基于CAN bus的脈沖電表設(shè)計(jì)

1. 引言

　　脈沖電表是目前電力系統(tǒng)用戶側(cè)較為常見的一種電子電量表計(jì)。對(duì)于遠(yuǎn)程電子抄表系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖表輸出脈沖的可靠、精確計(jì)量。本文研究探討了對(duì)于脈沖表可靠脈沖捕捉、脈沖計(jì)量，特別研究了脈沖電表信號(hào)輸出線路的斷線報(bào)警、掉電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等關(guān)鍵問(wèn)題，并對(duì)區(qū)域脈沖表群抄表需要的現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行了研究，提出用CAN總線為數(shù)據(jù)通信的脈沖電表群的模塊化解決方案。

　　2. 脈沖采集模塊設(shè)計(jì)

　　CH1脈沖采集的主要任務(wù)是對(duì)CH2 CH3脈沖電表輸出脈沖的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確計(jì)數(shù)，CH4是所有電量統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)。脈沖采集模塊CH5的好壞直接影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和CH6準(zhǔn)確性，因此在整個(gè)抄表系統(tǒng)中占據(jù)著CH7重要的地位。

　　2.1 脈沖采集板的結(jié)構(gòu)

　　采集板的具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要以單片機(jī)P87C591為核心，設(shè)計(jì)對(duì)8路電表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并可以將數(shù)據(jù)存入SEEROM中，另外帶有掉電保護(hù)及通信接口等模塊。

　　采集模塊配有電源斷電監(jiān)視、數(shù)據(jù)保護(hù)功能，當(dāng)監(jiān)測(cè)到掉電情況時(shí)，及時(shí)在掉電前進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，防止突發(fā)斷電導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。

　　2.2 脈沖采集模塊的硬件設(shè)計(jì)

　　根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，每個(gè)采集模塊完成8個(gè)電表的采集任務(wù)，需要占用單片機(jī)的8個(gè)I/O接口。單個(gè)經(jīng)過(guò)光電隔離的脈沖數(shù)據(jù)采集電路如圖2所示。

　　圖中D0為VCC保護(hù)二極管，R0為限流電阻，來(lái)保護(hù)光耦中的發(fā)光二極管。C10和R10組成RC低通濾波器，D10為鉗位二極管，處理尖峰類的干擾信號(hào)。R4和R5為分壓電阻。R3為上拉電阻，起限流作用。

　　電表輸出的脈沖信號(hào)采用的是5V直流電。經(jīng)濾波后，進(jìn)入光耦，然后電阻分壓到4V的電平信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)。通過(guò)單片機(jī)P87C591的P2口來(lái)對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行采集，在圖2中還可以看到由于是上接上拉電阻，所以使得光耦輸出脈沖波形與電表輸出脈沖波形剛好反向。

2.3 脈沖采集模塊的軟件設(shè)計(jì)