【導讀】分段計量的軟件設(shè)計與實現(xiàn)。針對10--35kV輸配電網(wǎng)正常負荷和超低。設(shè)計方案；為了調(diào)整電力負荷曲線，針對用電量的時間不均衡問題，提出復費率分時段計量方案。定電流的20％時，單片機通過檢測功率，自動切換到低負荷計量回路，的信號檢測誤差，提高電能計量精度。單片機通過對瞬時有功功率的。根據(jù)電度表參數(shù)配置進行ADE7758初始化參數(shù)計算。計，應用ME300B單片機開發(fā)系統(tǒng)進行在線仿真調(diào)試。數(shù)據(jù)進行分析比較，得出電度表計量數(shù)據(jù)是真實有效的結(jié)論。采用雙變比電流傳感器進行電度表設(shè)計，擴大了負荷計量范圍，相電度表設(shè)計提供一種可行的方案。目前，已完成樣表的設(shè)計與測試?；诰_的試驗平臺，完成對電度表的增益和偏差校準，即可。進行現(xiàn)場試驗和數(shù)據(jù)采集，具有良好的市場應用前景。

　　

【正文】 代碼 ADE7758在進行數(shù)據(jù)接收時被屏蔽掉。單片機讀取該寄存器讀數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)接收格式為“ 0111 1111 1100 1111”，其中后四位代碼“ 11ll”為 ADE7758發(fā)送的無意義數(shù)據(jù)。單片機在接收時應做出相應處理。單字節(jié)數(shù)據(jù)傳送時序如圖 4． 4所示。 (a)ADE7758串口寫操作 (b)ADE7758串口讀操作 圖 44 ADE7758串口讀寫操作 數(shù)據(jù)在時鐘脈沖的下降沿寫入 ADE7758，在時鐘脈沖的上升沿送出 ADE7758，最高位首先傳 送。根據(jù) ADE7758初始化及計量需要，基于SPI總線結(jié)構(gòu)，定義四個功能函數(shù)，分別實現(xiàn) 16位能量寄存器的讀訪問和 8位、 1 24位寄存器的寫訪問。 int read7758_int(char add)； /／實現(xiàn) ADE7758能 量寄存器的讀訪問 void write7758； /／實現(xiàn) 8位寄存器的寫訪問 voidwrite7758int(char add,char dat)； ／／實現(xiàn) 12位寄存器的寫訪問 void write7758_24(char add， char datl． char dat2， char dat3)；//實現(xiàn) 24位寄存 器 的寫訪問 上面介紹了 ADE7758數(shù)據(jù)通信的特點及四個功能函數(shù)的定義。功能函數(shù)的測試基本流程相同，對功能函數(shù)測試仿真的同時，也是對硬件電路的 測 試，兩者是同時進行的。 4． 2． 7調(diào)試中遇到的問題與解決 問題提出。在進行顯示函數(shù) display_1()、 display_2()、display_3()測 試時，對每個功能 函數(shù) 分別進行編譯，函數(shù)能實現(xiàn)預期的顯示效果；把三個功能函數(shù)同時進行編譯，則顯示錯誤信息“ Target not created”，編譯失敗，如圖 45(a)所示。 圖 45變量的存儲 器類 型定義不同 對編譯結(jié)果 的影響 問題分析。參考文獻 [41]、 [42]，發(fā)現(xiàn)這一問題是由于變量定義時對存儲器類型設(shè)置不當造成的。 AT89S52提供給用戶三種不同的存儲空間，通過不同的尋址方式，解 決 地址重疊問題。其中 DATA區(qū)為AT89S52的前 128字節(jié)的 RAM空間，采用直接尋址方式進行訪問； DATA為附加的 128字節(jié)的 RAM空間，采用間接尋址方式進行訪問。定義兩個變量如下： char yl和 char idata y2，則 y1定義在 AT89S52的前 128個字節(jié)， y2定義在附加的 128個字節(jié)。 