智能電度表控制系統(tǒng)的設(shè)計

題目：智能電度表控制系統(tǒng)的設(shè)計

一、大作業(yè)摘要

關(guān)于我設(shè)計的智能電度表控制系統(tǒng)，是我基于簡化電費繳納程序以及便利日常生活的理念，運用自動化、無線傳輸?shù)燃夹g(shù)所進行的一次革新設(shè)計。其自動化主要體現(xiàn)在兩個方面。一即自動計費\報警功能，根據(jù)用戶的用電情況自動計算本月費用，并對用電量及剩余費用進行顯示，使用戶隨時清楚用電狀況。并且，在此基礎(chǔ)上增加報警功能，及時提醒用戶剩余費用不足，避免突然停電帶來的不便。二即自動斷電功能，當(dāng)用戶用電額度超過設(shè)定額度一定數(shù)值后，系統(tǒng)將會自動停止供電。此功能能夠減少人工使用，進而降低成本，達(dá)到利益的最大化。再者，為了開發(fā)出智能電度表控制系統(tǒng)更大的使用價值，當(dāng)剩余費用低于某個預(yù)先設(shè)定值時，系統(tǒng)開起自動報警功能，同時，它會自動給用戶預(yù)留手機號碼發(fā)送繳費提醒短信。脫離了一般電度表需要人工主動查閱用電情況的局限，進入了高度自動化，徹底擺脫人工成分的革新領(lǐng)域。二、設(shè)計的背景、目的和意義1、不需要人工抄表，有利于現(xiàn)代化管理。IC卡電表的使用避免人工抄表上門收費給客戶帶來的諸多不便，且歷史購電數(shù)據(jù)均可以保存，便于客戶查詢。2、充分體現(xiàn)了電力的商品屬性。實行先買電后用電，客戶可以根據(jù)自己的實際需要有計劃地購電、用電，不會因欠費而發(fā)生滯納金，增加不必要的開支。3、解決了收費難的問題。能很好地解決零散居民客戶、臨時用電客戶、經(jīng)常欠費客戶的收費問題。4、預(yù)購電量;IC卡傳遞數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)回讀，包括：回讀總電量，剩余電量，表內(nèi)累積購電量，總購電次數(shù)等信息。5、超負(fù)荷報警斷電、剩余電量報警，提醒用戶及時購電。四、確定輸入和輸出變量輸入信號：clock時鐘，reset復(fù)位，shuaka刷卡輸出信號：baojing報警，smg_out數(shù)碼管8位輸出，smg_en數(shù)碼管四位輸出4位使能數(shù)碼管控制選擇四個數(shù)碼管哪個輸出，8位數(shù)碼管控制輸出數(shù)據(jù)，選通時，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感。三、設(shè)計任務(wù)及要求接受到輸入信號后，能夠自動開始計費。在余額不足10元時，能夠報警通知用戶。在已經(jīng)欠費10元時，會自動切斷電源停止供電。按下復(fù)位鍵時，自動回歸初始狀態(tài)。六、輸入和輸出變量對應(yīng)部件說明inputclk;//時鐘信號inputreset;//復(fù)位信號，接可以按下去的按鍵inputshuaka;//刷卡信號，接上下扳動的按鍵outputbaojing;//報警信號，0--報警，1--不報警output[7:0]smg_out;//數(shù)碼管8位段選輸出output[3:0]smg_en;//數(shù)碼管4位片選輸出數(shù)碼管為共陽極動態(tài)數(shù)碼管五、確定輸入狀態(tài)clock時鐘接時鐘振蕩器shuaka高電平開始工作reset低電平需恢復(fù)時才接高電平七、整體設(shè)計框圖state1:初始狀態(tài)（斷電）state2:工作狀態(tài),計費state3:余額不足10報警狀態(tài)state4:余額為-10停止工作state5:刷卡重新進入工作，接上次度數(shù)記錄八、狀態(tài)機設(shè)計（狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖）input1:刷卡state1:斷電狀態(tài)input2:余額小于10state2:計費工作狀態(tài)others:按下reset鍵state3:報警狀態(tài)input1丨input2:余額小于-10元九、方案論證方案1：基于verilog原理實現(xiàn)方案2：基于單片機原理實現(xiàn)確定選擇方案1，理由是verilog語言簡便，使用Verilog描述硬件的基本設(shè)計單元是模塊，將復(fù)雜的功能模塊劃分為低層次的模塊，提高效率。