摘(zhai)要：设计(ji)了一种基于MSP430F149的35mm导轨式三相电(dian)能表，该(gai)系(xi)统介绍了应运单片机+计(ji)量(liang)(liang)芯片采样平(ping)台实现(xian)电(dian)能表的终(zhong)端(duan)计(ji)量(liang)(liang)的设计(ji)，该(gai)设计(ji)具有体积小、精(jing)度高、可靠性(xing)好以及安装方便等优点，还(hai)可用RS485通(tong)讯(xun)接(jie)口与(yu)上位(wei)机实现(xian)数据交换。
; 关键字：导(dao)轨(gui)式；三相电能表；计(ji)量芯片
0 引言(yan)
目(mu)前，随着数字化、智能(neng)化的迅速发展(zhan)，一般的壁(bi)挂(gua)式(shi)电(dian)表(biao)因其硬件平台的限制, 不能(neng)够很好的实现信息化、网络化，并且还(hai)存在效率低下(xia)、精度不高(gao)以及安(an)装复(fu)杂(za)等缺点(dian)。
该电(dian)能(neng)表设计采用DIN35mm导轨式安装结(jie)构(gou)、LED显示、测(ce)量电(dian)能(neng)以(yi)及其它电(dian)参量，可进行时(shi)钟(zhong)、费率(lv)时(shi)段等(deng)的参数设置以(yi)及电(dian)能(neng)脉(mai)冲输出(chu)，RS485通讯使得电(dian)能(neng)表进行组网管理得以(yi)实现，并(bing)且广泛应用于厂(chang)矿、企业(ye)、商业(ye)、部队、及广电(dian)等(deng)终端用户。
1 硬件设(she)计(ji)
35mm导轨式三相电(dian)(dian)能表由钜泉光电(dian)(dian)公(gong)司的单芯片计(ji)(ji)(ji)量集成(cheng)电(dian)(dian)路(lu)ATT7022E设计(ji)(ji)(ji)完成(cheng)的。其硬件(jian)设计(ji)(ji)(ji)包(bao)括电(dian)(dian)源设计(ji)(ji)(ji)、围绕(rao)ATT7022E的采样电(dian)(dian)路(lu)设计(ji)(ji)(ji)、通(tong)讯电(dian)(dian)路(lu)设计(ji)(ji)(ji)，CPU及其它相关电(dian)(dian)路(lu)等的部分设计(ji)(ji)(ji)。其系统框图(tu)如图(tu)1所示。
图1 系(xi)统(tong)框图
1.1电(dian)源电(dian)路部分
电(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)设(she)计采用线(xian)性电(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)，包扩(kuo)两部分：MCU及其相关(guan)部分电(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)电(dian)(dian)(dian)(dian)路和(he)RS485通讯部分电(dian)(dian)(dian)(dian)路。此电(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)电(dian)(dian)(dian)(dian)路是一种标准的设(she)计电(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)电(dian)(dian)(dian)(dian)路，包括降压(ya)、整流、稳(wen)压(ya)、滤波四个环(huan)节(jie)。设(she)计中考虑有(you)过(guo)压(ya)、过(guo)流保护(hu)电(dian)(dian)(dian)(dian)路，以使电(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)模(mo)块具有(you)很好的可靠性、稳(wen)定性。
1.2计量芯片采样电路部分
计量芯片(pian)采样(yang)电路主要包括(kuo)电压采样(yang)通道设(she)计和电流采样(yang)通道设(she)计。
电(dian)压采(cai)(cai)样(yang)通(tong)道设计采(cai)(cai)用(yong)分压电(dian)路，通(tong)过一个柱形精(jing)密电(dian)阻(zu)分压取样(yang)网络(luo)把输(shu)入电(dian)表的电(dian)压信(xin)号衰减(jian)到合适(shi)的范围，经过抗混叠滤(lv)波后(hou)，再接入计量芯片电(dian)压采(cai)(cai)样(yang)通(tong)道。
