。

4）了解GOOSE、MMS、SV的組網(wǎng)特性。

5）以浙江110KV云林變?yōu)槔瑢?duì)站內(nèi)的二次設(shè)備產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控后臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和配置。其中包括：

Ⅰ.完成智能變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)

包括變壓器的選擇：變壓器型號(hào)及臺(tái)數(shù)的確定；變壓器中性點(diǎn)接地方式選擇、變壓器容量的選擇等；電氣主接線設(shè)計(jì)：主接線設(shè)計(jì)的原則、常見的主接線方式、主接線的經(jīng)濟(jì)技術(shù)方案比較、主接線的確定；短路電流計(jì)算的相關(guān)要求和規(guī)定、短路點(diǎn)的選取、短路電流的計(jì)算；電氣設(shè)備選擇的原則、主要電氣設(shè)備的選擇等。Ⅱ.完成智能變電站二次系統(tǒng)設(shè)計(jì) 包括通信方式設(shè)置，通訊系統(tǒng)協(xié)議等。

本文將以浙江云林110KV變電站為契機(jī)，設(shè)計(jì)出技術(shù)先進(jìn)、穩(wěn)定、典型的新型智能變電站。

四、工作進(jìn)度安排1、3月25日——4月5日 熟悉課題，收集相關(guān)資料，了解相關(guān)背景知識(shí)，進(jìn)行可行性分析2、4月5日——5月15日 學(xué)習(xí)數(shù)字化前沿技術(shù)和數(shù)字化產(chǎn)品測試，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合IEC61850理論基礎(chǔ)，完成課題的主題設(shè)計(jì)，其中包括智能變電站的一次和二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，分別分3周時(shí)間共計(jì)6周進(jìn)行了解和設(shè)計(jì)。

3、5月15日——5月25日 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，分初步完成和最后修改兩步完成。

五、參考文獻(xiàn)

[1] 高 翔 數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù) 北京：中國電力出版社,2008 [2] 高 翔，繼電保護(hù)狀態(tài)檢修應(yīng)用技術(shù)，北京：中國電力出版社,2008.[3] 龐紅梅, 李淮海，張志鑫，周海雁 110kV智能變電站技術(shù)研究狀況 電力系統(tǒng)與保護(hù)控制，2010.3 [4] 易永輝 智能變電站信息采集及相關(guān)應(yīng)用研究 許繼集團(tuán)有限公司 2011 [5] GB 14285-2006 繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程

[6] 35～110KV 變電所設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 50229-2006 主編部門:中華人民共和國能源部 批準(zhǔn)部門:中華人民共和國建設(shè)部 施行日期:1993 年 5 月 1 日

[7] 《110(66)千伏～220千伏智能變電站設(shè)計(jì)規(guī)范》 國家電網(wǎng)公司，2010 [8] DL/T 587-2007微機(jī)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行管理規(guī)程 [9] 姚春球, 發(fā)電廠電氣部分.北京:中國電力出版社,2008 [10]許繼 Q/XJS 11.050－2001電力系統(tǒng)保護(hù)與監(jiān)控裝置通信規(guī)約[S] [11]殷志良 數(shù)字化變電站中采樣值同步技術(shù)研究[J].華東電力，2008 [12]林宇鋒 智能電網(wǎng)技術(shù)體系探討[J].電網(wǎng)技術(shù)，2009

六、指導(dǎo)教師意見

該同學(xué)查閱了大量智能變電站相關(guān)參考文獻(xiàn)，對(duì)論文題目認(rèn)識(shí)清楚，有初步的研究思路，研究計(jì)劃合理，完成了開題報(bào)告的要求。

