学生公寓安全用电智能电表设计

继电器采用单线圈磁保持继电器，改变触点状态只需在A、B两端加上30 ms左右的反向脉冲即可，不需要持续供电维持闭合、断开状态，满足系统低功耗的要求。单片机控制继电器只需改变P1.7、P1.6引脚状态即可，并禁止P1.7、P1.6同为1，避免所有三极管同时导通造成电源短路故障。

2智能电表软件设计
软件设计包含用电监控、红外探测、掉电检测以及串口通信，同样采用模块化设计。本部分主要介绍用电监控、红外探测及掉电处理，串口通信限于篇幅则不再详述。系统软件框图如图5所示。

初始化包括单片机初始化和周边模块的初始化。系统加电后，单片机对各I／O口重置为预定模式，看门狗初始化、串口中断初始化、定时器初始化、掉电检测初始化等。周边模块即电能采集、红外探测以及控制模块的初始化启动。
2．1用电监控
该部分为智能电表主要功能设计单元，包括电量处理、功率检测及数据存储。
程序初始化进入电量处理，首先读取内部EEPROM中计数值count，做为此次计数的初始值Tcount。开启中断后即对INT0送入的每个电能脉冲下降沿响应中断，并累加Tcount，等待下一次下降沿产生新中断实现循环计数。Tcount累加至1 600后W减1并重新赋值给W，尔后清零Tcou-nt，重新开始计数。当W≤1时将启动LED提示程序，预警电量。
功率检测通过软件方法实现。利用定时器，开启周期为5 s的定时，对此周期内电量脉冲数进行累加统计，与设定值p进行比较，若>p则认为大功率用电，立即切断供电，延时一段时间后恢复供电，并标记违规用电次数Tcount，存于内部EEPROM中以备上位机数据录入。
为确保数据存储安全可靠，软件设计中采用两种方法：一是电量值W每次完成减1即存入单片机内部EEPROM，然后向上位机更新电量数据，及时转存、更新数据；二是数据分存时的对比，存入数据时，单片机与上位机各自对W值进行比对，只有更新后的W值小于原数据W时方为有效数据，确保数据存储准确无误。
2．2 红外探测
此部分软件设计只需检测P1．5引脚是否为有高电平输入即可实现简单逻辑判断。硬件上红外探测模块本身有输出延时Td，结合软件上的冗余验证，确保判断正确无误。实际使用中还可以通过增加探测模块，经二极管线与后实现多个信号源输入，提高探测范围和准度。
2．3 掉电处理
基于STC内置的低电平检测功能，结合中断应用，当检测到P1.2脚电压低于设定值4 V时产生中断，单片机将Tcount值以及电量值W存入内部EEPROM，作为下次计数启动初始值。其程序流程与电量计量模块相同，只是中断优先级略低，故此处略去不再细述。

3 结束语
本智能电表的特点：一是用简单、实用、成熟的软硬件设计实现了宿舍无人条件下的用电监控，杜绝用电隐患，实时提示功能简单实用；二是与现有公寓用电管理终端相比，本电表可脱离集中器与上位机独立运行，功能上不再依赖中继模块，可单独安装，不但大大降低了线路成本，还降低了施工难度，实测表明本电表可智能化监控用电安全。