臺灣博碩士論文加值系統

目前在台灣一般家庭進行家庭用電節約時，大多只能依據台灣電力公司之請款單上的用電度數來了解用電情形，如此的節電成效並不理想，要做到有效的用電管理，不僅僅是針對家庭整體用電，更要了解到家庭中每一項家電設備的電力消耗情形，如此一來才能藉由調整電器設備的使用習慣，有效的遏止電力的浪費。
本論文主要是針對家庭用電管理的需求，設計一個智慧型的家庭電力監控系統。本研究中使用盛群半導體所生產8位元快閃型微控制器 HT46F49E 做為核心，結合高精確度的電能偵測晶片 ADE7755 來擷取及運算使用的電力數據；從 LCD介面的即時顯示，使用者可以經由按鍵輸入來選擇欲顯示之電力數據，藉此來了解電力使用情形並加以調整家電使用的狀況，以達到節約能源的目的。最後再將本套電力監控系統與市售數位式功率錶進行比較，加以驗證數據之準確性。透過電力量測數據驗證，除在使用低功率電器時會有些微的誤差之外；研究所提出的電力監控系統在功率量測誤差均低於0.5%；電壓量測誤差則在1%左右。

Most household supervisor showed only the energy data on the electricity bill to how the energy wasted. However, this power saving approach is not effective enough. The effective power management requires users to understand not only the total power consumption of the household, but also the power consumption of each electric appliance in the household. From the knowledge of how much power wasting of all electric appliances, we can really change the habit for using electric appliance and effectively to avoid wasting power.
Based on the power management demands of normal households, this thesis proposed an intelligent household power monitoring system. This system was configure to HT46F49E, which is a flash-type 8-bit MCU produced by Holtek Cop., and ADE7755, a high-precision energy meter IC, to capture and compute energy data. A LCD was attached on the system to show an immediately energy usage statistical information. We could through buttons and select the type of data to display and to know the overall power conservation for saving power. Furthermore, for verifying the accuracy of this system, to compare with other digital power meter is essential. Through examining, we find that the energy supervisor has little error under lower-watt household appliances. Meanwhile, the measurement of power is with less than 0.5 percent margin of error and the measurement of voltage is with less then 1 percent margin of error.

論 文 摘 要 I
ABSTRACT II
誌 謝 III
目 錄 IV
表 目 錄 VI
圖 目 錄 VII
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究目的 2
1.3 論文架構 3
第二章 相關研究工作與傳輸協定介紹 4
2.1 先進電錶系統 4
2.2 電能偵測設備 5
2.2.1 智慧型電錶 5
2.2.2 電力品質分析儀 6
2.2.3 瓦時計 6
2.3 自動讀錶系統 8
2.4 電能管理系統 8
2.5 再生能源 8
2.6 傳輸協定介紹 9
2.6.1 I2C介面介紹 9
2.6.2 SPI 介面介紹 11
第三章 系統架構與軟體開發環境 12
3.1 系統架構 12
3.2 電錶模組 14
3.3 控制模組 15
3.4 軟體開發環境 16
第四章 硬體電路設計與軟體開發 17
4.1 電錶模組 17
4.1.1 電能偵測電路設計 18
4.1.2 電壓偵測電路設計 23
4.1.3 類比轉數位電路設計 24
4.1.4 繼電器電路設計 26
4.1.5 電源電路 28
4.2 控制模組 30
4.2.1 LCD顯示電路設計 32
4.2.2 輸入/輸出埠擴充電路設計 33
4.2.3 即時時鐘電路設計 35
4.3 軟體設計方法與流程 38
第五章 研究成果與分析 43
5.1 系統成果展示 43
5.2 電能數據測試 46
5.3 繼電器電路測試 48
5.4 SPI 介面訊號量測 50
第六章 結論與未來展望 52
6.1 結論 52
6.2 未來展望 53
參考文獻 54
附錄 微處理器內部程式 57

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