基于ATT7022B的实时分段电能计量表研发

论文摘要

本文围绕多功能电能计量表总体设计要求,从系统硬件设计和系统软件设计两大方面论述了电表的实时分段检测与计量、多功能和网络化。目的是使电表在超低负荷和正常负荷两种情况下都能时刻分别精确计量,从而实现电表的全量程精度均衡和精确计量。其核心兼创新点是实时分段检测和计量。在系统硬件设计中,对核心——实时分段检测与计量的硬件设计方案是:当负载电流不大于额定电流的20%时,单片机输出低电平控制模拟开关切换到的电流互感器二次端的低变比端;当负载电流大于额定电流的20%时,单片机输出高电平控制模拟开关切换到电流互感器二次端的高变比端。然后就能通过后面的计量芯片和单片机对这两种情况分别自动计量,并通过存储器存储刷新电表核心数据、通过液晶显示器显示。对多功能的硬件设计方案是:用三个按键分门别类显示电表各种数据;用蜂鸣器发异常报警声;用存储器存储刷新实现电表多功能的数据;用单片机引脚来清零;用实时时钟模块和后备干电池提供实时时钟;用常闭开关通断液晶背光灯。对网络化的硬件设计方案是:通过通讯芯片和转接口把电表数据传给上位机,通过存储器提供用于上位机查询的所有已保存好的电表数据。在系统软件设计中,先给出电表总程序流程图,然后把这个总流程图分解成若干个模块分别分析。对核心——实时分段检测与计量的软件设计方案是:先读计量芯片的当前视在功率并与20%的额定视在功率比较,当≤20%额定视在功率时执行低段电能计量子程序,否则转到高段电能计量子程序执行,其间随时都要执行存储刷新子程序,然后执行显示子程序,到此结束一次电能计量,然后不断重复这一次,使这两段电能分别不断累加。对多功能的软件设计方案是:按键采用查询方式;蜂鸣器的停与响用单片机引脚的高低电平控制;单片机与计量芯片间的通讯以SPI串行通讯子程序为基础;存储刷新以IIC串行通讯子程序为基础,其中的实时时钟还需要实时时钟使能命令;清零用单片机引脚的高低电平控制。目前,电表实验结果已表明能完成各项要求功能,实现了全量程的精度均衡和精确计量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 第二章 实时分段电能计量表的设计原理及总体设计要求
• 2.1 实时分段设计原理
• 2.2 实时分段电能计量表总体设计要求
• 第三章 系统总体方案设计
• 3.1 电表内部结构
• 3.2 工作流程
• 第四章 系统硬件设计
• 4.1 信号检测、处理及电源单元
• 4.2 数据计量计算、存储及显示单元
• 第五章 系统软件设计
• 5.1 程序功能模块流程图
• 5.2 各软件功能模块内部流程图
• 5.2.1 实时时钟模块
• 5.2.2 电能计量模块
• 5.2.3 瞬时值计量模块
• 5.2.4 差量计算模块
• 5.2.5 异常情况发生判断处理模块
• 5.2.6 数据存储刷新处理模块
• 5.2.7 显示处理模块
• 5.2.8 按键处理模块
• 5.2.9 清零模块
• 第六章 总结与展望
• 6.1 设计的总结
• 6.2 结语与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1：作者在攻读硕士学位期间发表的论文
• 附录2：电表总程序清单