基于ADE7878的智能三相电度表的设计(开题报告)（五篇）

第一篇：基于ADE7878的智能三相电度表的设计(开题报告)

开 题 报 告

论文题目：

基于ADE7878的学院： 电气工程学院

学号：

2008302540101

姓名： 黄鹤鸣

指导老师：蒋云峰 副教授

智能三相电度表的设计

一、论文选题的目的和意义

伴随着我国工业化进程的前进步伐，工业及居民用电急剧增加，庞大的供电网络给用电管理单位带来了巨大挑战，也给居民工厂带来了诸多不便。为此我国在“十二五规划”中提出建设“智能电网”的解决方案，实现电网、计算机网、电信网三网融合。传统的机械式电表及电子式电表无论是在计量精度还是在信息传递方面都难以满足“智能电网”的需求，在这种情况下智能电表应运而生。智能电表是指具有多功能、智能化、网络化等功能的新式电表，是智能电网的基本设备之一，承担着原始电能数据采集、计量和传输的任务。

国内智能电表即将大规模应用，据预计国家电网将在2015年前使智能电表覆盖率将超过80%，居民用户超过1.4 亿户，2020年全国智能电表的覆盖率将达到100%。由此可见对智能电表的研究有着巨大的现实意义和可观的市场前景。

首先，智能电表能够更精确、更快速的完成对电能的计量任务，并且在控制中心就可以完成每一户用电量的采集、处理，节省了管理单位的人力、物力资源。而且电表可以通过加密防止用户窃电，安全性更高。其次，课题研究的智能电表能够让居民可以方便的完成电量缴费，并及时提醒所剩电量。用户对用电量更加清晰明了。最后，课题研究的智能电表是国家智能电网建设的基础设备，其先进性为我国工业化、现代化的实现提供了技术支持，其便利性提高了我人民生活整体水平。

科学技术是第一生产力，它的发展必然导致新事物淘汰旧事物。每一位科技工作者都有义务钻研各种新技术、新原理，为推动社会进步贡献自己的力量。智能电表的研究目同样是为了给人们生活带来便捷，为科技文明增砖添瓦。

二、国内外关于该论题的研究现状和发展趋势

1、整体发展情况综述

智能电表是智能电网的智能终端，它已经不是传统意义上的电能表，智能电表除了具备传统电能表基本用电量的计量功能以外，为了适应智能电网和新能源的使用它还具有双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、防窃电功能等智能化的功能，智能电表代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终端的发展方向。随着智能电网的日益发展，世界各国对

于智能化用户终端的需求也日益增大，据统计，在未来5年，随着智能电网在世界各国的建设，智能电表在全球安装的数量将高达2亿只。同样，在中国，随着国家坚强智能电网建设的进展，作为用户端的智能电表的需求也会大幅度地增长，保守的预计，市场将会有1.7亿只左右的需求。美国政府为升级本国电网的拨款中，就有一部分专门用于在未来3年致使13%的美国家庭(1800万户家庭)能装上智能电表。在欧洲，意大利及瑞典已经完成先进计量基础设施的部署，将所有普通电表更换为智能电表。法国、西班牙、德国和英国预计在未来10年内完成也将完成智能电表的全面推广和应用。

2、国外研究情况

（1）、美国ADI公司

美国模拟器件公司ADI（Analog Devices Inc.）是国际著名的IC设计公司，公司在高性能模拟集成电路（IC）、数字信号处理器（DSP）和微电子机械系统（MEMS）技术领域居于业界领先地位，其产品在整个IC行业占据了非常大的份额，他们的研究方向代表了IC设计的发展方向。2009年12月，美国ADI公司宣布推出四款高精度电能计量IC，型号为ADE7878、ADE7868、ADE7858及ADE7854，可用于提高商业、工业及住宅智能电表的精度和性能。四款产品的进度达到0.1%，可同时测量无功和有功功率。此外，其中一款产品还具备基波电能测量功能，这对电能质量监测而言至关重要。ADE7878、ADE7858及ADE7854高精度电能计量IC为多相配置而设计，包括三线及四线、Y型及Δ型。除了能测量每个相位和零线电能之外，ADE7868及ADE7878还能监测电能质量参数，如SAG、峰值、周期、角度测量及相序等。另外，ADE7868和ADE7878具备各种防窃电功能。

（2）、美国飞思卡尔半导体公司美国的飞思卡尔半导体（Freescale Semiconductor,Inc.）是全球领先的半导体公司，为汽车、消费电子、工业控制和网络市场设计并制造嵌入式半导体产品。在全球拥有设计、研发、制造和销售机构。飞思卡尔利用在嵌入式领域的专业知识，在充分研究中国国网新标准有关单相电表设计要求的基础上，飞思卡尔推出了MZ系列8位微控制器（MCU）芯片，集成了60kB、96kB或128kB闪存，提供64引脚LQFP封装。MZ系列微控制器还提供32位处理器芯片，集成256kB闪存。飞思卡尔根据中国国网新标专门推出的64引脚的单项电表用9S08MZ60、MZ96、MZ128MCU，三项电表用51MZ256等产品。

（3）、欧洲恩智浦半导体公司

总部位于荷兰Eindhoven的世界前十大半导体公司——恩智浦半导体（NXP Semiconductors)以其领先的射频、模拟、电源管理、接口、安全和数字处理方面的专长。产品应用涉及汽车、智能识别、无线基础设施、照明、工业、移动、消费和计算等领域。根据智能电表发展蓝图，NXP推出了基于ARMCortex的MCU解决方案——LPC1700系列。LPC1700在智能电表系统中的应用主要包括三相(多功能)表、单相复费率/多功能表和多功能终端。具体来看，LPC1700的主要特点有：具有100MHz处理速度的ARMCortex-M3控制器、嵌套向量中断处理器、内存保护单元、唤醒中断处理器，可以满足各种优先级中断的自动唤醒，四种省电模式：睡眠、深度睡眠、掉电、深度掉电。NXP智能电表外围采用了优化设计，具有防窃电等多种功能，可使用非接触式读卡技术完成预付费。其智能MX安全解决方案中，可配有室内多计量表无线连接用ISM-band收发器，并有多种标准芯片可选，诸如SMPS（开关电源）芯片、低功耗实施时钟、显示驱动器、小信号分立器件和标准逻辑器件等。

