電子式多功能電能表的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

本文闡述了電子式多功能電能表的設(shè)計方法、硬件設(shè)計的技術(shù)關(guān)鍵和軟件設(shè)計流程。并以NEC的μPD78F0338單片機(jī)為例，實(shí)現(xiàn)了一款具有四種費(fèi)率、六條負(fù)荷曲線和兩套費(fèi)率結(jié)構(gòu)的三相四線電子式多功能電能表

電子式多功能電能表主要針對國內(nèi)市場三相用電的工業(yè)用戶。隨著電力行業(yè)改革深入，工業(yè)三相用電對多功能電能表的需求大量增加。目前國內(nèi)多功能表種類少、價格較高、功能不完善,往往僅是針對某些地區(qū)的特定要求開發(fā)，缺乏通用性，某些產(chǎn)品未能完全達(dá)到國標(biāo)的要求。本文介紹的電子式多功能電能表正是為了適應(yīng)這種市場需求而設(shè)計的。

這是一款智能型高科技電能計量產(chǎn)品，該表可以同時計量正/反向有功電能、正/反向無功電能、四象限無功電能，還具有多費(fèi)率控制，負(fù)荷曲線記錄，各相失壓、過壓、頻率超限記錄，數(shù)據(jù)LCD顯示等多種功能。主站可以通過RS-485總線或手持紅外抄表器對該電表進(jìn)行查表、設(shè)表、抄表等操作。

軟件代碼全部采用C/C++語言編寫，編碼效率高，可維護(hù)性好，便于實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計，可根據(jù)用戶的需求方便地對功能模塊進(jìn)行裁剪。而且代碼經(jīng)過優(yōu)化，其生成的目標(biāo)代碼大小和執(zhí)行效率已與匯編代碼相差無幾。該產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)全面符合 GB/T 17215-1998 《1級和2級靜止式交流有功電度表》、DL/T 614-1997《多功能電能表》和 DL/T 645-1997《多功能電能表通信規(guī)約》的要求。

多功能電能表的總體結(jié)構(gòu)和硬件設(shè)計

多功能表總體結(jié)構(gòu)

電子式多功能電能表硬件的核心MCU主控制器，它負(fù)責(zé)按鍵輸入掃描、工作狀態(tài)檢測、計量數(shù)據(jù)的讀入、計算和存儲、電表參數(shù)的現(xiàn)場配置以及與外界的通信控制等。其主要功能單元包括MCU主控制器單元、電量計量模塊、紅外和RS-485通信模塊、校表模塊、EEPROM存儲陣列等；其他輔助模塊主要有：時鐘日歷電路、工作異常報警電路、按鍵輸入電路、復(fù)位和看門狗電路、開關(guān)電源模塊和后備電池電路、大屏幕液晶顯示模塊和LED顯示模塊。多功能表總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

高性能主控制器單元

主控制器采用NEC公司8位單片機(jī)中的高檔產(chǎn)品μPD78F0338。該款單片機(jī)為120腳QFP封裝，單片集成有60kB Flash、一個異步通信串行口、40