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基于单片机μPD78F0525的三相多功能电能表

2020-09-16 来源:好走旅游网
第29卷第11期电力自动化设备Electri(’PowerAutomationEquipmentV01.29No.I1Nov.2009III_l;■lIll____l●_______I_l・・・__●_●●_l_____・l_ll●・___・・l-_lI・l_l__・・l・・l______I●_Il__--_・●・・__I・__I@2009年11月基于单片机IxPD78F0525的三相多功能电能表陈金辉1,韩媛媛2。杜永3(I.华北保定电力职业技术学院电气工程系,河北保定071051;2.河北电力自动化研究所,河北保定071051;3.河北工业大学电气与自动化学院,天津300130)摘要:设计了三相复费率电能表检测和管理电力负荷。该表以An7022B数模混合电路为计量芯片,以NEC(I-LPD78F0525)单片机为CPU协调和控制系统各部件,实现了复费率电能计量、电能管理、事件记录、自动抄表等功能。阐述了CPU芯片的主要功能.及计量电路、日历及时钟电路、通信电路等的组成。电能表的软件系统包括程序数据结构模块、程序初始化与电表运行处理模块、事件分配查询管理处理模块及显示处理模块、通信处理模块、电量处理模块、时间与时段管理处理模块7大部分。所设计的电能表已在实验室完成校表工作.精度达到0.5级。关键词:电能表;电能管理;IxPD78F0525;A1r17022B;复费率中图分类号:TM933.4文献标识码:B文章编号:1006—6047(2009)11—0144—03当前,电能表不再是简单的电能计量,而是集计量、电能管理、事件记录、自动抄表功能于一体的高科技产品。现介绍基于NEC(斗PD78F0525)单片机与炬力计量芯片(ATr7022B)设计的复费率电能表,该表在性价比上具有很大的优势。15.5V);串行接口包括2通道的UARTEl,1通道的12C口。22.1I山PD78F0525搭建的硬件平台电表硬件结构电能表的功能越来越多.各个地区的技术要求IxPD78F0525简介电能表是计量收费产品.且需长期T作在复杂的环境下.维修维护的手续多、范围广、难度大,因此电能表的可靠性是设计首要考虑的问题。其次考虑到可扩展性.能够远程在线编程等功能.这就需要单片机具有一定的Flash与RAM的空间[1.31。基于以上考虑选取NEC(斗PD78F0525)为电能表的主CPU.其主要性能如下:a.指令最短时间可以在高速(0.1¨s的高速系统时钟的操作频率为20MHz)和超低速(122斗s的副系统时钟的操作频率为32.768kHz)之间改变;b.通用寄存器是8位×32个寄存器(8位×8个寄存器×4组):c.D78F0525有60Knash.3K的RAM,内部集成了8M的OSC:d.内置上电清零(POC)电路和低电压检测器(LVI);不同.而采用¨PD78F0525为电表的单片机可以轻松地完成这些功能。其硬件组成部分如图1所示[4-引。LCD显示模块HI£D驱动电流取样电压取样计量芯片Arrl7022BFE24C16EEPROM无功习i刍墨鋈掣豳嚯耍光耦隔离旧UPD78F0525|:■1时钟芯片I图1电能表的硬件结构Fig.1Hardwarestructureofelectricpowermeter2.2电表的CPU部分以斗PD78F0525为CPU实现系统各个部件协调控制、人机交互等重要功能f6-71。主系统时钟选用内部8M(外部8M可供选择)。副时钟信号采用由RX8025提供的32.768kHz方波.这样在省电模式下功耗比较小。单片机的IO口可控制其他模块的供电.如P7.7(CTLWE)口是EEP—ROM的电源控制脚.P0.2(VCT)口是外部时钟芯片的电源控制脚.P12.3(CTINL)1:3是LCD驱动的电源控制脚。P12.O(TXTW)检测外部电源是否掉电。2.3计量电路部分计量芯片采用ATF7022B数模混合电路芯片.要达到良好的计量效果。需采取一定的抗干扰措施川:e.内置看门狗定时器(使用内置的内部低速振荡时钟(240kHz)进行操作):f.内置时钟输出控制器:g.有7通道的定时器(钟表定时器/16位定时器/8位定时器/看门狗定时器);h.10位分辨率的A/D转换器(AVREF=2.3。收稿日期:2008—12—06;修回日期:2009—04—17万方数据 第11期陈金辉.等:基于单片机“PD78F0525的i相多功能电能表数字地和模拟地应在PCB板上大面积接在一起.