设计开发
三项复费率电能表设计
侯欣明
(沈阳工程学院辽宁沈阳110000)
数字投本与庆用
摘要：缓解高峰期用电繁张的局面，调整用电负荷面线,设计了一款基于51单片机的三相复赁率电能表。能够分三种费率，入个时段累计三相电能以达到制峰填的目的。同时其有RS一485抄表接口，仪表面板用户接口接受用户按键输入，支持倍单设置，以及辅助监测功能。完成了硬件电路及软件的设计
关键词：三相多费率51单片机估率设置中图分类号：TM933.4
文献标识码：A
文章编号:1007-9416(2016)02-0190-01
我国近年来正在大力推广多费率电价政策，这种电力计量制度能够有效调整用电负荷曲线，达到削峰填谷的目标。人们对于智能电表也提出了更高的要求，对于适用于预付费以及与计算机联网，
基至能用智能终端设备进行控制的智能电表的研究十分必要。 1系统方案设计
三相复费率电能表以单片机为核心，采用互感器直接变换外部电压和电流信号，通过专用电能计量芯片计算电能及其他辅助参数，而后通过微控制器对数据进行运算和显示。通过设置多个费率和时段达到前峰填谷的目的。总体框图如图1所示，多费率控制部件一般采用实时时钟芯片。实时时钟为系统提供了时间基准，而时段
的控制和管理则通过软件编程实现。 2三项复费率电能表主要模块设计
2.1电能参数采集模块
复费率电能表的额定电压和额定电流分别设为220V、5A，需采用电流互感器和电压互感器进行参数变换和电气隔离才能送到电能计量芯片中进行处理。电流互感器和电压互感器分别选择5A/ 2mA和220V/0.6V。采用ATT7026三相电能专用计量芯片进行电能计算。ATT7026既支持硬件校表又支持软件校表，本设计同时考虑了硬件校表和软件校表环节，为了增加校表的灵活性，在参数变换和输人电路部分采用了电阻网络校表的设计思想。
2.2主控模块
系统的控制任务由控模块来完成，选择C8051F单片机作为主控模块的核心。主控模块主要负责电能数据的格式化存储和计算，外围电路及芯片的初始化操作、模块之间的通信等。由ATT7026完成电能信号的采集，并以电能脉冲的形式存储。之后将数据冲送给单片机，单片机接收到此数据后需要进行两个面的处理：首先，判断当前时间所属时段，并将电能脉冲累计到对应的费率中去，这是三相复费率电能表的核心问题之一。其次，将脉冲数转换成以千瓦时为单位，以方便用户读取数据，单片机通过三线接口与DS1302时钟
LCD显示
人相 B相 Cm
A相 cm
电电思
波
收移日期：2015-12-25
ATT702
价 c8051f 单片机
D51302
用产换健换口
图1总体框图
芯片通信，通过SPI总线上与ATT7026通信，通过RS-485总线与PC 机通信完成复费率电能表内各种系统参数的设置、三相电能数据的上传及时钟校准等功能，通信双方采用Modbus协议，以证RS-485 通信的可靠性。充分利用的C8051F单片机的掉电保护功能。当执行一条"ORLPCON，#02H"的指令后，CPU即进人掉电工作方式，停止一些活动，仅对内部RAM供电，供电电压可低至2.3V，供电电流仅50微安。系统软件的一个重要工作是：当系统恢复供电后，掉电保护现场的恢复，包括判断是否发生掉电保护、数据是否依旧有效以及现场恢复等工作。
2.3时段控制模块
时段控制模块的硬件电路由DS1302实时时钟芯片及其外围电路组成，时段的划分以及判断算法基于RTC提供的日历功能[2]， DS1302实时时钟芯片为电能的分时段计量提供时闻基准，软件功能包括时段的划分、判断以及日历数据的查询与校准等。DS1302的引脚滑流充电功能使多费率电能表支持采用充电电池的实时时钟，实时时钟芯片采用可充电电池作为备份电源，并且具备高计量精度以及计时可靠性，配合系统软件完成电量的分时段计费功能。
2.4通信、用户接口与界面
用户与三项复费率电能表的交互主要通过用户按键及显示器来实现。软件循环查询用户的按键输人，检测到按键输人后根据按键的种类进行相关功能的设置和处理。三相复费率电能表包含电量历史查询键、时段查询键、倍率设置键和复位键四个用户按键。其中复位键由硬件响应，通过连接到C8051F单片机的复位引脚来实现。按键复位与上电复位的电路模块融合在一起。面另外三个用户按键单片机的I/O口相连，由软件负责判断是否有键被按下、邸个键被按下，并触发相应的键处理。电量的显示采用液品显示3,液品显示器功耗低、体积小、显示内客丰富，面且不需要外加驱动电路，简化了整个系统的硬件设计。以RS-485总线作为抄表接口，控制芯片 C8051单片机内部具有UART串口模块，只要正确设置申口寄存器并配合标准的485-232转换器就能通过PC机的串日与监控软件进行通信。除此之外，可以利用互联网技术，将三相复费率电能表与智能
整量设备相连，使用户可以方使的查询使用电量及资费情况。 3结语
设计了一款三相多费率电能表，在芯片选型时，在保证芯片的功能性及易操作性的基础上，尽量提高性价比，并且考虑了各个模块的抗干扰能力，本设计的特点主要体现在用户也可以通过智能手机等设备借助于移动互联网来浏览终端界面，进而查看家庭的用电
及资费情况。参考文献
[1]宋挚军.基于智能终端的配电网设备数据采集系统[J]农村电工， 2015(2).
[2]贺静丹.滕召胜温和，周良障.单相多功能电能表设计[J].电子测量与仪器学报,2011(01)
[3]王安洋,公茂法,码洁，等.基于430FE427的单相电能表的设计[J], 电子质量,2015(11).
作者简介：候欣明(1989一),女，河北唐山人,硕士,助理工程师，研究方向：模糊控制 190