（4）、德国西门子公司

西门子自动抄表信息系统（AMIS），ANIS利用ADI公司的Blackfin处理器。西门子公司选择了Blackfin汇聚式处理器，这是因为该处理器具备同时作为DSP和MCU进行无缝工作的能力，特别适合西门子AMIS的高处理和动态通信应用要求。Blackfin处理器具备处理仪表级原始实时用电数据以及实现仪表和电网之间通信的能力，可提供一站式、低成本、易于配置的解决方案。由于供电公司的AMIS智能电表的部署范围不仅仅覆盖本地电网，因此西门子基于Blackfin的电表部件还能按本地或国家特有的不同通信标准方便地通过软件轻松升级。AMIS可以实现全电网范围的数据采集以及电力公司、电网和用户之间的通信。通过基于Blackfin处理器设计的智能电表器件，系统不仅可以测量各个家庭的用电情况，还可以扩展到从发电厂到用户的整个系统，AMIS对电网进行监控并将数据传送给控制站。系统采用电力线技术来传送数据，AMIS还可用无线电、互联网或本地交换载波进行通讯。基于Blackfin的智能电表不仅能够满足目前的设计要求，而且还可以方便地实现下一代能量管理，为用户提供可选的用电额度应用作好了准备。AMIS支持更多的新能源系统的采用，AMIS系统仪，可以控制从太阳能电池或者发电厂输送的电能。

3、国内研究应用情况

随着数字化技术在电能表中的应用，电能表的功能逐步得到扩充，一批多功能的电能表相继诞生。比如预付费电能表就是应用比较广泛的电能表之一。它通过预付费卡为电能表充值，然后按照当地的单位电价和用电量从预存费用中扣除，预存费被扣除为零时，电表将不为用户提供电能除非你再次充值。这种通过IC卡预付费的电能表也有称为“智能IC卡预付费电能表”的，但它还不是真正意义上的智能电表。除此之外，为了提高效率，减少上门抄表吃闭门羹的尴尬，也开始有了一些具有红外抄表和异地抄表功能的电能表和防止窃电等扩充功能的多功能电能表问世。但这些多功能的电能表也还是电能表智能化的起步，与真正意义上的智能电表还有很大的差别。

在2007年12月初，国家发改委发布了《多功能电能表》和《多功能电能表通信协议》两个行业标准，标准编号分别为“DL/T 614-2007”和“DL/T645-2007”。此外还有国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会联合发布的《多功能电能表特殊要求》（GB/T 17215.301-2007）等国家标准。到2009年10月，国家电网公司公布了智能电表新标准，新标准对电表在计量、费控、通信、功耗、电子线路布线等技术指标要求均有了大幅提高，以前对于微控制器MCU（Micro Controller Unit）附加功能由可选变成了必选项，要求有更高的计算能力DMIPS(Dhrystone Million Instructions Per Second)以满足智能电表的高性能要求;要求有更大的存储容量以满足复杂的数据处理需求；更多的输入输出I/O方式以应对与日益增多的外部设备的对接。

国内智能电表大规模应用即将启动，国家电网公司计划在2010年智能电网第一阶段的项目中大约有91 亿元用于智能电表、电表采集终端及后台系统建设。智能电表标准于近期已经下发，2009年11月国家电网公司已经启动了第一批智能电表招标，本次招标包含二 级单相远程费控智能电能表680 多万只，一级三相费控智能电能表26 万只，招标金额大约13 亿元。预计国网公司2015 年前将全面建成用电信息采集系统，居民用户信息采集得到大规模应用，智能电表覆盖率超过80%，用户超过1.4 亿户，2020 年智能电表的覆盖率将达到100%。

三、论文主要研究内容与任务、预期目标、成果

本课题主要对能精确测量电能并具有智能管理功能的电表的设计方法进行研究。研究的具体内容如下：

1、实现智能电表精确测量。此处涉及到电量计量芯片的选择、单片机的选择。

2、实现电表智能化管理的具体方法。涉及到的研究内容有：数据存储的实现方法、键盘显示的实现、系统通过RS485与上位机通信实现方法等。

3、实现系统供电电源设计的具体方法。此处涉及到交流电源转直流稳压电源的研究。

预期目标是完成智能三相电度表整体方案的设计和智能三相电度表系统硬件电路及软件程序流程图的设计。

预期成果是绘制出智能三相电度表的原理图、系统硬件电路图和软件流程图。

四、主要方案和研究思路

根据设计题目要求，可知该系统具体设计分两部分：第一部分是三相电参数的测量；第二部分是智能管理部分。第一部分是本系统成功设计的基础和关键，要求该部分电路工作可靠，计量精度高，且能够完成三相电能的测量。第二部分是三相智能电度表“多功能化”的重要组成部分，通过这部分电路把第一部分测试的三相电参数进行存储、显示和远传；完成人机交互，方便用户或操作人员查询数据；还可以扩展三相智能电度表的其它功能要求，使其达到智能化。对第一部分电路设计的基本要求是可靠、简单，对第二部分电路设计的基本要求是智能化程度高，易于功能扩展。

根据上述研究思路，智能电表系统的实现方案如下：AT89S52(CPU)+ADE7878(电量采集IC)+AT24C02（FLASH存储器）+HC1602(LED显示IC)+独立式键盘+MAX485（485通信收发器）+MC7805(DC稳压电源IC)。

