基于電能芯片和AT-Mega16單片機(jī)的單相電表計(jì)量設(shè)計(jì)

通訊處理模塊是電能表系統(tǒng)與外界通訊的模塊,這是依據(jù)國(guó)標(biāo)規(guī)程編寫的一個(gè)軟件模塊。該模塊包括通訊接收處理、通訊命令處理及通訊發(fā)送處理等部分。由于通訊信道有紅外信道和RS485信道兩個(gè)信道,故在通訊時(shí),要由MCU來判斷道底使用哪個(gè)信道。

(4) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊

該功能模塊主要由支持I2C總線的可擦寫EEP-ROM (AT25C256)和掉電保護(hù)電路組成,主要用于存儲(chǔ)計(jì)算出來的電壓、電流、有功等實(shí)時(shí)值以及每個(gè)時(shí)段的有功電能值,還有掉電時(shí)間記錄、電壓電流越上下限報(bào)警記錄和歷史記錄等等。如果模塊掉電,系統(tǒng)中的掉電保護(hù)電路會(huì)自動(dòng)切換到后備電池給外部RAM供電,以保證RAM里所有的數(shù)據(jù)不丟失。

(5) 電源

為確保電能表穩(wěn)定可靠的運(yùn)行,電源是電能表設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵。本設(shè)計(jì)采用一路9V電源和一路5V電源來分別給AVR Mega16和RS485通信單元供電。通信單元、計(jì)量單元和MCU之間的通信采用光耦進(jìn)行隔離,可提升整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力。眾所周知,電能表的干擾源主要有電網(wǎng)的電壓波動(dòng)、閃電沖擊和變壓器產(chǎn)生的電磁感應(yīng)等。本設(shè)計(jì)采用壓敏電阻來吸收瞬問高壓沖擊。電源進(jìn)線處則使用磁環(huán)來防止高頻電磁脈沖對(duì)電路的干擾和破壞。

2.3 軟件設(shè)計(jì)

整個(gè)電能表的軟件程序由主程序、系統(tǒng)初始化、電量處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、鍵盤中斷、LCD顯示模塊、通信模塊等組成。通過主程序或通過中斷方式可以調(diào)用子程序,以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體功能。

其中主程序可用于完成啟動(dòng)和系統(tǒng)初始化(包括FLASH、RAM、LCD的設(shè)置、SCI及RTC等的初始化),以及判定時(shí)段,在LCD上顯示電量和時(shí)間等。主程序的流程圖如圖4所示。

而電量處理模塊則用于讀取計(jì)量芯片的有功等電量數(shù)據(jù),并進(jìn)行復(fù)雜的處理,最后保存這些電能參量。

按鍵中斷模塊主要用來處理按鍵中斷。LCD顯示模塊則用于完成LCD字段的顯示,可通過LCD顯示屏輪流顯示有功和總電量等參數(shù)。

通信模塊主要按照通訊規(guī)約的要求,來實(shí)現(xiàn)與抄表系統(tǒng)的可靠通訊。以便通過抄表系統(tǒng)來讀取用戶的電量數(shù)據(jù)以及設(shè)置時(shí)間、費(fèi)率和地址等電表參數(shù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過本文基于MCP3906電能芯片和AT-Mega16單片機(jī)的單相電表可實(shí)現(xiàn)對(duì)單相電能的計(jì)量。該系統(tǒng)性能穩(wěn)定、功能完善、操作簡(jiǎn)單,非常適用于單相電能的測(cè)量。其較高的性價(jià)比也為計(jì)量機(jī)構(gòu)和用戶提供了更多的一種選擇。