智能分時計費電度表的單片機實現(xiàn)

　　引言

　　在電力資源費用的收取方面，電力部門希望采取分時計費的用電制度，即在高峰期用電，將電費單價提高；低峰期用電，將電費單價降低，這是一種采用經(jīng)濟杠桿方式來引導人們盡量避開高峰期用電的一種有效的辦法。

　　該方法對于解決用電負荷量不平衡問題，充分發(fā)揮現(xiàn)有的發(fā)電能力，可以起到相當重要的作用。分時計費智能電度表正是適應分時計費用電制度的一種新穎的單片機化智能電能計量產(chǎn)品。它既保留了原有三相／單相電度表的主要功能，又增加了分時計算用電量和電費的功能。因此，它既適用于當前，更適用于未來。

　　1 智能分時計費電度表的結(jié)構(gòu)原理

　　本智能電度表在保持現(xiàn)行三相／單相電度表作為電量計量標準的基礎上，僅僅通過在表盤上打一個很小的光電檢測孔，從而使表盤每轉(zhuǎn)一圈都給出一個脈沖信號，然后經(jīng)過放大和整形后，將此脈沖信號作為單片機外部計數(shù)脈沖的輸入信號。

　　一般情況下，該智能分時計費電度表可以由兩部分組成。第一部分是原有的三相／單相電度表，該部分仍可單獨作為電量計量系統(tǒng)使用，也就是說，表盤每轉(zhuǎn)一圈，經(jīng)過齒輪傳動，由機械式計數(shù)器顯示出用電度數(shù)，這一原有的功能保持不變；第二部分是新增加的單片機系統(tǒng)，主要是將表盤所轉(zhuǎn)圈數(shù)這一信號，以計數(shù)脈沖的形式由T0輸入，然后根據(jù)定時計費用電制度的規(guī)定，對這一信號進行適當?shù)奶幚?，從而給出用戶各用量計費期的用電度數(shù)，再按分時計費價格標準直接算出用戶的電費。分時計費智能電度表的設計原理結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　2分時計費的實現(xiàn)

　　利用這種智能電度表對用電度數(shù)進行記錄是很容易實現(xiàn)的，它的技術(shù)難點在于將用電度數(shù)按不同的計費期(高、中、低峰期)分開，以便分別乘上不同的單價后求出用戶總的電費。解決這一難題的關(guān)鍵在于，要有一個絕對的時間標準。

　　本設計使用一片可編程定時器來作為智能電度表的時間基準。所謂"絕對的時間標準"，指的是，即使在停電的情況下，電度表不轉(zhuǎn)，無脈沖信號給出，定時器也必須照常運轉(zhuǎn)。否則，如果停上幾小時的電，定時器也跟著停止幾小時不工作的話，將可能把低峰期誤認為高峰期……，從而打亂整個分時計費系統(tǒng)。由于停電是經(jīng)常發(fā)生的，所以實用的分時計費智能電度表必須帶有備用電源。 停電期間，智能電度表的處理過程是這樣的：當檢測到即將發(fā)生斷電信號時，可通過INT1中斷單片機，在其中斷服務子程序中置位PCON的IDL位，使單片機進入空閑操作狀態(tài)，同時接入備用電源。再將備用電源切換到外部定時器上，使定時器不停止工作。而在停電期間，如果設定的定時時間已到，即某個計費期到，定時器INT0將發(fā)出中斷請求信號，由于INT0編程為高優(yōu)先級中斷，INT1為低優(yōu)先級中斷，因此，并在INT1的中斷期間，仍能響應INT0的中斷請求，使單片機結(jié)束空閑操作狀態(tài)，在INT0的中斷服務子程序中結(jié)算某個計費期的電費。所以，利用單片機的空閑操作狀態(tài)，一方面可在停電期間減少備用電源的消耗；另方面，結(jié)算電費的工作也可以照常進行，而不受絲毫的影響。計算結(jié)束后，仍可使單片機回到空閑操作狀態(tài)，并等待電網(wǎng)電壓的恢復。

　　為了區(qū)分高、中、低峰3段不同的計費期，可在INT0的中斷服務子程序中設置一個可移位的標志，每次中斷移位一次，3次為一循環(huán)，即移位3次后返回初值位置。這樣，由標志所在的位置，就可判斷出系統(tǒng)處于哪段計費期，從而轉(zhuǎn)入相應的電費結(jié)算子程序。

　　3新型智能電度表的主要功能

　　一天中的高、中、低峰3段不同計費期的起止時間以及各段的電費單價，可由供電部門在安裝并啟用智能電度表時，通過鍵盤輸入，然后加封。在智能電度表工作期間，該表應具有如下主要功能：

　　(1)可由原有三相／單相電度表顯示用戶累計用電度數(shù)；

　　(2)通過單片機系統(tǒng)的LED顯示器，可按需要顯示各段累計用電量、總的累計用電量、各段累計電費、總的累計電費；

　　(3)可按需要打印各種數(shù)據(jù)；

　　(4)可以查詢當天各段時間內(nèi)的用電量和電費；

　　(5)帶有備用電源，可以自動切換。

　　(6)可按需要將上述各種數(shù)據(jù)從串行口發(fā)送出去，然后通過有線／無線數(shù)傳機傳送到供電部門的中心控制室，使供電部門能隨時了解各有關(guān)單位的用電和電費結(jié)算情況；

　　(7)供電部門按月收取電費后，可通過清零按鈕將上述量清除，并重新開始累計；

　　(8)對于限額用電單位，供電部門可預置用電限量，并有超額報警和超額部分加倍計費功能。

　　4結(jié)束語

　　本文根據(jù)分時用電計費制度，并通過單片機系統(tǒng)和絕對時間標準，提出了一種基于單片機的分時計費智能電度表的設計方法。重點分析了系統(tǒng)中分時計費的實現(xiàn)方案。