五、论文接下来的进度安排 1、2012年3月6日~3月13日 根据毕业设计题目收集资料，完成设计方案

论证；

2、2012年3月14日~5月2日 针对设计题目完成原理图设计和硬件设计；

3、2012年5月3日~5 月21日 完成相关电路图的绘制和软件程序流程图的绘制； 4、2012年5月22日~6月2日 完成论文撰写、审稿及修改； 5、2012年6月2日~6月9日 参加毕业论文答辩，评定成绩。

六、论文主要参考文献

[1]温如春，吴银风．预付费复费率智能电度表设计[J]．微计算机信息，2006，22(7-1)：167—168 [2]张晓东，屈百达.基于ADE7758的复费率三相电能表设计[J].电子技术，2008（1）：28-31 [3]魏柠拧，金向东，吴红莲.基于高速单片机内核的高精度三项数字电度表设计[J].自动化仪表，2006，27（2）：51-54 [4]邹玲，楚思红.基于计量芯片ADE7878的费控智能表设计[J].数字技术与运用，2010（1）：17-20 [5] 罗恂，丁庆生．基于RFID的预付费电度表的研制[J]．单片机与嵌入式系统应用，2006(9)：71-73 [6]胡志刚，许凯，崔永峰.电能计量芯片ADE7878在智能表中的应用[J].Electrical Measurement ＆ Instrumentation，2010(9)：101-105

指导教师签名：_______________________

****年**月**日

第二篇：ADE7758三相电度表设计方案报告

一、前端采集电路设计

1、电压采集电路

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

电压采集电路，变压器选用南京择明的ZMPT101B电流型电压互感器，参数如下

其额定输入输出电流为2ma/2ma,通过电阻R1将电压值转化为电流值，进入互感器中，互感器的输出很定的电流，接入运放LM224中，第一个运放实现将电压转换为电压，第二个运放实现滤波的作用，R5和C进行相位补偿，如果通过软件补偿，则R5和C可以不接以简化电路

R1的确定

R1=Umax/I(I为互感器的额定电流，当输入电压小于100V时I选2mA，当大于100v为了降低电阻消耗，1ma

R2=Umax/I

2、电流采样及调理电路

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

电流采样电路采用南京择明的ZMCT10B,该互感器参数如下

最大有效电压的确定，最大有效电压由ADE7758的输入范围决定，ADE7758电流通路输入四对差分电压信号，电压输入的最大差分电压值为±0.5V，则电流采集电路的输出最大电压为0.5V，采样电阻R2的确定，R2=Umax/(Imax/2000), Imax为最大输入电流，R2的取值不能超过这个值，不然输出电压超过ADE7758的输入要求，通过滑动变阻器R5调节相移，进行相位补偿

二、ADE77758相关介绍及外围电路

1、ADE7758介绍

ADE7758是一款高精确度的三相电能计量芯片，带有两路脉冲输出功能和一 个串行接口，集成了6路16位二阶A．Y．ADC模数转换器，数字积分器，高性能 DSP，基准电路及温度传感器等电路，以及所有进行有功，无功和视在电能计量以 及有效值计量所需的信号处理元件，在1000：1动态范围内误差小于0．1％，提供有 功、无功及视在电能、电压、电流有效值及波形采样等数据：三相三线／三相四线 兼容。ADE7758为各相提供系统校准功能，包括有效值偏移校准、相位校准、功 率校准，DSP内部对无功电能进行了补偿。

ADE7758中具有波形采样寄存器，它可以对模数转换器的输出进行访问。该

器件集成了一个用于短时低电平和高电平变化的检测电路，变化的阈值电压和持 续时间(即半周期数)由用户编程决定。三相中的任～相的线电压过零检测与电

压过零点是同步的，过零检测的结果可用于测量三个电压输入中任意一个的周期，也可用于内部芯片的线循环电能累加模式。该模式使电能累加与半周期的整数倍 同步，以此实现更快更准确的校准。

2、电路设计及芯片个引脚定义

如上图所示，各引脚的具体使用方式如下

1．APCF：有功功率校正频率逻辑输出引脚。该引脚的输出主要用于校准和操作的目的。满刻度输出频率可以写入APCFNUM和APEFDEN寄存器中。本设计中的校准通过高精度信号发生器实现 2．1AP，IAN，IBP，IBN：ICP，ICN：电流通道模拟输入。这些输入是全差动电压输入，允许最大的差动输入信号为±O．5V，±0．25V，±0．125V(相对于UN端)，根据内部放大器的增益选择来设定输入电压的最大值。本设计中为了增加A／D转换精度和模拟抗干扰性，提高ADE7758模拟端口的信号幅值，故设定GAIN的放大倍数等于1，即输入电压最大值为0．5V，前端采样电路设计见第一节。前端采样电路的增益选择放大器的增益由PGA寄存器来设定。所有的输入引脚均能承受+6V的过电压而不会造成永久损坏，并具有静电释放保护电路。

3．VN，VCP，CBP，VAP：电压通道的模拟输入。这些输入是单端电压输入，选择最大信号电压为：±0．5V。(相对于UN端)。具体描述与电流通道的模拟输入相似。

4．VARCF：复功率校准频率逻辑输出。通过设置WAVMODE寄存器的VACF位来选择输出复功率或者视在功率。该输出用于电参数测量模块的校准。满刻度输出可以通过写入VARCFNUM和VARCFDEN寄存器的数值来调节。

5．IRQ：中断请求输出。低电平有效的开漏极逻辑输出端。可屏蔽的中断包括：有功能量寄存器和视在功率寄存器半满和波形采样速率达到26kSPS。具体中断设置请见4．1．3．2节。