指導(dǎo)教師簽名：*****

2011 年 4 月 6 日

第五篇：智能門禁系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)開題報(bào)告

填 表 需 知

一、填寫本表前，學(xué)生應(yīng)根據(jù)本表各部分要求寫出初稿，由指導(dǎo)老師審查通過。

二、參照指導(dǎo)教師意見修改初稿后正式填寫本表，所填內(nèi)容一經(jīng)確定，一般不隨意變動(dòng)。

三、本表各部分如不夠填寫，可自行加頁。

四、本表一式兩份，指導(dǎo)教師一份（可以電子稿），所在系部一份（打印稿）。

一、課題來源 本課題來源于指導(dǎo)老師

二、題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及水平、研究目標(biāo)及意義（包括應(yīng)用前景、科學(xué)意義、理論價(jià)值）以及主要參考文獻(xiàn) 1.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及水平(1)目前，國內(nèi)對(duì)門禁系統(tǒng)的研究已經(jīng)從認(rèn)識(shí)教育和試用階段進(jìn)入到了研發(fā)階段，但在門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造過程中還有以下幾點(diǎn)不足之處，主要表現(xiàn)為：(a)采用國外已有的集成模塊，像讀寫器、門禁控制器、天線模板等；(b)對(duì)國外已有的系統(tǒng)進(jìn)行仿造；(c)產(chǎn)品單

