基于ARDUINO的低功耗电表封签系统的设计
摘要：目前中国的一个用电收费的流程是先使用电量然后会有专门的人员来进行抄电表用了多少电然后进行统计再每家每户去收取电费。然而现在这种传统的抄表收费的流程就显得效率有点慢会给很多居民用户带来诸多的不变。而且为了能够适应现代高速发展的社会就需要对使用电表的用户既能安全方便合理的用电又能方便对用户使用的电量进行统计。所以我们设计出一款使用arduino单片机低功耗的功能从而作为一个终端，每个电表的封签系统都有一个cc1101的无线短距离通信模块会把这个电表的信息传送给arduino终端。因为每个电表的封签系统的传输数据通信的功能不会实时的传输数据而是没隔一段时间进行通讯发送一次数据，这个时间间隔可以根据不同的地方区域进行不同的设置。
关键字：arduino；低功耗；电表；封签
ARDUINO-based low-power meter seal system
Abstract: With the substantial increase in the level of the national economy, people's living standards and quality of life are also greatly improved. This corresponds to the increasing demand for electric energy. And currently, China is one of the countries with the largest population and land area in the world. Therefore, the demand for electricity for each household is different. Therefore, each household must have a meter to measure the amount of electricity used by the household. How many. Then this also brings some security issues. Some lawbreakers will attempt to modify the meter's display power to steal electricity. Therefore, the safety issue of thousands of meters in the country is a very big safety issue. So we designed a function that uses the low power consumption of arduino MCU as a terminal. Each meter sealing system has a cc1101 wireless short-range communication module that will send this meter information to the arduino terminal. Because the function of transmitting data communication of the sealing system of each meter does not transmit data in real time but does not send data once during a period of time, this time interval can be set differently according to different local areas.
Keywords: arduino; Low power consumption; electricity meter; seal
第一章 绪论 3
1.1 研究背景 3
1.2 电表的发展现状及趋势 4
第二章 方案设计 4
2.1 设计内容和目的意义 4
2.1.1 设计的目的 4
2.1.2 设计的意义 5
2.2 系统框图的设计及说明 5
2.2.1 设计过程 5
2.2.2 框图 6
第三章 硬件电路结构的设计 6
3.1 单片机 7
3.1.1 主控芯片的选型介绍 7
3.1.2 单片机控制电路设计 9
3.2 无线模块 9
3.2.1 无线模块的选型介绍 9
3.2.2 无线模块电路设计 10
3.3 DTU模块 11
3.3.1 DTU模块的选型介绍 11
3.4 显示模块 11
3.4.1 显示模块的选型介绍 11
3.4.2 显示模块电路设计 13
3.5 报警模块 13
3.5.1 报警模块的选型介绍 13
3.6 arduino低功耗处理 14
第四章 软件系统设计 16
4.1 arduino单片机开发环境介绍 16
4.2 程序流程图设计及说明 17
4.2 主程序设计 18
第五章 调试 20
第六章 总结致谢 20
参考文献 21
第一章 绪论
1.1 研究背景
目前中国的一个用电收费的流程是先使用电量然后会有专门的人员来进行抄电表用了多少电然后进行统计再每家每户去收取电费。然而现在这种传统的抄表收费的流程就显得效率有点慢会给很多居民用户带来诸多的不变。而且为了能够适应现代高速发展的社会就需要对使用电表的用户既能安全方便合理的用电又能方便对用户使用的电量进行统计。随着国民经济水平的大幅度的提高人们的生活水平和生活质量也是大大的提高所以这也就对应着人们对电力能源的需求也是越来越多。而且目前中国是世界上人口和国土面积最多的国家之一所以每家每户的用电的需求量是不同的所以就对应的每家每户都要有一个电表来计量本家所使用的电量是多少。随着社会的进步经济的不断发展科学技术也一直在不断的发展，电力系统已经成为一个国家的重要的基础设施之一，因为现在人们不管是工作还是生活都是少不了电力来提供能量。然后这也带来一些安全性的问题有一些不法分子会企图来修改电表的显示电量来盗取电。所以全国成千上万的电表的安全问题就是一个非常大的安全问题。
近十几年以来我们家庭使用的电表的类型都是机械式的电量记录表。而且机械电表的缺点也是很明显的因为是机械电表所以很容易就会被人打开近篡改电表电量的数据，所以这个时候就需要有一种能够安全锁住电表的封签。当给家庭用户安装上电表之后就给每一个电表贴加封签从而确保每个家庭电表的安全和完整性由于电表的结构的原因这十几年中不得不用人工来进行抄电表才能知道家庭用户使用的电量，。如果有不法分子想要改变电表里面的数据就势必要打开电表但是打开电表就必须把电表的安全措施封签进行破坏才能进行对电表篡改数据。这种封签的安全措施也是增加了电表的安全性。当封签被破坏后当抄表人员进行抄表的时候就会发现电表有可能被打开数据被篡改。这是传统电表封签的一个作用但是伴随着现代科技高速发展，传统标签由于结构和标识方面都是做的比较简单已经很难适应现代社会。因为以现有的技术完全可以再造一个完全一模一样的标签从而蒙骗抄表人员。出现这种状况的原因就是传统封签的结构简单易于仿制。而且如果电所的抄表人员和外人进行勾结盗取国家用电在使用传统的电表封签也是很难发现和识别的所以这个时候传统的电表封签很难适应现在的社会。所以就需要一种智能化的电表的封签系统来进行操作管理，每个电表进行出厂安装之前都用智能的电表封签系统进锁住确保其安全性并记录下每个智能电表封签系统的ID号方便识别操作。当有不法人员想要篡改电表的数据就会破坏到智能电表封签的系统当电表封签系统被破坏之后就会把破坏的电表的ID信息通过无线传输模块进行传送到远处的终端上。
1.2 电表的发展现状及趋势
国内的电表系统经过这几年的高速发展已经越来越完善，而且电表的发展也是越来越趋向于电子化智能化的方向。也即是要摆脱过去十几年的人员手工进抄表的现状，因为由人工进行抄表然后结算电表费用存在很多的不可控制的因素。首先每个抄表人员的素质和抄的精准性和无误性都是很难进行判定的。所以我国发展智能化电子式的电表是很有必要的一个方向，而且现在我国的电表根据其结构的不同大体可以分为机械和电子结合式的电表还有一种就是完全是由电子结构的电表。机械结构和电子相结合的电表实质上还是在原有的机械结构计费的基础上添加了一些电子附近使其能够完善其所需要的一些功能。这种机械结构和电子结构相结合的电表一方面能够增加其安全性另一方面方便电表的安装和使用。而且现有的机械结构和电子结构相结合的电表大多数都是由传统的老的机械电表改装而成。这是因为中国这么多人而且地域又广而且每个地区的经济发展又不是很均衡所以一时间很难全部普及智能化电子式的电表所以就需要一步步来对机械电表进行电子改装。
参考文献
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