摘要：设(she)计(ji)了(le)一种基(ji)于MSP430F149的(de)35mm导轨(gui)式(shi)三相(xiang)电能(neng)表，该系统介绍(shao)了(le)应运单片(pian)机+计(ji)量芯(xin)片(pian)采样平台(tai)实现电能(neng)表的(de)终端计(ji)量的(de)设(she)计(ji)，该设(she)计(ji)具有体积小、精(jing)度高、可靠(kao)性好以及安装方便(bian)等(deng)优点，还可用RS485通讯接口与上位(wei)机实现数据交(jiao)换。
关键字：导轨式；三相(xiang)电能表(biao)；计量(liang)芯片
0 引言
目前，随着(zhe)数(shu)字化、智能(neng)化的(de)迅速发展，一(yi)般的(de)壁挂式电表(biao)因其硬件平台(tai)的(de)限制, 不能(neng)够很好的(de)实现(xian)信(xin)息化、网络(luo)化，并且还(hai)存在效率低下、精度不高以(yi)及安装复杂等(deng)缺(que)点。
该电(dian)能表设(she)计(ji)采(cai)用(yong)DIN35mm导(dao)轨式安(an)装结(jie)构(gou)、LED显示(shi)、测量(liang)(liang)电(dian)能以(yi)及其它电(dian)参量(liang)(liang)，可进行时钟、费率(lv)时段等(deng)的参数设(she)置以(yi)及电(dian)能脉冲输出(chu)，RS485通讯使得(de)电(dian)能表进行组网(wang)管理得(de)以(yi)实现，并且广泛(fan)应用(yong)于(yu)厂(chang)矿、企业(ye)、商业(ye)、部(bu)队(dui)、及广电(dian)等(deng)终端用(yong)户。
1 硬件设计
35mm导轨式三(san)相电(dian)能表由钜泉(quan)光电(dian)公司的单芯片计(ji)量(liang)集(ji)成电(dian)路ATT7022E设(she)计(ji)完成的。其(qi)硬(ying)件设(she)计(ji)包括(kuo)电(dian)源设(she)计(ji)、围绕ATT7022E的采样电(dian)路设(she)计(ji)、通讯电(dian)路设(she)计(ji)，CPU及其(qi)它(ta)相关电(dian)路等的部分设(she)计(ji)。其(qi)系统框(kuang)图(tu)如图(tu)1所示(shi)。
图(tu)1 系统框图(tu)
1.1电(dian)源电(dian)路(lu)部分
电(dian)(dian)源(yuan)(yuan)设(she)计采(cai)用线性电(dian)(dian)源(yuan)(yuan)，包(bao)扩(kuo)两部分：MCU及其相(xiang)关部分电(dian)(dian)源(yuan)(yuan)电(dian)(dian)路(lu)和RS485通讯部分电(dian)(dian)路(lu)。此电(dian)(dian)源(yuan)(yuan)电(dian)(dian)路(lu)是一(yi)种标准的设(she)计电(dian)(dian)源(yuan)(yuan)电(dian)(dian)路(lu)，包(bao)括(kuo)降(jiang)压、整(zheng)流、稳压、滤波四(si)个环节(jie)。设(she)计中考虑有过压、过流保护电(dian)(dian)路(lu)，以(yi)使电(dian)(dian)源(yuan)(yuan)模(mo)块具有很好的可(ke)靠性、稳定性。
; 1.2计量芯片采样电(dian)路部分(fen)
计(ji)量芯片采(cai)(cai)样电路主要包括(kuo)电压采(cai)(cai)样通道设计(ji)和电流采(cai)(cai)样通道设计(ji)。
电(dian)(dian)压采样通(tong)道(dao)设计(ji)采用分压电(dian)(dian)路，通(tong)过(guo)一个柱(zhu)形精(jing)密电(dian)(dian)阻分压取(qu)样网络把(ba)输入电(dian)(dian)表的(de)电(dian)(dian)压信号(hao)衰减到合适(shi)的(de)范围，经过(guo)抗混叠滤波后，再接入计(ji)量(liang)芯(xin)片电(dian)(dian)压采样通(tong)道(dao)。
电流采样(yang)通道设计采用电流互(hu)感器实(shi)现，线路电流流进高精度电流互(hu)感器进行(xing)耦合，经取样(yang)电阻取样(yang)后，变为一个(ge)合适量程的小(xiao)信号，经过(guo)抗(kang)混叠滤波后，再接入(ru)计量芯片电流采样(yang)通道。
