單片機實現(xiàn)分時計費智能電度表

引言

　　分時計費智能電度表正是適應(yīng)分時計費用電制度的一種新穎的單片機化智能電能計量產(chǎn)品。它既保留了原有三相/單相電度表的主要功能，又增加了分時計算用電量和電費的功能。該方法對于解決用電負(fù)荷量不平衡問題，充分發(fā)揮現(xiàn)有的發(fā)電能力，可以起到相當(dāng)重要的作用。

　　1 智能分時計費電度表的結(jié)構(gòu)原理

　　本智能電度表在保持現(xiàn)行三相/單相電度表作為電量計量標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，僅僅通過在表盤上打一個很小的光電檢測孔，從而使表盤每轉(zhuǎn)一圈都給出一個脈沖信號，然后經(jīng)過放大和整形后，將此脈沖信號作為單片機外部計數(shù)脈沖的輸入信號。

　　一般情況下，該智能分時計費電度表可以由兩部分組成。第一部分是原有的三相/單相電度表，該部分仍可單獨作為電量計量系統(tǒng)使用，也就是說，表盤每轉(zhuǎn)一圈，經(jīng)過齒輪傳動，由機械式計數(shù)器顯示出用電度數(shù)，這一原有的功能保持不變;第二部分是新增加的單片機系統(tǒng)，主要是將表盤所轉(zhuǎn)圈數(shù)這一信號，以計數(shù)脈沖的形式由T0輸入，然后根據(jù)定時計費用電制度的規(guī)定，對這一信號進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，從而給出用戶各用量計費期的用電度數(shù)，再按分時計費價格標(biāo)準(zhǔn)直接算出用戶的電費。分時計費智能電度表的設(shè)計原理結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　2分時計費的實現(xiàn)

　　利用這種智能電度表對用電度數(shù)進(jìn)行記錄是很容易實現(xiàn)的，它的技術(shù)難點在于將用電度數(shù)按不同的計費期(高、中、低峰期)分開，以便分別乘上不同的單價后求出用戶總的電費。解決這一難題的關(guān)鍵在于，要有一個絕對的時間標(biāo)準(zhǔn)。

　　本設(shè)計使用一片可編程定時器來作為智能電度表的時間基準(zhǔn)。所謂絕對的時間標(biāo)準(zhǔn)，指的是，即使在停電的情況下，電度表不轉(zhuǎn)，無脈沖信號給出，定時器也必須照常運轉(zhuǎn)。否則，如果停上幾小時的電，定時器也跟著停止幾小時不工作的話，將可能把低峰期誤認(rèn)為高峰期……，從而打亂整個分時計費系統(tǒng)。由于停電是經(jīng)常發(fā)生的，所以實用的分時計費智能電度表必須帶有備用電源。 停電期間，智能電度表的處理過程是這樣的：當(dāng)檢測到即將發(fā)生斷電信號時，可通過INT1中斷單片機，在其中斷服務(wù)子程序中置位PCON的IDL位，使單片機進(jìn)入空閑操作狀態(tài)，同時接入備用電源。再將備用電源切換到外部定時器上，使定時器不停止工作。而在停電期間，如果設(shè)定的定時時間已到，即某個計費期到，定時器INT0將發(fā)出中斷請求信號，由于INT0編程為高優(yōu)先級中斷，INT1為低優(yōu)先級中斷，因此，并在INT1的中斷期間，仍能響應(yīng)INT0的中斷請求，使單片機結(jié)束空閑操作狀態(tài)，在INT0的中斷服務(wù)子程序中結(jié)算某個計費期的電費。所以，利用單片機的空閑操作狀態(tài)，一方面可在停電期間減少備用電源的消耗;另方面，結(jié)算電費的工作也可以照常進(jìn)行，而不受絲毫的影響。計算結(jié)束后，仍可使單片機回到空閑操作狀態(tài)，并等待電網(wǎng)電壓的恢復(fù)。

　　為了區(qū)分高、中、低峰3段不同的計費期，可在INT0的中斷服務(wù)子程序中設(shè)置一個可移位的標(biāo)志，每次中斷移位一次，3次為一循環(huán)，即移位3次后返回初值位置。這樣，由標(biāo)志所在的位置，就可判斷出系統(tǒng)處于哪段計費期，從而轉(zhuǎn)入相應(yīng)的電費結(jié)算子程序。