系统整体硬件设计

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1、目录一、版本说明2二、目标功能22.1、参考的国家标准22.2、系统目标功能22.3、主要技术指标2三、硬件电路模块介绍33.1、系统总体硬件设计33.2、电源模块43.3、电能参数采集模块53.4、存储模块83.5、GPRS无线通讯接口……83.6、RS485通讯接口93.7、红外通讯接口93.8、段码液晶显示模块103.9、实时时钟模块103.10、控制模块11智能电能表V2.0整体硬件设计一、版本说明2012年4月设计的V1.0版（未设计GPRS模块），在经过7个月的硬件调试和程序设计，发现几处错误

2、，在V2.0版都进行了较合理的改进。2012年11月改进的V2.0版，经过初步调试，也发现几处小错误，稍作修改即可。二、目标功能2.1、参考的国家标准Q／GDW354-2009《智能电能表功能规范》及编制说明；Q／GDW356-2009《三相智能电能表型式规范》及编制说明；Q／GDW359-2009《0.5S级三相费控智能电能表（无线）技术规范》及编制说明；DL／T614-2007多功能电能表；DL／T645-2007多功能电能表通信规约。2.2、系统目标功能（1）用电计测功能。电能计量，包含正向、反向有

3、功电能量和四象限无功电能量；需量测量，测量最大需量、分时段最大需量及其出现的日期和时间；参数测量，可测量总及各分相有功功率、无功功率、功率因数、分相电压、分相电流、频率等运行参数。（2）存储功能。存储总电能和各费率电能数据；存储最大需量、各费率最大需量及其出现的日期和时间数据。（3）事件记录功能。应记录各相过压、失压、欠压、断相、过流、失流、断流以及全失压、逆相序、掉电、开表盖、开端钮盖、需量清零、电能表清零、远程控制拉闸和合闸事件等异常事件；应支持失压、断相、开表盖、开端钮盖、内部程序错误等重要事件记录

4、主动上报。该功能主要用于监测系统电路是否出现故障，使用条件是否正常等。（4）通讯功能。通过无线GPRS通信接口、本地RS485通信接口和红外通信接口，电能计量系统与外界进行数据交换，实现自动快速传输抄表数据，预置系统参数和校对时钟等[7]。（5）数据显示功能。应具备自动循环和按键两种显示方式。显示内容分为数值、代码和符号三种。一般情况下都选用定制的段码LCD显示。（6）精准时钟功能。应采用具有温度补偿功能的内置硬件时钟电路；在-25～+60℃的温度范围内：时钟准确度应≤±1s/d；在参比温度（23℃）下，

5、时钟准确度≤±0.5s/d。（7）信号输出功能。应具备与所计量的电能量（有功/无功）成正比的光脉冲输出和电脉冲输出；提供多功能信号输出；可输出电脉冲或电平开关信号，控制外部报警装置或负荷开关。（8）负荷记录功能。负荷记录内容包括“电压、电流、频率”、“有、无功功率”、“功率因数”、“有、无功总电能”、“四象限无功总电能”、“当前需量”六类数据项。2.3、主要技术指标依据相关国家标准，本系统还必须参照以下技术指标。（1）参比电压Un：3×100V；（2）参比电流In：3×5A；（3）参比频率：50Hz。（4

6、）辅助电源：100～240V，交、直流自适应；（5）电压线路功耗：在线路供电下，每一电压线路的有功功率和视在功率消耗1.5W、6VA。在远方通信状态下，电压线路附加的功率消耗不应超过8W。（6）电流线路功耗：每一电流线路的视在功率消耗不应超过0.2VA。（7）电压测量范围：80V～120V（交流有效值）；（8）电流测量范围：0～5A；（9）功率因数测量范围：0.5（滞后）～1.0～0.5（超前）。（10）各相电压、电流测量准确度为0.5级；（11）有功电能计量精确度为0.5级；（12）无功电能计量精确度为

7、2级。（13）工作温度范围：-25℃～60℃；一、硬件电路模块介绍3.1、系统总体硬件设计为保证整个系统的稳定工作，电源模块必须在其输入端采取完备的保护措施，在其输出端进行正确隔离，分别为电能计量模块、通信模块、MCU等模块提供稳定电源输出。电压、电流信号通过预处理变为小信号后接到ADE7878的AD输入接口，在经过内部一系列运算之后将数据存入内部寄存器中，LPC2468通过串口（本设计采用SPI接口）读取指定数据，ADE7878与LPC2468之间的信号交换必须进行隔离，防止数字电路对模拟电路产生影响。

8、存储模块采用铁电存储器FRAM和FLASH存储器配合完成数据的存储，FRAM以其读写速度快、擦写次数多、超低功耗的特点存储一些更新速度较快的少量的数据，而FLASH以其存储容量大的特点存储一些诸如月冻结的大量的数据。相关规约规定“电能表至少应具有1个红外通信接口、1个RS485通信接口及1个GPRS无线通信接口”。本设计红外通信模块为调制型红外光口，由红外发射管TSAL6200和红外接收管TSOP1838组成，载波频率为38k