单相智能电表设计方案

《单相智能电表设计方案》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、单相智能电表设计方案设计要求回顾系统硬件实现系统软件架构结论内容简介1国网新规约单相表设计特点基本计量功能增加计量正反向有功电量测量线路电压、相线电流、零线电流、有功功率，甚至还有功率因数费控功能复杂支持IC卡本地费控或载波远程费控支持时段电价或阶梯电价增加ESAM芯片保证费控部分的数据安全性多种抄表通讯模式红外，RS485和电力线载波外壳模具统一液晶屏、LED指示灯、按键、红外抄表和嵌入式载波通讯模块安装位置完全固定。电子线路布局布线的灵活性受到极大限制功能庞杂除电量计量外增加了大量的管理功能选择带

2、片上LCD的MCU？MCU上需要太多的LCD引脚连接，印版布线非常麻烦不合理的布局布线容易造成整体EMC和ESD性能降低缺乏后续系统扩充或移植的灵活性5V芯片大大方便系统设计计量芯片、载波模块都要求5V接口MCU要有足够的程序和数据空间配以丰富的外设模块由此，MCU应该是：8位内核，5V接口52或更多引脚封装60K或更多Flash2K或更多RAM无需片上LCD驱动足够的片上串行通讯口足够的片上定时器2国网单相表系统硬件框图8-bitMCU60KBFlash2KBRAM64-LQFPCS5464计量脉冲

3、方向RS485RXTXEEPROMIICTPMGPIOSCIIIC/GPIO红外RX38KHz+5VGNDRTC8025TTPM电池ADC告警GPIOGPIO时钟标定电源+5VGND掉电GPIO开关检测ADC继电器电量指示跳闸PLCRXTX+12V+5VCPU/RF卡ISO7816x2时钟SCITPM片外LCD驱动(IIC)ESAM+SPI3PCB模块组成主板主电源,CPU,开关按键,时钟,数据存储器,ESAM,PLC/485抄表计量板计量电路电源控制继电器显示板液晶显示状态LED,红外抄表IC卡扩展

4、预付费IC卡4块印刷线路板模块化结构4电源设计5电源设计要点MCU主板和前端计量板直接共地!简化CS5464信号连接，不然需要7-8个光藕隔离提高CS5464SPI的通讯速度(接近2M)交流供电和电池供电通过简单的二极管通路切换交流供电时，7805输出的5V一路直接供给无需电池备份工作的电路；另一路由D2供给其它需要电池备份工作的电路，此路电压为4.3V。电池供电时，电池电压通过D1和QP1组合供电给MCU,LCD,EEPROM和RTC。QP1的作用是消除D1上的导通压降损失。交流掉电检测对交流整流滤

5、波后的直流电压用最简单的电阻分压取样取样电压直接送至单片机的ADC模块进行掉电检测基于单片机ADC模块的硬件自动比较功能，软件零开销电池电压检测用分压电阻取样电池电压(1/2Vbat)，送单片机ADC实测电压值取样电路由单独的MCU引脚控制，保证绝大部分时间取样电阻不消耗电池电源省去了一般设计用于掉电检测和电池检测的电压比较器6实时时钟RX8025T，MCU通过I2C总线控制，读取时钟参数配置输出秒信号，经光耦输出后用于外部校时秒信号输出和其他功能输出复用，由MCU软件控制秒信号直接输入至单片机的一路

6、TPM通道进行捕捉，实现单片机自身内部时钟的频率校准7数据存储64K字节EEPROM为主可改换其他小容量的芯片电池备份工作附设2M字节串行Flash扩充Flash由3.6V输出的LDO供电，和4.3V工作的MCU间无需额外电平转换无电池备份工作8液晶显示液晶驱动芯片为BU9792I2C总线控制最多144段驱动电池备份工作灵活的对比度控制交流供电时，MCU实测自身VDD后通过一路PWM输出可调电压，动态调整对比度电池供电时，PWM输出改为数字IO输出，和另一路IO联合调整对比度，满足2.8-3.6V范围

7、的对比度要求背光控制由MCUIO控制实现9电量计量10计量部分要点采用CirrusLogic公司的CS5464为计量芯片提供一路电压和两路电流的实时测量正反向电量计量MCU通过SPI总线对芯片进行配置和数据读取电流／电压／功率为寄存器直读通过SPI通讯获取电量计量信号为数字输出电量脉冲–MCU中断捕获并计数电量方向–MCU查询MCU软件配合实现软件校表电流和电压的零偏校准两路电流的增益匹配电流／电压／功率的读数标定电量脉冲的输出频率11ESAM和IC卡接口ESAM位于主控板上ISO-7816双向数据由

8、MCU的一路TPM通道模拟实现1-5MHz时钟由MCU直接控制提供MCU有可编程时钟输出功能ESAM电路电源可控IC卡部分设计为外扩连接端子提供5V供电电压提供全双工的串行通讯TX/RX接口，由MCU的TPM通道模拟实现提供1-5MHz时钟信号另外提供3个普通IO信号注：由于MCU部分没有和电网隔离，为安全起见，IC卡读卡电路需要考虑和MCU电气隔离。上面提供的各类电气信号能完全满足实现这一隔离要求。12RS485通讯RS485通讯支持最高速率19200