基于ATT7022B高精度智能電表的設(shè)計(jì)

2 硬件系統(tǒng)構(gòu)成及主要模塊
2．1 系統(tǒng)基本原理
該系統(tǒng)主要以單片機(jī)STC89C51為控制核心。三相電壓電流通過電壓互感器，電流互感器轉(zhuǎn)換后，接入三相專用電能計(jì)量芯片ATT7022B實(shí)時(shí)采集變壓器的參數(shù)，通過SPI接口將采集的各種參數(shù)送入單片機(jī)STC89C5l；同時(shí)，單片機(jī)通過串口建立通信，將數(shù)據(jù)上傳到中心站，可以根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行開關(guān)量的采集。電能表的硬件設(shè)計(jì)分成數(shù)據(jù)采集計(jì)量模塊設(shè)計(jì)、主控制模塊(MCU)設(shè)計(jì)、電源模塊設(shè)計(jì)等3部分，如圖4所示。

2．2 存儲器的選擇
在電表中一個(gè)重要的問題就是數(shù)據(jù)的保存，數(shù)據(jù)的存儲不但要正確而且還要及時(shí)，如果檢測到的數(shù)據(jù)不能及時(shí)寫入存儲器或者是寫入錯(cuò)誤，都會使電能表的精度大為下降，在傳統(tǒng)的電子電表中，多采用電可擦除可編程存儲器(EEPROM)來保存。但是EEPROM速度慢，有10 ms的寫周期，掉電后必須有掉電檢測電路，這樣會使測到的數(shù)據(jù)不可靠，EEPROM的擦寫次數(shù)比較少，不能及時(shí)地輸入數(shù)據(jù)。鑒于EEPROM有以上的缺點(diǎn)，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用了鐵電存儲器FM3104，解決了上述問題。FM3104具有非易失性、擦寫次數(shù)多、速度快、功耗低的特點(diǎn)。鐵電存儲器與微處理器的接口電路設(shè)計(jì)如圖5所示，應(yīng)用本方案使硬件電路簡化，而且提高了精度。

2．3 系統(tǒng)的其它部分模塊
系統(tǒng)的其它部分主要有電源模塊、LCD液晶顯示和RS485接口模塊。系統(tǒng)內(nèi)部有許多功能模塊，需要多種不同電壓的直流電源供電，采用VAF505構(gòu)成電源模塊，為系統(tǒng)提供抗干擾性和可靠性的直流電源。為了達(dá)到好的顯示效果，采用北京青云公司生產(chǎn)的LCMl2864P中文液晶顯示模塊，該顯示模塊可實(shí)現(xiàn)漢字、ASCII碼、點(diǎn)陣圖形的同屏顯示，廣泛用于各種儀器儀表、家用電器和信息產(chǎn)品上作為顯示器件。RS485通信接口允許在簡單的一對雙絞線上進(jìn)行多點(diǎn)、主從式半雙工通信，它所具有的噪聲抑制能力、數(shù)據(jù)傳輸速率、傳輸距離以及可靠性等是其他標(biāo)準(zhǔn)所無法比擬的。本終端采用RS485總線與外部電能表進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表?？偩€驅(qū)動芯片選用SN65ALSl76D完成RS485通信收發(fā)功能。

3 軟件設(shè)計(jì)
采用模塊化設(shè)計(jì)思想，單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)主要包括主程序、初始化程序、ATT7022B復(fù)位程序、SPI通信程序、數(shù)據(jù)采集程序和數(shù)據(jù)發(fā)送程序。系統(tǒng)還包括3個(gè)中斷程序：ATT7022B異常判定中斷程序、定時(shí)中斷程序和串口通信中斷程序。

4 結(jié)束語
以STC89C51單片微處理器為核心，利用專用計(jì)量芯片ATT7022B的電能計(jì)量能力實(shí)現(xiàn)對有功、無功、視在功率、雙向有功和四象限無功電能，以及電壓和電流有效值、相位、頻率等電參數(shù)的準(zhǔn)確測量。電表的線路設(shè)計(jì)簡單、計(jì)量精度高。此電表目前已經(jīng)投入批量生產(chǎn)，運(yùn)行良好。