參考 圖 45(a)灰色顯示，編譯時需占用 RAM空間的 ；但由于把變量全部定義在 DATA存儲區(qū)，超出 128個字節(jié)范圍，因此無法生成可執(zhí)行文件。改變變量的 定義區(qū)間，對比圖 4． 5（ b） 灰色顯示部分，占用的 RAId空間同樣為179． 5個字節(jié)，但是卻 成功生成了可執(zhí)行文件。兩者的區(qū)別在于變量定義的存儲區(qū)域不同。在 45∞中，把部 分變量定義在‘ 39。1dam區(qū)間，充分利用了 AT89S52的 256字節(jié)的 RAM空間。 加 o 睛啷 o L吖。刪洲 L 毗錨 ∞ 刪皇 ! 辮搟弧 7?！耙豢谵p篇馳州卵觀比 F0￡ 江雨 大學硼士學位論文 4． 3奉章小姑 本章在進行硬件電路測試的同時，基于 ME300B單片機開發(fā)系統(tǒng)，結(jié)合芯片的具體 應用特點和時序結(jié)構(gòu)，進行顯示函數(shù)以及基本通信模塊函數(shù)的設(shè)計與調(diào)試通過調(diào)用函 數(shù)實現(xiàn)具體的模塊功能。比如．通過調(diào)用函數(shù) write2402_long()實現(xiàn)長整型數(shù)據(jù)的電量 存儲，調(diào)用函數(shù) readl3020實現(xiàn)時鐘芯片寄存器數(shù)據(jù)的讀訪問，調(diào)用函數(shù) read7758一 int() 實現(xiàn) ADE7758能量寄存器數(shù)據(jù)的讀訪問。功能函數(shù)的設(shè)計與調(diào)用簡化了軟件流程設(shè)計， 是課題研究進程中的顯著特點。函數(shù)說明參考衰 43所示 Tabl e 4— 3 functioff derini cion and nn＆ 1ysIo 函數(shù)定義功能啦明 voiddisp]ay 1(charcO,longint a1． 10nginta2)； 電麓參數(shù)的顯示 “ ?sp喘嵩蘭留：：嵩墨。 b2,吣事件記錄的顯示 州 dd“叫168。油嘗害舞 eb6)lm； b3’ ch魄時鐘柳值輸入調(diào)整 voidwrite2402 char(char add． chardat)； 寫 AT24C02的單個字節(jié) voidwrlte2402_long(char ad山 longintaI)： 寫 AT24C02的連續(xù)四個字節(jié) cbar read2402時 m玎 char add)； 讀 AT24C02的單個字節(jié) longim read240210ng(charadd)； 讀 AT24C02的連續(xù)四十宇節(jié) voidwritcl302(charaddL chⅡ dm)； 寫 DSl302中 8位寄存器 chat readl302(charaddr)： 讀 DSl302的 8位寄存器 jm redd7758 in訛 hatadd)； 讀 ADE7758的 16位寄存器 voidwr[m7758_char(charadd． chardat)； 寫 ADE7758的 8位寄存器 voidwrite7758 int(charadd,chardat)； 寫 ADE7758的 12位寄存器 voidwrite7758_24(c!h唑 arad!絲 d,c： !h墮 ard!a盟 tI,l 蘭竺 !：竺 !竺竺蘭 !竺 第五章系統(tǒng)軟件設(shè)計與實現(xiàn) 第五章系統(tǒng)軟件設(shè)計與實現(xiàn) 系統(tǒng)功能主要由主程序和各類功能函數(shù)具體實現(xiàn)。采取模塊化的程序設(shè)計方法，進 行系統(tǒng)總體流程設(shè)計以及電量參數(shù)的算法流程設(shè)計，分析了功率分段計量的軟件設(shè)計與 實現(xiàn)；進行按鍵中斷處理以及時 鐘初值輸入調(diào)整設(shè)計，闡述了基于ADE7758的斷相、 過流、過壓檢測原理。 5． 1軟件總體設(shè)計 主程序設(shè)計流程如圖 5— 1所示，主要圍繞電量參數(shù)的計量展開。電能計量采用中斷 方式進行，保證了電能計量的及時性。