6．CLKIN：芯片主时钟。最高为15MHZ，可以用一个外部时钟信号来提供时钟输入。考虑到ADE7758的运行效率，本设计采用了在CLKIN和CLKOUT端并联一个10M的晶振来提供时钟信号，接一个20PF的瓷片电容到振荡端。

7．DIN：串行接口的数据输入端。在串行口的时钟信号SCLK的下降沿输入数据。8．SCLK-串行时钟信号输入端。所有串行数据被该信号同步。该引脚具有施密特触发输入，以适应速度较慢的边沿变化时间。

9．DOUT：串行口的数据输出端。在SCLK信号的上升沿数据从该引脚传输出去。在没有数据的时候该引脚为高阻抗状态。为了避免外界电网通过电能计量电路对中央控制电路的干扰，本设计中电能计量电路与中央控制电路在电路印制板上设置了至少2cm的隔离间距。

三、MCU处理单元

1、时钟单元

2、存储器

3、Lcd显示

第三篇：智能门禁系统开题报告

毕业设计/论文 开题报告

课题名称智能门禁系统设计 院 系信息科学与工程学院

专业班电子科学与技术1101

姓 名

评分 指导教师

华中科技大学武昌分校 毕业设计开题报告撰写要求 1.开题报告主要内容

1）课题设计的目的和意义； 2）课题设计的主要内容； 3）设计方案； 4）实施计划。

5）主要参考文献：不少于5篇，其中外文文献不少于1篇。

2．撰写开题报告时，所选课题的课题名称也不得多于25个汉字，课题设计份量要适当，设计中必须是自己的设计内容。

3.开题报告的字数不少于2000字（艺术类专业不少于1000字），格式按《华中科技大学武昌分校本科毕业设计/论文撰写规范》的要求撰写。4.指导教师和责任单位必须审查签字。

5．开题报告单独装订，本附件为封面，后续表格请从网上下载并用A4纸打印后填写。6.此开题报告适用于全校各专业，部分特殊专业需要变更的，由所在系在基础上提出调整方案，报学校审批后执行。

华中科技大学武昌分校学生毕业设计开题报告 学生姓名

学号

专业班级

电子科学与技术1101班

系别

信息科学与工程学院

指导教师

职称

高级工程师

课题名称

智能门禁系统设计

1．课题研究的目的和意义 1.1研究目的 从古至今，人们习惯用普通的门锁来保护他们的财产，以及防止非法人员进出房间等私密场所，这种简单的方法一直延续了很久。然而普通的门锁始终离不开钥匙，而且每把门锁需要一把与之相对应的钥匙，需要加锁的地方也越来越多，导致需要随声携带很多把钥匙。钥匙多了就不方便于携带，并且容易丢失和被盗，安全很差。在科技高速发展的现在，传统的门锁已经不能满足人们对安防的需求，为了从根本上改变这种局面，产生了智能门禁系统，它是在电子、机械、光学、生物识别技术、计算机技术和通信技术等新技术的基础上开发出来的，它也是新时代很优秀的产物。

众所周知门禁系统，也被称为出入口控制系统。在科技发达的今天，门禁系统已发展成为一套现代化，功能齐全的管理系统。它对出入口及通道的管理已经不再是单纯的钥匙和锁的管理，它能够帮助内部有序化管理。它能够时刻记录人员的出入时间、出入情况等，限制人员的出入范围，也可以很好的拒绝非法人物进入。同时，它也可以有效的预防了财产受到非法侵犯。门禁管理系统已经成为了安全防范系统中很重要的部分，它在当今社会发展的很迅速，已经广泛的应用在了办公室，宾馆，智能大厦，智能小区等各种大门、通道、房间的管理。当今社会的房地产发展如火如荼，小区门禁系统成为小区住宅楼不可缺少的配套设施，它很好的保护了住户的人身安全和财产安全。目前，国内对门禁系统的研究已经从认知教育和试用进入到了研发阶段，但在门禁系统的设计与研发过程中还有一些不足之处，其表现为：(1)对国外已有的系统进行仿造；(2)采用国外现有的集成模块，如门禁控制器，读写器，天线模板等；(3)产品形式缺乏多样化、投入资金消耗量大。

在技术方面，中国当前也有很多企业仿制国外的门禁系统，目前的做法有两种，一是采购外国商家的系统零部件，例如门控器，读写器等，再对这些芯片进行二次软硬件的设计。此系列系统的性能较好，能够满足那些对安全有严格要求的场所，但是价格昂贵。二是，在购买核心芯片之外，对国外其他部件的优质产品进行研制。此方容

易变通，可以随时满足客户对门禁系统的合理性要求，且价格比较便宜。从内部系统结构出发可看出，国内的门禁系统多数以控制器为核心研制的，门控器部分由国外厂家开发。就是门禁控制器要接收读卡器的信号，再根据信号来决定是否开门。国内在目前先进的智能系统的研发处于滞后状态，不过相信在未来我国一定能够研发出完全属于自己的智能系统。1.2 研究意义

门禁系统是智能建筑楼宇自动化系统中的安全系统，是一种新型现代化安全管理系统。在社会财富不断增长的今天，建筑物内的主要管理区、出入口、贵重物品的库房、设备控制中心、电梯口等重要部门的通道口都需要加强安全防护措施，这就需要开发出与之相对应的智能门禁系统，识别出入口人员的身份，对出入口进行控制。同样小区门禁系统是保障住户的人身财产安全的重要方法。并且可以通过小区门禁系统的设计，熟悉掌握单片机的特点、编程技巧以及其应用。论文研究的意义：