一、開發(fā)成本較高。(2)在技術(shù)方面，中國目前也有很多廠家，仿制國外優(yōu)秀的門禁系統(tǒng)，主要的做法有兩種，第一種是購買國外的門禁系統(tǒng)配件，如讀寫器、門控器等，再對(duì)其進(jìn)行二次軟硬件的設(shè)計(jì)。這種門禁系統(tǒng)的性能很好，能滿足許多安全要求很高的場所，但是價(jià)格很高。第二種方法是，除了核心芯片購?fù)猓溆嗖考际菍?duì)國外優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品進(jìn)行研制。這種方式比較靈活，可以隨時(shí)根據(jù)客戶的要求增加門禁系統(tǒng)的功能，且價(jià)格也比較便宜。而在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方面，國內(nèi)的門禁系統(tǒng)大多以控制器為核心構(gòu)建的，門控器大多由國外企業(yè)研制。即門禁控制器先接收讀卡器的信號(hào)，再根據(jù)信號(hào)來決定是否開門。(3)國外對(duì)IC卡的研究和應(yīng)用較早，特別是在美國和歐洲，但在非接觸式IC卡方面的研究使用也只是近幾年的事。非接觸式IC卡和讀卡器的關(guān)鍵技術(shù)掌握在歐美國家和部分亞洲國家中，但真正形成大批量生產(chǎn)的廠家只有美國；德國、英國次之；日本、臺(tái)灣、新加坡處于同一檔次。當(dāng)今世界上非接觸式IC卡主流產(chǎn)品是Philips公司的Mifare技術(shù)，己經(jīng)被制定為國際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC14443 Type A標(biāo)準(zhǔn)。歐洲一些IC卡及讀卡器制造商大都以Mifare技術(shù)為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展自己的IC卡事業(yè)。2.研究目標(biāo)及意義 智能門禁系統(tǒng)是智能建筑樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)中的安全系統(tǒng)，作為一種新型現(xiàn)代化安全管理系統(tǒng)，門禁系統(tǒng)把自動(dòng)識(shí)別技術(shù)和現(xiàn)代安全管理措施結(jié)合起來。在社會(huì)財(cái)富不斷增長的今天，建筑物內(nèi)的主要管理區(qū)、出入口、貴重物品的庫房、設(shè)備控制中心、電梯口等重要部門的通道口都需要加強(qiáng)安全防護(hù)措施，這就需要開發(fā)出與之相對(duì)應(yīng)的智能門禁系統(tǒng)，識(shí)別出入口人員的身份，對(duì)出入口進(jìn)行控制。在我國Ic卡行業(yè)的發(fā)展起始于1993年左右，當(dāng)時(shí)對(duì)Ic卡行業(yè)非常重視，高瞻遠(yuǎn) 矚，國家大力發(fā)展我們自己的Ic卡事業(yè)，建立了“金卡工程”141。已成功開發(fā)出了我國自主版權(quán)的較大容量的存儲(chǔ)卡和邏輯加密卡等，但是對(duì)于高端cPu卡和非接觸Ic智能射頻卡的制卡技術(shù)和相應(yīng)的讀/寫卡設(shè)備的技術(shù)我們?nèi)蕴幱诼浜鬆顟B(tài)，極大的限制了我國Ic卡事業(yè)的發(fā)展，制約著我國“金卡工程”的實(shí)施，智能門禁控制系統(tǒng)在我國的使用還處于發(fā)展階段。本系統(tǒng)能在打開電源并運(yùn)行上位機(jī)后，能自動(dòng)向下位機(jī)發(fā)送讀卡命令，當(dāng)有RFID卡進(jìn)入到讀卡器的讀卡范圍內(nèi)時(shí)，則會(huì)自動(dòng)讀取卡序列號(hào)，并將卡序列號(hào)傳送給上位機(jī)，上位機(jī)判斷卡的有效性。若該卡是有效卡，系統(tǒng)會(huì)執(zhí)行開門并在液晶上顯示正確的信息；若該卡是非法卡，則會(huì)報(bào)警并顯示錯(cuò)誤的信息。本系統(tǒng)能夠有效、方便、安全地控制重要場所的出入訪問，具有可靠性高、保密性強(qiáng)、方便快捷等特點(diǎn)，但這部分還只是設(shè)計(jì)階段沒有真正的實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)還需要在今后的工作中進(jìn)一步的研究和改善。所以在仿真中簡單的用一個(gè)開關(guān)按鈕代替讀卡器正確信號(hào)的輸入。在本設(shè)計(jì)中仿真實(shí)現(xiàn)了密碼輸入模塊：(1)針對(duì)于用按鍵輸入密碼，根據(jù)密碼的正確與否來進(jìn)行相應(yīng)的操作；(2)管理員可以自行設(shè)定和修改密碼；(3)防止密碼被盜，輸入密碼錯(cuò)誤次數(shù)超過3次則報(bào)警；(4)友好的人機(jī)界面；(5)輸入正確的密碼后，驅(qū)動(dòng)開鎖電路。3.參考文獻(xiàn) [1] 陳國棟.基于射頻識(shí)別技術(shù)的門禁系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D].碩士論文長沙:中南大學(xué),2005:15-36.[2] 黃菊生.基于智能IC卡的網(wǎng)絡(luò)門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)[D].碩士論文長沙:湖南大學(xué),2003:69-95.[3] 游戰(zhàn)清,李蘇劍,張益強(qiáng)等.無線射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)理論與應(yīng)用［M］.北京:電子工業(yè)出版社,2004:95-121.[4] 安靜宇.基于非接觸式IC卡門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［D］.西安科技大學(xué),2006:12-45.[5] 康行健.天線原理與設(shè)計(jì)[M].北京:國防工業(yè)出版社,1998:65-73.[6] 韓瑜,焦小澄.高效的LCD模塊顯示程序設(shè)計(jì)方法[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用.2004，22(1):123-126.[7] 湯競南,沈國琴.51單片機(jī)C語言開發(fā)與實(shí)例[M].北京:人民郵電出版社,2008:1-4,89-95.[8] 趙妍妮.I2C總線的單片機(jī)C語言實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用[J].微機(jī)發(fā)展,2001,12(4):172-174.三、研究的主要內(nèi)容、研究方案及準(zhǔn)備采取的技術(shù)路線、擬解決的關(guān)鍵問題（注：本部分內(nèi)容必須詳細(xì)填寫）1.研究的主要內(nèi)容 本設(shè)計(jì)采用AT89C52作為主控芯片，專用讀卡器模塊用來讀射頻卡的信息，當(dāng)有卡進(jìn)入到讀卡器讀卡的范圍內(nèi)時(shí)就會(huì)讀取到相應(yīng)的卡序列號(hào)，并根據(jù)得到的卡序列號(hào)做出相應(yīng)的操作。但在PROTUES仿真中無法模擬讀卡器，所以用了一個(gè)開關(guān)來代替正確信號(hào)的輸入。若正確則開門，若不正確則報(bào)警并顯示錯(cuò)誤信息。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)、準(zhǔn)確的識(shí)別卡序列號(hào)，對(duì)門禁系統(tǒng)起著重要的作用EEPROM采用AT24C04芯片，掉電后可以存儲(chǔ)密碼，從而保證了系統(tǒng)的安全性。人機(jī)交互通道部分采用了4×4矩陣鍵盤輸入以及LCD1602標(biāo)準(zhǔn)字符型液晶顯示。針對(duì)于用按鍵輸入密碼，根據(jù)密碼的正確與否來進(jìn)行相應(yīng)的操作，管理員可以自行設(shè)定和修改密碼，防止密碼被盜，輸入密碼錯(cuò)誤次數(shù)超過3次則報(bào)警；輸出系統(tǒng)部分包括驅(qū)動(dòng)開鎖電路和報(bào)警電路；其中，在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，驅(qū)動(dòng)開鎖電路用發(fā)光二極管表示，而報(bào)警電路則使用蜂鳴器。2.研究方案 本系統(tǒng)的主要電路包括：讀卡器數(shù)據(jù)采集電路、串行E2PROM存儲(chǔ)電路、LCD1602顯示電路、串口通訊電路、報(bào)警電路、門控電路、鍵盤電路。硬件接口電路如圖1所示。按鍵模塊報(bào)警模塊顯示模塊存儲(chǔ)模塊門控模塊 圖1硬件接口電路 AT89C52串口通信模塊讀卡器數(shù)據(jù)采集(1)數(shù)據(jù)采集：讀卡器YHY502ATG通過天線讀取RFID卡的數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)傳送出去。但這部分還只是設(shè)計(jì)階段沒有真正的實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)還需要在今后的工作中進(jìn)一步的研究和改善。所以在仿真中簡單的用一個(gè)開關(guān)按鈕代替讀卡器正確信號(hào)的輸入。(2)數(shù)據(jù)分析：AT89C52接收到數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)傳送給AT24C04或上位機(jī)，AT24C04或上位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而判斷數(shù)據(jù)的有效性。(3)數(shù)據(jù)處理：針對(duì)數(shù)據(jù)的采集和分析的結(jié)果做出相應(yīng)的處理，例如顯示、報(bào)警、門控等。(4)密碼輸入模塊：(a)針對(duì)于用按鍵輸入密碼，根據(jù)密碼的正確與否來進(jìn)行相應(yīng)的操作；(b)管理員可以自行設(shè)定和修改密碼；(c)防止密碼被盜，輸入密碼錯(cuò)誤次數(shù)超過3次則報(bào)警；(d)友好的人機(jī)界面；(e)輸入正確的密碼后，驅(qū)動(dòng)開鎖電路。(5)報(bào)警機(jī)制模塊：當(dāng)出現(xiàn)非法卡或輸入的密碼不正確時(shí)產(chǎn)生報(bào)警。3.擬解決的關(guān)鍵問題(1)系統(tǒng)總方案的論證(2)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)(3)程序軟件設(shè)計(jì)