系統(tǒng)在進入主循環(huán)之前，要進行與中斷 TO、 T INTO、 INTl有關(guān)的 AT89S52寄存器初始化、 ADE7758初始化、 DSl302初始化等操作。 為了保證電量參數(shù)存儲的可靠性，在軟件設(shè)計上要有充分的冗余和糾錯。對每一個電量 參數(shù)分配兩組存儲單元。在系統(tǒng)上電后，讀取 AT24C02中上次存儲的兩組電量參數(shù) ，若 兩組參數(shù)相同，則表明上次存儲結(jié)果正確；否則把當前單片機 RAM中的電量參數(shù)存儲 到 AT24C02中。在主程序的一次循環(huán)過程中，分別進行瞬時有功功率的檢測和時間參數(shù) 的檢測，根據(jù)檢測結(jié)果進行功率分段計量和復費率分時段計量。 定時存儲問題。電量參數(shù)采用定時方式存儲。在一天中進行兩次存儲，分別發(fā)生在 00： 00和 12： oo兩個時刻。主程序每循環(huán)一次，就進行一次時間參數(shù)的檢測。定義兩 個位變量 fla91和 fla92，當時問在 oo： 00— 12： 00內(nèi)時 flagl=l，否則 flagl=0。在主程序 連續(xù)的兩次循環(huán)中 ，若 flagl兩次賦值結(jié)果不同，就認為存儲時間到。通過調(diào)用函數(shù) write2402_lon90進行電量參數(shù)的存儲；其中 fla92用來存儲上次循環(huán)中 flagl的取值。 功率分段問題。主程序每循環(huán)一次，就進行一次瞬時有功功率的計算，并與切換功 率朋比較。定義兩個位變量 fla93和 fla94。當負荷功率小于 90％ lD0時 fla93=l；當 負荷功率大于朋時 fla93=O；在 P0～ 90％ P0之間時， fla93保持上次賦值結(jié)果不變。在 主程序連續(xù)的兩次循環(huán)中，若 fla93兩次賦值結(jié)果不同，就認為功率分段條件滿足。 fla94 用來存儲上次循環(huán)中 fla93的賦值。通過設(shè)置兩個切換閩值尸秒和90％ 1D0,避免 CD4053 選通開關(guān)過于頻繁的切換。 電流傳感器變比切換過程中的計量誤差問題。采用脈沖計數(shù)方式進行電量參數(shù)的累 加，脈沖輸出頻率與 ADE7758能量寄存器中累加的能量成正比。ADE7758內(nèi)部有一個數(shù) 頻轉(zhuǎn)換 DFC，只有當 ADE7758內(nèi)部能量累加到一定程度時，這部分能量以脈沖的方式輸 出。單片機對脈沖輸出進行計數(shù)，實現(xiàn)對這部分能量的有效計量。也就是說， ADE7758 寄存器內(nèi)部能量的累加與單片機對能量的有效計量不是同 步的。在ADE7758寄存器內(nèi)部 能量累加過程中，可能由于負荷情況的變化而導致電流傳感器變比切換，重新進行功率 分段；而此時 ADE7758尚未完成一個脈沖的能量累加，無法實現(xiàn)對變比切換前的這一部 分能量有效計量。因此，每進行一次電流傳感器的變比切換，將導致一定程度的計量誤 差；該計量誤差最大不會超過一個脈沖對應的實際能量。電度表設(shè)計的脈沖常數(shù)越大， 由電流傳感器變比切換引起的計量誤差越小。因此，不允許傳感器變比的頻繁切換。 25 江南大學碩士學位論文 圖 5— 1主程序設(shè)計流程圖 Fig． 51 design of flow chart for main funcion 壅絲鏊笪堡鹽量壅塑 5． 2分段計量的設(shè)計與實現(xiàn) 電能計量有兩種方式，一是脈沖方式，利用 ADE7758的兩路脈沖輸出，用單片機 的 T0、 T1計數(shù)器對脈沖計數(shù)；二是通過 SPI口讀取 ADE7758能量寄存器累加數(shù)據(jù)， 乘上能量最低有效值獲得實際電量參數(shù)。本方案采用脈沖計數(shù)方式實現(xiàn)有功、無功電量 累加【 43】【刪，其中有功電量脈沖常數(shù) 200impulses／ kWh，無功電量常數(shù) 200impulses／ kVARh。 