（1）小区门禁系统是安全防范系统中常见的设施，能够对智能住宅的重要通道进行管理，保障住户的人身及财产安全，减少或防止非法行为的发生。

（2）小区门禁系统可以对住户及访客的出入情况进行常规统计管理，并记录档案为突发事件提供相关资料，便于以后的查阅。

（3）该设计可以为住户和访客提供了便捷有效的出入方式，方便人们间的交往。

2．课题研究的主要内容

门禁系统采用AT89C52 单片机作为控制核心，外围加蜂鸣器控制电路、开门指示灯电路、电控锁控制电路以及1602显示电路等。门禁系统主要组成：由CPU、复位电路、电源指示、工作指示、振荡电路、蜂鸣器电路、门控锁电路、读卡模块、显示模块等组成。采用射频卡完成刷卡进门。

其门禁系统的工作原理：

（1）当刷卡时，蜂鸣器响一下，如卡权限获得允许，显示模块显示卡号，同时继电器动作将门锁打开，指示灯点亮，延时一段时间后继电器再次动作将门锁锁闭，指示灯熄灭。（2）当按下出门按钮时，将门锁打开，指示灯点亮。

（3）程序中增加了射频卡权限判断，当遇到合法卡时显示卡号，门锁打开，非法卡不显示卡号门锁不开。

（4）可以更改射频卡的权限。

3．研究方法

最小系统设计：门禁系统数控部分采用89C52 单片机作为控制核心，其内部组成包括：一个8位的微处理器CPU及片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接；片内数据存储器RAM低128字节，存放读/写数据；高128字节被特殊功能寄存器占用；片内程序存储器4KB ROM；四个8位并行I/O（输入/输出）接口P3-P0，每个口可以用作输入，也可以用作输出；两个定时/计数器，每个定时/计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制；五个中断源的中断控制系统；一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口。

RFID（射频识别）技术：是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。其基本原理是利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合）传输特性，实现对被识别物体的自动识别。作为条形码的无线版本，RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、智能卡上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更加自如等优点，已经被世界公认为本世纪十大重要技术之一。一个最基本的RFID系统，一般包括以下几个部份：一个载有目标物相关信息的智能卡即RFID智能卡、在读写器及RFID单元间传输RF信号的天线、一个接收从RFID智能卡返回的RF信号并将解码的数据传输到主机系统以供处理的RFID读写器。目前，RFID系统已在交通管理、仓储管理、物流管理、生产线追踪等领域大展身手。

本次设计的系统硬件框架如图3-1: 图3-1 系统硬件框架

软件设计上，根据功能分了几个模块编程。模块主要有：读卡模块、数制转换模块、显示模块、合法卡比较模块、开锁模块、中断子程序模块、延时子程序模块等。本次设计的主软件流程如图3-2：

4．实施计划

（1）第1-2周开题阶段，撰写开题报告、外文文献翻译。（2）第3-4周提交开题报告、外文文献翻译，完成开题答辩。（3）第5-6周查阅资料，方案设计。

（4）第7-10周拟定的课题实施方案，进行深入研究，基本完成毕业设 计/论文工作。

（5）第11周软硬件修改、系统调试，课题中期检查。（6）第12周课题验收。

（7）第13-14周撰写论文初稿、提交初稿修改论文并定稿。（8）第15周答辩资格审查，毕业答辩。

5．主要参考文献

[1] 李忠国.单片机应用技能训练.北京：人民邮电出版社,2006.[2] 何立民.单片机高级教程、应用于设计.北京：北京航空航天大学出版社，2000.[3] 刘守义.智能卡技术.西安：西安电子科技大学出版社，2004.[4] 林全新.单片机原理与接口技术.北京：人民邮电出版社，2002.[5] 李朝青.单片微机原理及应用技术.天津：南开大学出版社，1998.[6] Weis Stephen A.RFID : Principles and Applications.Massachusetts：MIT CSAIL, 2007.指导教师意见 指导教师签字： 年月日

答辩小组意见： 组长签字： 年月日

教研室审查意见： 教研室负责人签字： 年月日

院系审查意见： 院系负责人签字：（公章）年月日

第四篇：关于智能变电站设计的毕业设计(论文)开题报告

华 北 电 力 大 学

毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告

题目： 浙江云林110kV智能变电站设计

学生姓名： ** 学 号： ********** 所在院系： 电气与电子工程学院 专业班级：******** 指导教师： ***** 职 称： 副教授

2011 年 4 月 5 日

一、选题背景和意义

变电站作为输配电系统的信息源和执行终端，要求提供的信息量和实现的集成控制越来越多，因此，目前的变电站迫切需要一个简约的、智能的系统，实现信息共享，以减少投资，提高运行、维护效率。这些运行和管理的需求使智能变电站成为变电站自动化系统的发展新方向。随着计算机应用技术和现代电子技术的飞速发展，智能变电站离我们越来越近。

建设智能变电站（即数字化变电站）的必要性 1.电力市场化改革的需要

变电站作为输配电系统的重要组成部分，市场化改革对其也提出了新的要求：从变电站外部看，更加强调变电站自动化系统的整体信息化程度，和与电力系统整体的协调操作能力；从变电站内部看，体现在集成应用的能力上，也不同于传统的变电站自动化装置的智能。2． 现有变电站自动化系统存在的不足

1）装置功能独立，且部分内容重复，缺乏高级应用。虽然独立的装置实现了智能，但是却没有真正意义上的变电站系统智能，由于功能独立，装置间缺乏整体协调、集成应用和功能优化；高级应用功能，如状态估计、故障分析、决策支持等尚未完全实现。

2）二次接线复杂、CT/VT负载过重由于测量数据和控制机构不能共享，自动化装置之间缺乏通信等原因，变电站内二次接线十分复杂，且系统内使用的通讯规约不统一，不同的厂家使用不同的通讯规约，在系统联调的时候需要进行不同程度的规约转换，加大了调试的复杂性，也增加了运行、维护的难度，给设计、调试和维护带来了一定的困难，降低了系统的可靠性。同时，存在大量硬接线，造成CT/VT负载过重。