不要区分模拟地与数字地.更不要在2个地之间接电感、电阻和磁珠等器件。大面积铺地不要铺到整流元件之前.电压采样的固定电阻下面不要铺地.做到强、弱电分开。芯片下面尽量不要走信号线。2.4日历及时钟部分时钟电路采用RX8025实时时钟芯片.内部集成了32.768kHz的石英品体振荡器.简化外围电路.并可根据需要自由设置以得到较高的频率[10]:同时集成有时钟和日历计数器:可选择24或12h显示模式。RX8025引脚及其外围电路图如图2所示[II-I..13。2.5通信电路部分在通信电路中[“].电能表有红外信道和RS一485VCM75l48914TESrNCSCLSDANCNCNCNCINTAINTB]13SDAT=l△E!l"苫lR努v.‘—堕1273尺。6VDD-7.Cz3llFOE———————C=)一SUBⅪCNDFOIjT图2日历及时钟电路Fig.2Calendarandclockcircuit通信信道。可按国标645G规约与上位机或手持红外设备通信,进行电表数据读取与修改。电路图见图3。V赂∞V(a)红外输入筏2Vsoc40j。62,A熊摆1[RO(b)红外输出图3通信电路Fig.3‰凸'V(RS-埘)RXDVceR掣瞬态电压抑制器SPMZ8—RS一485BG401-------1目2]菇""AB_●____●______-●_____-一(15~25)YS-301............J1..一瞬态电压G402Rm∞YS一301抑制器一Rs一485ASPMZ8(c)I峪一485通信部分(15~25)Communicationcircuit3txPD78F0525构成的电能表软件系统4结论以A,I]:7022B为计量心-44-"片.NEC单片机IxPD78F0525为核心CPU设计的i相付费率电能表,集计量、电能管理、事件记录、自动抄表等功能于一体.能充分满足分时计价的要求.达到国标对多功能电度表要求。所设计的电能表已在实验室完成校表实验.达到0.5级表的要求。参考文献:[1]崔光照,曹祥红,张华.基于MSP430单片机的智能型复费率单相电能表设计[J].微计算机信息.2006(5):21.23.CUIGuangzhao,CAOligentmulti・・rateXianghong,ZHANGmeter电能表的软件系统包括程序数据结构、程序初始化与电表运行处理、事件分配查询管理处理及显示处理、通信处理、电量处理115}、时间与时段管理处理7大部分模块.各个部分都有其特殊的任务。在电表系统中完成它们相应的功能。电能表的主程序流程图见图4。Hua.Designonofintel・Watt・-hourbasedMSP430singleehip[J].Micro-ComputerInformation,2006(5):21—23.[2]吴叶兰.廉小亲.电能计量芯片AT73C500在电子式电能表中的应用[J].仪器仪表学报,2004,25(4增刊):136.137,141.WUYelan,L1ANXiaoqin.ApplicationofenergyICAT73C500inelectronicenergymeter[J].ChineseJournalofSeientifieIn.strument,2004,25(4Supplement):136—137。141.(3]陈明荧.8051单片机课程设计实切I教材[M].北京:清华大学出版杜.2004.图4主程序流程图Fig.4Flowchartofmainprogram[4]张毅刚,彭喜源,谭晓昀,等.MCS一51单片机应用技术【M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社.1997.万方数据 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基于单片机μPD78F0525的三相多功能电能表

作者:作者单位:

陈金辉, 韩媛媛, 杜永, CHEN Jinhui, HAN Yuanyuan, DU Yong

陈金辉,CHEN Jinhui(华北保定电力职业技术学院,电气工程系,河北,保定,071051), 韩媛媛,HAN Yuanyuan(河北电力自动化研究所,河北,保定,071051), 杜永,DU Yong(河北工业大学,电气与自动化学院,天津,300130)电力自动化设备

ELECTRIC POWER AUTOMATION EQUIPMENT2009,29(11)

刊名:英文刊名:年,卷(期):

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