接下來分析時間分段計量以及功率分段計量的 軟件具體實現(xiàn)問題。 5． 2． 1時間參數(shù)檢測與分時段計量 時間參數(shù)檢測通過調(diào)用函數(shù) readl302 0讀取 DSl302芯片的時鐘寄存器數(shù)據(jù)實現(xiàn)。 通過兩個位變量 flagl和 fla92保存時間參數(shù)處理結(jié)果。主程序每循環(huán)一次，就進行一次 時間參數(shù)的檢測。當時間在 OO： oo— 12： OO內(nèi)時 flagl=1，否則 flagl=O。在主程序連續(xù) 的兩次循環(huán)中，若 fiagl賦值結(jié)果不同，就認為存儲時間到，通過調(diào)用 write2402 long() 進行電量參數(shù)的存儲；其中 fla92用來存儲上次循環(huán)中 flagl的取值。定義功能函 數(shù) bit time— check 0完成時間參數(shù)的檢測處理，其流程圖設(shè)計參考圖 5— 2所示。 TO中斷 ◇鹵 脈沖數(shù) cTl+1 J 。 1?！?— 。、‘●‘?！?_?！?。 1’’。一岔鬲 El+O． 1kWhI] 脈沖數(shù) CT2+l N 功率分段電能計量 ㈣ 圖 5— 3分時段電能計量 Fig． 5— 3 t ime— subsect ion energy measur ing 圖 5— 2時間參數(shù)檢測 Fi95— 2 time parameters checking 函數(shù) t ime～ check 0實現(xiàn)兩個位變 量 fla9 fla92的數(shù)據(jù)刷新，為定時 存儲和分時段計量提供時間參考。在讀 取 DSl302時間參數(shù)時，只需讀取小時 對應的寄存器數(shù)據(jù)，對小時數(shù)據(jù)進行判斷即可。主程序每循環(huán)一次，就進行一次 time— check0函數(shù)的調(diào)用，不斷對時間參數(shù)進行檢測。當條件(flagl!=fla92)滿足時， 則通過調(diào)用函數(shù) void deposit()進行電量參數(shù)的定時存儲，函數(shù)deposit 0設(shè)計在附錄 主函數(shù)設(shè)計部分說明。采用 T0中斷方式進行有功電量參數(shù)的累加計量。在進行分時段 計量條件判斷時，若檢測到 flagl=l，表示當 前時段處于 0： 00一 12：00之間，彤對應 的脈沖變量累加 1；分時段計量程序流程設(shè)計參考圖 5— 3所示，其中CTI、 CT2為分時 段累加對應的有功脈沖計數(shù)變量。 薰吾 江南大學碩士學位論文 5． 2． 2功率參數(shù)檢測與實時分段計量 功率參數(shù)檢測處理。朋為系統(tǒng)設(shè)定的切換功率。主程序每循環(huán)一次，就進行一次瞬 時有功功率的檢測，并與切換功率肋比較。定義兩個位變量 fla93和fla94。在主程序 的一次循壞過程中，當負荷功率小于 90％朋時 fla93=l；當負荷功率大于尸秒時 fla93=O； 在 PO39。90％ PO之間 時， fla93保持上次賦值結(jié)果不變；其中 fla94用來存儲上次循環(huán)中 fla93的墩值。功率參數(shù)檢測通過調(diào)用函 數(shù) bit power— check0實現(xiàn)。該函數(shù)實現(xiàn) 對 fla93和 fla94兩個位變量的數(shù)據(jù)刷新， 為功率分段計量提供參考，其流程圖設(shè)計 參考圖 5～ 4。 主程序每循環(huán)一次，就進行函數(shù) bit power～ check 0的調(diào)用，不斷對功率參數(shù)進 行檢測。當條件 (fla93 1=fla94)滿足時， 則重新進行功率分段和電流傳感器變比切 換，通過調(diào)用函數(shù) init 77580進行計量 芯片的再次初始化。在 進行功率分段計量 條件判斷時，若檢測到 fla93=l，表示小 負荷計量模式，