3）装置的智能化优势未得到充分利用。由于站内各套独立的自动化装置间缺乏集成应用，使得智能装置的作用并未完全发挥，从而降低了自动化系统的使用效率和投资价值。

4）缺乏统一的信息模型。相互独立的自动化装置间缺乏互操作性，一方面局限了其在站内的应用，另一方面也给集控中心对信息的集成和维护带来困难。

数字化变电站是基于IEC61850标准体系上，采用了非常规互感器、智能化的一次设备、网络化的二次设备，能够实现智能设备之间的互操作和信息的共享。因为IEC61850技术的先进性，它将推动我国电力系统自动化控制的变革，为我国电力系统稳健、持续的发展奠定坚实的基础，也将产生巨大的效益。数字化变电站是智能电网发展的主要方向。

二、国内外研究现状

我国的智能变电站的发展及研究现状：

国家电网公司在《国家电网公司“十一五”科技发展规划》中明确担出在‘十一五’期间要研究、实施示范智能变电站。国内各网省公司纷纷开始智能变电站试点工程的建设。

目前，智能变电站技术很多，有些已成熟，有些还在研究阶段，有的还处于概念阶段。如：

1）一次设备智能化的实践：目前已有应用，如淮北桓潭110kV智能变电站。2）二次功能网络化的实践：目前已有工程应用，如洛阳金谷园110kV数字化变电站。

3）设备状态检修的实践：智能一次设备状态检修的实践，继电保护二次设备状态检修的实践，目前正在开展研究。

4）站内智能高级应用方案研究：智能告警及分析决策经济运行与优化控制等，正在研究阶段。

5）分布协同智能控制与智能保护研究：目前正在研究阶段。6）主变压器应用新型光栅式温度在线监控系统：目前正在研究阶段。7）GIS组合电气应用SF6压力、微水在线监测系统。

智能变电站研究、建设工作尚处于赴阶段，重点工作主要集中在智能化开关设备的研究开发，尚不具备大范围推广应用的基本条件。主要问题表现在： 1）智能变电站没有相应的设计规范、验收规范、装置检验规程、计量检定规程、运行规范等，需要在实践中不断研究、摸索并制定。

2）智能变电站技术尚不成熟，在智能设备检测装置、一体化信息、平台开发等方面还存在不足之处。

3）智能变电站的投产，使得原有的检验手段已不能满足现场检验的需要，亟待研究新的检测方法，配置相应的检测仪器。

4）智能变电站与传统变电站的导致在维护界限、人员分工等方面需要重新划分。

国外的变电站自动化技术的发展：

国外的变电站自动化技术的发展是从20世纪80年代开始的，以德国西门子公司为例，该公司于1985年投运了第一套变电站自动化系统LSA-678，此后陆续在德国及欧洲投运的该型变电站自动化系统达300多套，LSA-678变电站综合自动化系统1995年在中国正式投运。LSA-678系统结构有两类：一类是全分布式系统；另一类是集中与分布式相结合的系统。这两类系统均由64MB测控系统、7S/7U保护系统和8TK开关闭锁系统三部分构成。

20世纪90年代，日本在多座高压变电站采用了以计算机监控系统为基础的运行系统，其主要特点是继电保护装置下放至开关站，并设置微机控制终端，采集测量值和断路器触点信息，通过光缆传输到主控制室的后台计算机系统中，断路器及隔离开关的操作命令也由主控制室通过光缆下达至终端执行。

总体上来看，国外变电站自动化技术的发展趋势同国内的发展趋势基本上一致，分布式变电站自动化系统已逐步成为技术发展的主流。

三、设计（论文）的主要研究内容及预期目标

主要研究内容：

1）分析智能变电站和传统变电站的区别。2）分析智能变电站需求和功能

3）了解数字化变电站三层网络的含义，在变电站内，三层网络内各智能设备的类型和特点是什么。

4）了解GOOSE、MMS、SV的组网特性。

5）以浙江110KV云林变为例，对站内的二次设备产品、网络、监控后台进行设计和配置。其中包括：

Ⅰ.完成智能变电站一次系统设计

包括变压器的选择：变压器型号及台数的确定；变压器中性点接地方式选择、变压器容量的选择等；电气主接线设计：主接线设计的原则、常见的主接线方式、主接线的经济技术方案比较、主接线的确定；短路电流计算的相关要求和规定、短路点的选取、短路电流的计算；电气设备选择的原则、主要电气设备的选择等。Ⅱ.完成智能变电站二次系统设计 包括通信方式设置，通讯系统协议等。

本文将以浙江云林110KV变电站为契机，设计出技术先进、稳定、典型的新型智能变电站。

四、工作进度安排1、3月25日——4月5日 熟悉课题，收集相关资料，了解相关背景知识，进行可行性分析2、4月5日——5月15日 学习数字化前沿技术和数字化产品测试，并在此基础上结合IEC61850理论基础，完成课题的主题设计，其中包括智能变电站的一次和二次系统的设计，分别分3周时间共计6周进行了解和设计。

3、5月15日——5月25日 完成毕业设计论文，分初步完成和最后修改两步完成。

五、参考文献

[1] 高 翔 数字化变电站应用技术 北京：中国电力出版社,2008 [2] 高 翔，继电保护状态检修应用技术，北京：中国电力出版社,2008.[3] 庞红梅, 李淮海，张志鑫，周海雁 110kV智能变电站技术研究状况 电力系统与保护控制，2010.3 [4] 易永辉 智能变电站信息采集及相关应用研究 许继集团有限公司 2011 [5] GB 14285-2006 继电保护和安全自动装置技术规程

[6] 35～110KV 变电所设计规范 GB 50229-2006 主编部门:中华人民共和国能源部 批准部门:中华人民共和国建设部 施行日期:1993 年 5 月 1 日