由电流互(hu)感器或其他元器件(jian)引起的误差可(ke)通过各校表寄存器纠(jiu)正。
1.3通讯(xun)电路部分
该电能表(biao)采用标准(zhun)的RS485通(tong)讯(xun)信道，通(tong)讯(xun)协议为(wei)MODBUS-RTU规(gui)约。启动后从站电能表(biao)为(wei)接收状态，采用中断方(fang)式进行数(shu)据(ju)(ju)(ju)接收，当接收数(shu)据(ju)(ju)(ju)满足(zu)规(gui)约条件并校验正确(que)后，采用中断方(fang)式进行数(shu)据(ju)(ju)(ju)回送。通(tong)讯(xun)操作包括读数(shu)据(ju)(ju)(ju)、写数(shu)据(ju)(ju)(ju)和校验数(shu)据(ju)(ju)(ju)三(san)种。
1.4时钟模块电(dian)路部分
时(shi)钟模块采用(yong)DS1302芯片进行设计，通过按键或(huo)通讯(xun)可实时(shi)查询时(shi)间，其包括年事(shi)件、月事(shi)件、时(shi)事(shi)件、分(fen)事(shi)件、秒事(shi)件，根据不同(tong)的时(shi)间片可执(zhi)行不同(tong)的任(ren)务，如(ru)时(shi)段(duan)费率检测、数(shu)据冻(dong)结转存检测等。
1.5显示(shi)模块电路部分
显(xian)示采用30×4段3.3VLCD段码液(ye)晶，通(tong)过HT1621B液(ye)晶驱动芯片(pian)与MCU连接，可(ke)简(jian)化电路(lu)，节(jie)约单片(pian)机I/O口，通(tong)过MCU控制液(ye)晶显(xian)示，提供丰富的人机接口界面信息(xi)。
; 2 软(ruan)件设(she)计
系统(tong)软件设计主(zhu)要包括两部(bu)(bu)分(fen)(fen)：系统(tong)初始化部(bu)(bu)分(fen)(fen)和主(zhu)程序部(bu)(bu)分(fen)(fen)。
2.1系(xi)统初(chu)始(shi)化部分
系统初(chu)(chu)始(shi)化(hua)(hua)(hua)包括系统时钟初(chu)(chu)始(shi)化(hua)(hua)(hua)，中(zhong)断初(chu)(chu)始(shi)化(hua)(hua)(hua)、各功能模(mo)块(kuai)初(chu)(chu)始(shi)化(hua)(hua)(hua)以及I/O口初(chu)(chu)始(shi)化(hua)(hua)(hua)。
2.2系(xi)统(tong)主程(cheng)序部分
系统主程序部分作(zuo)为整个软件(jian)的统筹部分，根据电(dian)源管理(li)(li)来(lai)完(wan)成(cheng)不同(tong)模(mo)式下(xia)的任(ren)务调度，其完(wan)成(cheng)的功能包括五(wu)大(da)模(mo)块(kuai)：数据处理(li)(li)模(mo)块(kuai)、显示(shi)模(mo)块(kuai)、时钟模(mo)块(kuai)、存(cun)储(chu)模(mo)块(kuai)和通讯模(mo)块(kuai)。软件(jian)流程如图(tu)2所示(shi)。
图(tu)2 软件流(liu)程(cheng)图(tu)
3 结束语(yu)
基于(yu)MSP430F149单(dan)片机+ATT7022E计量芯(xin)片平(ping)台技术设计的35mm导轨(gui)式三相(xiang)电(dian)能表硬件结构简单(dan)，故(gu)障率低(di)，在分项计量项目中发挥极大(da)作用，可有(you)效减少施(shi)工难(nan)度(du)及成本。由于(yu)其体积小巧、外观(guan)美(mei)型、接线灵(ling)活、安装(zhuang)方便，为(wei)低(di)压配电(dian)终(zhong)端计量提供了有(you)效的解决方案。
参(can)考文献：
[1]任(ren)致(zhi)程，周中.电力电测仪表原理与运用指南[M].北京：中国(guo)电力出(chu)版社，2007.
[2]姜(jiang)龙，张力，陈(chen)键锋.微型导轨式(shi)安装(zhuang)电(dian)能表在终端配电(dian)计(ji)量中的运(yun)用(yong)[J].低(di)压电(dian)器(qi)，2008,16(3).
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