十、狀態(tài)機設(shè)計（狀態(tài)編碼）modulecontrol(clk,reset,shuaka,smg_out,smg_en,baojing);inputclk;//時鐘信號inputreset;//復(fù)位信號，接特別高的按鍵inputshuaka;//刷卡信號，接扁一點的按鍵outputbaojing;//報警信號，0--報警，1--不報警output[7:0]smg_out;//數(shù)碼管8位段選輸出output[3:0]smg_en;//數(shù)碼管4位片選輸出regr_baojing;//報警寄存器regis_en;//內(nèi)部使能信號parametert1ms=50000;//計時1ms，50Mhz時鐘下,,,,(1/50M乘上t1ms=0.001)parametert1s=500;//計時500ms,50Mhz時鐘下parametersmg_en1=4'b0111;//使能數(shù)碼管1parametersmg_en2=4'b1011;//使能數(shù)碼管2parametersmg_en3=4'b1101;//使能數(shù)碼管3十、狀態(tài)機設(shè)計（狀態(tài)編碼）reg[15:0]count_1ms;//1ms計時always@(posedgeclkornegedgeresetornegedgeshuaka)beginif(!reset||!shuaka)count_1ms<=0;elseif(count_1ms==t1ms)count_1ms<=0;elsecount_1ms<=count_1ms+1'b1;endreg[9:0]count_1s;regclk_ge;//500ms計時always@(posedgeclkornegedgeresetornegedgeshuaka)beginif(!reset||!shuaka)十、狀態(tài)機設(shè)計（狀態(tài)編碼）parametersmg_en4=4'b1110;//使能數(shù)碼管4parametersmg_xiaoying=4'b1111;//讓數(shù)碼管消影reg[7:0]smg_data[9:0];//將4位1轉(zhuǎn)換成數(shù)碼管的8位1.initialbeginsmg_data[0]=8'h03;//數(shù)碼管的編碼，對應(yīng)數(shù)字0-9,和小數(shù)點（代表負(fù)號）smg_data[1]=8'h9f;smg_data[2]=8'h25;smg_data[3]=8'h0d;smg_data[4]=8'h99;smg_data[5]=8'h49;smg_data[6]=8'h41;smg_data[7]=8'h1f;smg_data[8]=8'h01;smg_data[9]=8'h09;smg_data[10]=8'h02;smg_data[11]=8'h9e;end十、狀態(tài)機設(shè)計（狀態(tài)編碼）ge<=0;clk_shi<=1;endelseif(is_en)beginge<=ge+1'b1;clk_shi<=0;endcase(ge)4'b0000,4'b0010,4'b0100,4'b0110,4'b1000:clk_bai<=0;4'b0001,4'b0011,4'b0101,4'b0111,4'b1001:clk_bai<=1;endcaseendendreg[3:0]ge;//計時器的個位顯示用電量顯示十、狀態(tài)機設(shè)計（狀態(tài)編碼）begincount_1s<=0;clk_ge<=0;endelseif(count_1s==t1s)begincount_1s<=0;clk_ge<=1;endelseif(count_1ms==t1ms)begincount_1s<=count_1s+1'b1;clk_ge<=0;end十、狀態(tài)機設(shè)計（狀態(tài)編碼）regclk_bai;always@(posedgeclk_shiornegedgereset)beginif(!reset)shi<=0;elseif(shi==4'd9&&is_en)shi<=0;elseif(is_en)shi<=shi+1'b1;endreg[3:0]bai;//計時器的百位顯示余額顯示regclk_qian;always@(posedgeclk_baiornegedgeresetornegedgeshuaka)begin十、狀態(tài)機設(shè)計（狀態(tài)編碼）endreg[3:0]ge;regclk_shi;//計時器的十位顯示用電量顯示always@(posedgeclk_geornegedgereset)beginif(!reset)beginge<=0;clk_shi<=0;clk_bai<=0;endelsebeginif(ge==4'd9&&is_en)begin十、狀態(tài)機設(shè)計（狀態(tài)編碼）if(!reset||!shuaka)beginbai<=4'd0;clk_qian<=0;endelseif(bai==4'd0)beginif(qian==4'd0)bai<=4'd1;elsebai<=4'd9;clk_qian<=1;endelsebegin十、狀態(tài)機設(shè)計（狀態(tài)編碼）clk_qian<=0;if(qian==4'd10)bai<=bai+1'b1;elsebai<=bai-1'b1;endendreg[3:0]qian;//計時器的千位顯示余額顯示always@(posedgeclk_qianornegedgeresetornegedgeshuaka)beginif(!reset||!shuaka)qian<=4'd6;elseif(qian==4'd0)qian<=4'd10;else十、狀態(tài)機設(shè)計（狀態(tài)編碼）if(qian==4'd10)qian<=4'd11;elseif(qian==4'd11)qian<=4'd6;elsebeginqian<=qian-1'b1;endendreg[7:0]r_smg_out;//數(shù)碼管顯示程序reg[3:0]i;reg[3:0]rsmg_en;reg[9:0]count;regis_en2;always@(posedgeclkornegedgereset)十、狀態(tài)機設(shè)計（狀態(tài)編碼）beginif(!reset)count<=0;elseif(is_en2)count<=count+1'b1;elsecount<=0;endalways@(posedgeclkornegedgereset)beginif(!reset)beginrsmg_en<=4'hf;r_smg_out<=8'hff;i<=0;十、狀態(tài)機設(shè)計（狀態(tài)編碼）is_en2<=0;endelsecase(i)//每一個數(shù)碼管的掃描都分為4步，1.消影，2.輸出數(shù)據(jù)位，3.使能對應(yīng)的數(shù)碼管，4.延遲，消影4'd0:beginrsmg_en<=smg_xiaoying;i<=i+1'b1;end4'd1:if(count==10'd50)beginr_smg_out<=smg_data[ge];i<=i+1'b1;is_en2<=0;endelseis_en2<=1;4'd2:beginrsmg_en<=smg_en1;i<=i+1'b1;end4'd3:if(count==10'd1023)beginr_smg_out<=8'hff;i<=i+1'b1;is_en2<=0;endelseis_en2<=1;4'd4:beginrsmg_en<=smg_xiaoying;i<=i+1'b1;end十、狀態(tài)機設(shè)計（狀態(tài)編碼）4'd5:if(count==10'd50)beginr_smg_out<=smg_data[shi];i<=i+1'b1;is_en2<=0;endelseis_en2<=1;4'd6:beginrsmg_en<=smg_en2;i<=i+1'b1;end4'd7:if(count==10'd1023)beginr_smg_out<=8'hff;i<=i+1'b1;is_en2<=0;endelseis_en2<=1;4'd8:beginrsmg_en<=smg_xiaoying;i<=i+1'b1;end4'd9:if(count==10'd50)beginr_smg_out<=smg_data[bai]-1'b1;i<=i+1'b1;is_en2<=0;endelseis_en2<=1;4'd10:beginrsmg_en<=smg_en3;i<=i+1'b1;end4'd11:if(count==10'd1023)begin十、狀態(tài)機設(shè)計（狀態(tài)編碼）elseis_en2<=1;4'd12:beginrsmg_en<=smg_xiaoying;i<=i+1'b1;end4'd13:if(count==10'd50)beginr_smg_out<=smg_data[qian];i<=i+1'b1;is_en2<=0;endelseis_en2<=1;4'd14:beginrsmg_en<=smg_en4;i<=i+1'b1;end4'd15:if(count==10'd1023)beginr_smg_out<=8'hff;i<=i+1'b1;is_en2<=0;endelseis_en2<=1;endcaseend十、狀態(tài)機設(shè)計（狀態(tài)編碼）regis_en3;