基于PL3000单片机的学生公寓用电管理系统设计

1．5 通信接口设计
串行数据通信只需要一对数据传送线进行信息的传送，传送成本较低，特别适用分布式控制系统以及远距离通信之中，故本设计选择串行数据通信。RS-232C 和RS-485接口电路是最常用的接口，RS-232C的缺点是只能用于短距离的数据通信，通常传送距离在50m以内，而RS-
485可以达到上千米。RS-485接口在总线上允许连接多达128个收发器，具有良好的抗噪声干扰性、长的传输距离和多站能力等优点，在此我们选用 RS-485接口作为用户端和管理中心的通信接口。RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具
有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS-485可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。图4为由SN75176构成的RS-485通信接口电路。



2 软件程序设计
2．1 软件设计思路
控电终端的软件主要用来实现电量数据的采集和处理，并通过RS485接口实现与宿舍管理中心系统软件的数据交换，PL3000是一种具有集成度高、功能丰富、功耗低等技术特点的单片机，它以51为内核，所以可以很方便地用汇编或者C语言来完成程序设计。在系统的软件设计中，采用模块化设计方法，为使得程序结构清晰，便于今后进一步扩展系统的功能，宿舍中心计算机的软件由开发工具Visual Basic语言和Access数据库开发，基本功能有设置电量、查询、统计、打印、电表参数设置和报警等，如配置读卡器，则可增加预缴费和余量退费功能。
2．2 用户电量计量程序设计
多功能电表主程序框图如图5所示，通信模块的功能是按照通讯规约实现与宿舍管理中心计算机的可靠通信，由中心计算机系统读取用户电量数据和设置时段、费率、恶性负载和限电等电表参数。显示模块的功能是显示用户的峰、平、谷、总电量及时间、上月电量等信息。计量模块与8051之间是并行通讯，MCU可以通过特殊寄存器地址直接访问计量模块内部的寄存器，以读出计量结果。然后利用电路常数对相应的电表参数进行修正，得到真实的测量值，结合当前时段和费率，累计用户峰、平、谷各时段的实际用电量，电量可直接存入Flash存储器，也可以存入计算机中心。


2．3 恶性负载识别设计
在高校学生宿舍等集体用电场所里，恶性负载通常指热得快、电饭煲等大功率纯阻性用电器，这些电器的使用对宿舍带来极大的安全隐患。恶性负载的使用，让线路在瞬间有功功率猛增，并持续相同的用电功率。而使用电脑等负载时，线路在瞬间增大功率，但随着主机和显示器进入工作状态，线路的总功率会马上回落，而且，目前电脑等负载功率因素通常在0．9左右。因此PL3000可以根据采样到负载线路电压电流的变化模糊识别出是否存在恶性负载。软件设计流程图如图6所示。当发现用户使用恶性负载时，电表即对用户进行短时断电处理，间隔一定时间后再进行试送电，如果已经撤销了恶性负载，则恢复正常供电，如果还存在恶性负载，再进行断电处理，反复数次如果还存在恶性负载则报告计算中心，并进行长期断电。另外本系统还可以根据时段特别供电，比如夜晚以很小的负荷量送电，这个可以根据作息时间表来划分，每个时段都可以设定不同的用电参数。

3 结束语
智能控电系统作为一个智能型用电管理系统，十分适用于例如高校宿舍的集中式用电管理，配合适当的通讯规约，可以方便地与管理中心计算机接口构成监控管理网络。本设计方案采用低功耗器件，成本较低，便于集成，可靠性高。经过试验，本文所设计的电能表的各项技术指标均达到国家电能表的技术标准，具有一定的推广价值和较好的市场前景。