四、已進(jìn)行的科研工作基礎(chǔ)和已具備的科學(xué)研究條件（包括已經(jīng)取得的科研成果、已經(jīng)完成的科學(xué)實(shí)驗(yàn)及調(diào)查研究、具備的主要儀器設(shè)備及資料與數(shù)據(jù)等），以及可行性分析 1.已進(jìn)行的科研工作基礎(chǔ)和已具備的科學(xué)研究條件 在大學(xué)期間，我們開設(shè)了單片機(jī)的課程，對(duì)整個(gè)單片機(jī)的控制比較熟悉，做過相關(guān)的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，目前我校圖書庫里有很多較好的相關(guān)資料，在這個(gè)過程中我們查閱相關(guān)資料，文獻(xiàn)，熟悉單片機(jī)的仿真軟件環(huán)，具備相關(guān)科研工作基礎(chǔ)與條件。近年來，門禁系統(tǒng)因其獨(dú)特的優(yōu)越性作為安全防范系統(tǒng)中的一個(gè)分支得到了飛速的發(fā)展和較廣泛的應(yīng)用。門禁系統(tǒng)之所以能在眾多安防產(chǎn)品中脫穎而出，是因?yàn)樗円酝卜喇a(chǎn)品(如閉路監(jiān)控、防盜報(bào)警等)的被動(dòng)安防方式為主動(dòng)控制方式。射頻識(shí)別技術(shù)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無須人工干預(yù)，作為條形碼的無線版本，RFID技術(shù)具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、標(biāo)簽上數(shù)據(jù)可以加密、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量更大、存儲(chǔ)信息更改自如等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用將給零售、物流等產(chǎn)業(yè)帶來革命性變化。同時(shí)，經(jīng)濟(jì)水平的高速發(fā)展讓人們?cè)絹碓疥P(guān)心建筑內(nèi)部的安全性。為了適應(yīng)信息時(shí)代的需要，保證小區(qū)內(nèi)部的安全性，滿足用戶當(dāng)時(shí)的各種需求，智能門禁系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。智能門禁系統(tǒng)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、磁電技術(shù)和射頻識(shí)別技術(shù)于一體，使卡與鎖之間實(shí)現(xiàn)完整“對(duì)話”功能，以智能卡來控制門鎖的開啟，開創(chuàng)了門禁管理的新概念，它不僅給管理者提供了更安全、更快捷、更自動(dòng)化的管理模式，而且也給使用者帶來了極大的方便。本文研究的基于射頻識(shí)別技術(shù)的門禁系統(tǒng)就是這樣的一種系統(tǒng)。2.可行性分析 我查閱了相關(guān)資料，也了解到目前已經(jīng)具備進(jìn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，并且實(shí)用性很強(qiáng)，很多人都進(jìn)行過相關(guān)研究，這個(gè)實(shí)驗(yàn)是可行的。首先規(guī)劃出了系統(tǒng)的硬件功能模塊和軟件功能模塊，以及在此分析基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出的具體的、可以滿足本系統(tǒng)全部需求和要求的子模塊，并在整個(gè)的設(shè)計(jì)中可以進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，為以后的設(shè)計(jì)帶來方便。所以此設(shè)計(jì)是可行的。