电(dian)流采样通(tong)道设计(ji)采用(yong)电(dian)流互感器(qi)实现，线路电(dian)流流进(jin)高精(jing)度(du)电(dian)流互感器(qi)进(jin)行耦合，经(jing)取(qu)样电(dian)阻取(qu)样后，变为一个合适量程的小信号(hao)，经(jing)过(guo)抗混叠滤波后，再接入计(ji)量芯片(pian)电(dian)流采样通(tong)道。
由电(dian)流互感器或其他元器件引起的误差可(ke)通(tong)过(guo)各校表寄存器纠(jiu)正(zheng)。
1.3通讯电(dian)路部分
该电能表(biao)采用(yong)标准(zhun)的RS485通讯信道，通讯协议(yi)为MODBUS-RTU规约。启动后(hou)从站电能表(biao)为接收(shou)状态，采用(yong)中(zhong)断方(fang)式(shi)进行(xing)数(shu)据(ju)(ju)接收(shou)，当接收(shou)数(shu)据(ju)(ju)满足规约条件并校验(yan)正(zheng)确后(hou)，采用(yong)中(zhong)断方(fang)式(shi)进行(xing)数(shu)据(ju)(ju)回(hui)送。通讯操作包括读数(shu)据(ju)(ju)、写数(shu)据(ju)(ju)和(he)校验(yan)数(shu)据(ju)(ju)三(san)种。
1.4时(shi)钟模(mo)块电路部分
时(shi)钟模块采用DS1302芯(xin)片进行设计，通过按(an)键或通讯可(ke)实时(shi)查询(xun)时(shi)间(jian)，其包(bao)括(kuo)年(nian)事件(jian)、月事件(jian)、时(shi)事件(jian)、分事件(jian)、秒事件(jian)，根据不(bu)同的时(shi)间(jian)片可(ke)执行不(bu)同的任务(wu)，如时(shi)段费率(lv)检测、数据冻结转存检测等(deng)。
1.5显(xian)示(shi)模块电(dian)路(lu)部分
显示(shi)采用(yong)30×4段3.3VLCD段码(ma)液晶，通过HT1621B液晶驱动(dong)芯片与MCU连接，可(ke)简化电路，节约(yue)单片机I/O口，通过MCU控(kong)制液晶显示(shi)，提(ti)供丰富的人机接口界面信息。
2 软件设计
系统软件设计主要包(bao)括两(liang)部(bu)分(fen)：系统初(chu)始化部(bu)分(fen)和主程序(xu)部(bu)分(fen)。
2.1系(xi)统初始(shi)化部分
系统(tong)初(chu)始(shi)(shi)化(hua)包括系统(tong)时钟(zhong)初(chu)始(shi)(shi)化(hua)，中断初(chu)始(shi)(shi)化(hua)、各功能(neng)模块初(chu)始(shi)(shi)化(hua)以(yi)及I/O口初(chu)始(shi)(shi)化(hua)。
2.2系统主(zhu)程序部分
系统主程(cheng)序(xu)部分(fen)作为整个软件的(de)(de)统筹部分(fen)，根据(ju)电源管理来完成(cheng)不同模(mo)(mo)式下的(de)(de)任务调度，其(qi)完成(cheng)的(de)(de)功能(neng)包(bao)括(kuo)五大模(mo)(mo)块：数据(ju)处理模(mo)(mo)块、显(xian)示模(mo)(mo)块、时钟模(mo)(mo)块、存储模(mo)(mo)块和(he)通讯(xun)模(mo)(mo)块。软件流程(cheng)如图2所示。
; 图2 软件流(liu)程图
3 结束语(yu)
基于(yu)MSP430F149单片机+ATT7022E计量(liang)芯片平台技(ji)术设计的35mm导轨(gui)式三相电能表硬件结构简单，故障率低，在(zai)分项计量(liang)项目中(zhong)发挥极大(da)作用，可有(you)效减少(shao)施工难度及(ji)成本(ben)。由于(yu)其(qi)体(ti)积小(xiao)巧、外观美型、接线灵活(huo)、安装方便，为(wei)低压配电终(zhong)端计量(liang)提供了有(you)效的解决方案。
参考文(wen)献：
[1]任致程，周中(zhong).电力(li)电测仪(yi)表原理与(yu)运(yun)用指南[M].北京：中(zhong)国电力(li)出版社，2007.
[2]姜龙(long)，张(zhang)力，陈(chen)键锋.微型(xing)导轨式安装电(dian)能表在终端配电(dian)计量中的运用[J].低压电(dian)器(qi)，2008,16(3).
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