[7] 《110(66)千伏～220千伏智能变电站设计规范》 国家电网公司，2010 [8] DL/T 587-2007微机继电保护装置运行管理规程 [9] 姚春球, 发电厂电气部分.北京:中国电力出版社,2008 [10]许继 Q/XJS 11.050－2001电力系统保护与监控装置通信规约[S] [11]殷志良 数字化变电站中采样值同步技术研究[J].华东电力，2008 [12]林宇锋 智能电网技术体系探讨[J].电网技术，2009

六、指导教师意见

该同学查阅了大量智能变电站相关参考文献，对论文题目认识清楚，有初步的研究思路，研究计划合理，完成了开题报告的要求。

指导教师签名：*****

2011 年 4 月 6 日

第五篇：智能门禁系统的研究与设计开题报告

填 表 需 知

一、填写本表前，学生应根据本表各部分要求写出初稿，由指导老师审查通过。

二、参照指导教师意见修改初稿后正式填写本表，所填内容一经确定，一般不随意变动。

三、本表各部分如不够填写，可自行加页。

四、本表一式两份，指导教师一份（可以电子稿），所在系部一份（打印稿）。

一、课题来源 本课题来源于指导老师

二、题的国内外研究现状及水平、研究目标及意义（包括应用前景、科学意义、理论价值）以及主要参考文献 1.国内外研究现状及水平(1)目前，国内对门禁系统的研究已经从认识教育和试用阶段进入到了研发阶段，但在门禁系统的设计与制造过程中还有以下几点不足之处，主要表现为：(a)采用国外已有的集成模块，像读写器、门禁控制器、天线模板等；(b)对国外已有的系统进行仿造；(c)产品单

一、开发成本较高。(2)在技术方面，中国目前也有很多厂家，仿制国外优秀的门禁系统，主要的做法有两种，第一种是购买国外的门禁系统配件，如读写器、门控器等，再对其进行二次软硬件的设计。这种门禁系统的性能很好，能满足许多安全要求很高的场所，但是价格很高。第二种方法是，除了核心芯片购外，其余部件都是对国外优质产品进行研制。这种方式比较灵活，可以随时根据客户的要求增加门禁系统的功能，且价格也比较便宜。而在系统的结构方面，国内的门禁系统大多以控制器为核心构建的，门控器大多由国外企业研制。即门禁控制器先接收读卡器的信号，再根据信号来决定是否开门。(3)国外对IC卡的研究和应用较早，特别是在美国和欧洲，但在非接触式IC卡方面的研究使用也只是近几年的事。非接触式IC卡和读卡器的关键技术掌握在欧美国家和部分亚洲国家中，但真正形成大批量生产的厂家只有美国；德国、英国次之；日本、台湾、新加坡处于同一档次。当今世界上非接触式IC卡主流产品是Philips公司的Mifare技术，己经被制定为国际标准ISO/IEC14443 Type A标准。欧洲一些IC卡及读卡器制造商大都以Mifare技术为标准发展自己的IC卡事业。2.研究目标及意义 智能门禁系统是智能建筑楼宇自动化系统中的安全系统，作为一种新型现代化安全管理系统，门禁系统把自动识别技术和现代安全管理措施结合起来。在社会财富不断增长的今天，建筑物内的主要管理区、出入口、贵重物品的库房、设备控制中心、电梯口等重要部门的通道口都需要加强安全防护措施，这就需要开发出与之相对应的智能门禁系统，识别出入口人员的身份，对出入口进行控制。在我国Ic卡行业的发展起始于1993年左右，当时对Ic卡行业非常重视，高瞻远 瞩，国家大力发展我们自己的Ic卡事业，建立了“金卡工程”141。已成功开发出了我国自主版权的较大容量的存储卡和逻辑加密卡等，但是对于高端cPu卡和非接触Ic智能射频卡的制卡技术和相应的读/写卡设备的技术我们仍处于落后状态，极大的限制了我国Ic卡事业的发展，制约着我国“金卡工程”的实施，智能门禁控制系统在我国的使用还处于发展阶段。本系统能在打开电源并运行上位机后，能自动向下位机发送读卡命令，当有RFID卡进入到读卡器的读卡范围内时，则会自动读取卡序列号，并将卡序列号传送给上位机，上位机判断卡的有效性。若该卡是有效卡，系统会执行开门并在液晶上显示正确的信息；若该卡是非法卡，则会报警并显示错误的信息。本系统能够有效、方便、安全地控制重要场所的出入访问，具有可靠性高、保密性强、方便快捷等特点，但这部分还只是设计阶段没有真正的实现，该系统还需要在今后的工作中进一步的研究和改善。所以在仿真中简单的用一个开关按钮代替读卡器正确信号的输入。在本设计中仿真实现了密码输入模块：(1)针对于用按键输入密码，根据密码的正确与否来进行相应的操作；(2)管理员可以自行设定和修改密码；(3)防止密码被盗，输入密码错误次数超过3次则报警；(4)友好的人机界面；(5)输入正确的密码后，驱动开锁电路。3.参考文献 [1] 陈国栋.基于射频识别技术的门禁系统研究与设计[D].硕士论文长沙:中南大学,2005:15-36.[2] 黄菊生.基于智能IC卡的网络门禁系统设计与开发[D].硕士论文长沙:湖南大学,2003:69-95.[3] 游战清,李苏剑,张益强等.无线射频识别技术(RFID)理论与应用［M］.北京:电子工业出版社,2004:95-121.[4] 安静宇.基于非接触式IC卡门禁系统的设计［D］.西安科技大学,2006:12-45.[5] 康行健.天线原理与设计[M].北京:国防工业出版社,1998:65-73.[6] 韩瑜,焦小澄.高效的LCD模块显示程序设计方法[J].计算机工程与应用.2004，22(1):123-126.[7] 汤竞南,沈国琴.51单片机C语言开发与实例[M].北京:人民邮电出版社,2008:1-4,89-95.[8] 赵妍妮.I2C总线的单片机C语言实现及应用[J].微机发展,2001,12(4):172-174.三、研究的主要内容、研究方案及准备采取的技术路线、拟解决的关键问题（注：本部分内容必须详细填写）1.研究的主要内容 本设计采用AT89C52作为主控芯片，专用读卡器模块用来读射频卡的信息，当有卡进入到读卡器读卡的范围内时就会读取到相应的卡序列号，并根据得到的卡序列号做出相应的操作。但在PROTUES仿真中无法模拟读卡器，所以用了一个开关来代替正确信号的输入。若正确则开门，若不正确则报警并显示错误信息。本设计实现了自动、准确的识别卡序列号，对门禁系统起着重要的作用EEPROM采用AT24C04芯片，掉电后可以存储密码，从而保证了系统的安全性。人机交互通道部分采用了4×4矩阵键盘输入以及LCD1602标准字符型液晶显示。针对于用按键输入密码，根据密码的正确与否来进行相应的操作，管理员可以自行设定和修改密码，防止密码被盗，输入密码错误次数超过3次则报警；输出系统部分包括驱动开锁电路和报警电路；其中，在本系统设计中，驱动开锁电路用发光二极管表示，而报警电路则使用蜂鸣器。2.研究方案 本系统的主要电路包括：读卡器数据采集电路、串行E2PROM存储电路、LCD1602显示电路、串口通讯电路、报警电路、门控电路、键盘电路。硬件接口电路如图1所示。按键模块报警模块显示模块存储模块门控模块 图1硬件接口电路 AT89C52串口通信模块读卡器数据采集(1)数据采集：读卡器YHY502ATG通过天线读取RFID卡的数据，然后将数据传送出去。但这部分还只是设计阶段没有真正的实现，该系统还需要在今后的工作中进一步的研究和改善。所以在仿真中简单的用一个开关按钮代替读卡器正确信号的输入。(2)数据分析：AT89C52接收到数据后，将数据传送给AT24C04或上位机，AT24C04或上位机对数据进行分析，从而判断数据的有效性。(3)数据处理：针对数据的采集和分析的结果做出相应的处理，例如显示、报警、门控等。(4)密码输入模块：(a)针对于用按键输入密码，根据密码的正确与否来进行相应的操作；(b)管理员可以自行设定和修改密码；(c)防止密码被盗，输入密码错误次数超过3次则报警；(d)友好的人机界面；(e)输入正确的密码后，驱动开锁电路。(5)报警机制模块：当出现非法卡或输入的密码不正确时产生报警。3.拟解决的关键问题(1)系统总方案的论证(2)系统硬件设计(3)程序软件设计