五、課題研究起止年限、任務(wù)安排、分階段要求和預(yù)期結(jié)果 研究起止年限：2010年11月—2011年6月 本課題工作擬分為四個(gè)階段：準(zhǔn)備階段、論文(設(shè)計(jì))的研究、設(shè)計(jì)與論文撰寫階段、答辯階段和歸檔總結(jié)階段。課題進(jìn)度安排： 第一階段（2010年11月至2010年12月）查閱文獻(xiàn)及資料，閱讀外文資料并翻譯，完成開題報(bào)告的相關(guān)工作 第二階段（2010年12月至2011年2月）查閱資料，掌握各個(gè)電路模塊的設(shè)計(jì) 第三階段（2011年2月至2011年4月）靈活運(yùn)用相關(guān)模塊，并進(jìn)行相關(guān)程序編寫，調(diào)試，仿真對(duì)照分析 第四階段（2011年4月至2011年6月）實(shí)驗(yàn)總結(jié)和論文撰寫，論文PPT制作，準(zhǔn)備答辯 預(yù)期結(jié)果：本系統(tǒng)有些模塊還只是設(shè)計(jì)階段沒有真正的實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)還需要在今后的工作中進(jìn)一步的研究和改善。所以在仿真中簡單的用一個(gè)開關(guān)按鈕代替讀卡器正確信號(hào)的輸入。本系統(tǒng)的管理軟件設(shè)計(jì)不完善，沒有實(shí)現(xiàn)到多機(jī)互聯(lián)等功能。

六、指導(dǎo)教師審查意見 指導(dǎo)老師簽字： 年 月 日