四、已进行的科研工作基础和已具备的科学研究条件（包括已经取得的科研成果、已经完成的科学实验及调查研究、具备的主要仪器设备及资料与数据等），以及可行性分析 1.已进行的科研工作基础和已具备的科学研究条件 在大学期间，我们开设了单片机的课程，对整个单片机的控制比较熟悉，做过相关的单片机课程设计的实验，目前我校图书库里有很多较好的相关资料，在这个过程中我们查阅相关资料，文献，熟悉单片机的仿真软件环，具备相关科研工作基础与条件。近年来，门禁系统因其独特的优越性作为安全防范系统中的一个分支得到了飞速的发展和较广泛的应用。门禁系统之所以能在众多安防产品中脱颖而出，是因为它变以往安防产品(如闭路监控、防盗报警等)的被动安防方式为主动控制方式。射频识别技术是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，作为条形码的无线版本，RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点，其应用将给零售、物流等产业带来革命性变化。同时，经济水平的高速发展让人们越来越关心建筑内部的安全性。为了适应信息时代的需要，保证小区内部的安全性，满足用户当时的各种需求，智能门禁系统应运而生。智能门禁系统集计算机技术、电子技术、机械技术、磁电技术和射频识别技术于一体，使卡与锁之间实现完整“对话”功能，以智能卡来控制门锁的开启，开创了门禁管理的新概念，它不仅给管理者提供了更安全、更快捷、更自动化的管理模式，而且也给使用者带来了极大的方便。本文研究的基于射频识别技术的门禁系统就是这样的一种系统。2.可行性分析 我查阅了相关资料，也了解到目前已经具备进行这个实验的基础，并且实用性很强，很多人都进行过相关研究，这个实验是可行的。首先规划出了系统的硬件功能模块和软件功能模块，以及在此分析基础上设计出的具体的、可以满足本系统全部需求和要求的子模块，并在整个的设计中可以进行模块化设计，为以后的设计带来方便。所以此设计是可行的。

五、课题研究起止年限、任务安排、分阶段要求和预期结果 研究起止年限：2010年11月—2011年6月 本课题工作拟分为四个阶段：准备阶段、论文(设计)的研究、设计与论文撰写阶段、答辩阶段和归档总结阶段。课题进度安排： 第一阶段（2010年11月至2010年12月）查阅文献及资料，阅读外文资料并翻译，完成开题报告的相关工作 第二阶段（2010年12月至2011年2月）查阅资料，掌握各个电路模块的设计 第三阶段（2011年2月至2011年4月）灵活运用相关模块，并进行相关程序编写，调试，仿真对照分析 第四阶段（2011年4月至2011年6月）实验总结和论文撰写，论文PPT制作，准备答辩 预期结果：本系统有些模块还只是设计阶段没有真正的实现，该系统还需要在今后的工作中进一步的研究和改善。所以在仿真中简单的用一个开关按钮代替读卡器正确信号的输入。本系统的管理软件设计不完善，没有实现到多机互联等功能。

六、指导教师审查意见 指导老师签字： 年 月 日