【正文】 nications the transmission, the tariff putation, the data demonstration, the warning, longdistance copies the table control, causes the electric instrument to realize the intellectualization. Keywords: electrical energy meter。近幾年，國(guó)家連續(xù)出臺(tái)的多項(xiàng)與電能表行業(yè)發(fā)展相關(guān)的政策以及房地產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，為電能表需求的上升及保持行業(yè)發(fā)展的相對(duì)穩(wěn)定起到了一定的保障作用。城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造，使電工儀器儀表行業(yè)步入了快速發(fā)展的軌道，同時(shí)也為行業(yè)企業(yè)提供了一個(gè)科技創(chuàng)新的平臺(tái)，電工儀器儀表生產(chǎn)企業(yè)抓住機(jī)遇，通過(guò)對(duì)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的兼收并蓄，并高標(biāo)準(zhǔn)、高起點(diǎn)自主開(kāi)發(fā)了一系列高技術(shù)產(chǎn)品。 智能電表的發(fā)展及現(xiàn)狀 1880年電能表誕生。后來(lái)，為適應(yīng)工業(yè)化和電能管理現(xiàn)代化發(fā)展的需求，電子式電能表應(yīng)運(yùn)而生。電能管理現(xiàn)代化需要訪問(wèn)多種信息并要求決策與電價(jià)器具之間能雙向通信。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，電力已經(jīng)成為國(guó)家最重要能源之一，并逐步滿(mǎn)足了工業(yè)用電和居民用電需求，解決了電力能源的供需矛盾。在電度表改造或研制方面，出現(xiàn)了磁卡式電表、電卡式電表、IC卡電表、全電子電表、帶有通信接口的電度表等多種類(lèi)型的表計(jì)。經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)際應(yīng)用，收到了較好的效果，已成為我國(guó)用電管理的主流。其工作原理為：根據(jù)電磁感應(yīng)原理，電表通電時(shí)，在電流線(xiàn)圈和電壓線(xiàn)圈產(chǎn)生電磁場(chǎng)，在鋁盤(pán)上形成轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，通過(guò)傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)計(jì)度器計(jì)數(shù)，電流電壓越大，轉(zhuǎn)矩越大，計(jì)數(shù)越快，用電越多。電表常數(shù)，指計(jì)量每單位電能值（度或千瓦小時(shí)。 智能電表的發(fā)展趨勢(shì)智能化電表，大體上可分為兩種類(lèi)型：帶有微處理器的機(jī)電式和全電子式。機(jī)電式智能電表成本較低，主要用于單相電度表，適合于居民用戶(hù)使用。為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表，應(yīng)選擇配有通信接口的智能電表，通常有RS—48RS—23CAN總線(xiàn)收發(fā)器或紅外等幾種接口形式。電話(huà)線(xiàn)方式，電力線(xiàn)載波方式電力線(xiàn)載波(PowerLineCarrier，PLC)方式自動(dòng)抄表系統(tǒng)，ASK(幅頻鍵控)電力載波方式，SC(擴(kuò)展頻譜電力載波)方式的集成電路方案，無(wú)線(xiàn)通信方式，基于LonWorks技術(shù)的抄表方式等。鋁盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)計(jì)數(shù)器，把所消耗的電能指示出來(lái)。在設(shè)計(jì)中我們應(yīng)該對(duì)它的功能有一個(gè)初步的定位，智能電表，顧名思義是應(yīng)該在實(shí)現(xiàn)電表的基礎(chǔ)功能外更加體現(xiàn)它的智能化，它應(yīng)該具有數(shù)據(jù)的保護(hù)，報(bào)警功能，斷電的顯示，負(fù)荷的控制，防竊電功能，遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)等功能，在后面的設(shè)計(jì)中會(huì)詳細(xì)的介紹每個(gè)功能實(shí)現(xiàn)的方法與步驟。窄帶技術(shù)成本低，易于實(shí)現(xiàn)，但缺點(diǎn)也比 較明顯，即抗干擾能力較差。 研究措施、步驟 這次所設(shè)計(jì)的智能電表屬機(jī)電式智能電表，它由硬件電路、相應(yīng)軟件及發(fā)行系統(tǒng)三部分構(gòu)成。在硬件電路方面包括接口卡，手持單元及電表費(fèi)率系統(tǒng)三部分，通過(guò)插在微機(jī)擴(kuò)展槽的接口卡，可用手持單元實(shí)現(xiàn)與普通微機(jī)的連接。手持單元主要完成完成以下功能：（1）通過(guò)串口接收由微機(jī)程序輸出的用戶(hù)購(gòu)電信息，并將該用戶(hù)購(gòu)電信息存儲(chǔ)并加密。（3）在發(fā)送完用戶(hù)的購(gòu)電信息后，系統(tǒng)將自動(dòng)清除購(gòu)電信息。軟件系統(tǒng)包括微機(jī)串口通信，內(nèi)部工作和數(shù)據(jù)的傳送。并在確定用戶(hù)購(gòu)電信息已無(wú)誤地被電表費(fèi)率接收后自動(dòng)清零。通過(guò)插在微機(jī)擴(kuò)展槽的接口卡,可用手持單元實(shí)現(xiàn)與普通微機(jī)的連接。手持單元部分的電路原理圖如圖21所示。(2)準(zhǔn)確無(wú)誤地將用戶(hù)購(gòu)電信息用紅外方式發(fā)送到費(fèi)率系統(tǒng)。在圖1中,Intel公司的單片機(jī)87C51為完成該部分功能的主體器件,手持單元部分的功能由存儲(chǔ)在87C51內(nèi)的軟件程序完成。2） RST/VPP是單片機(jī)的復(fù)位輸入端,也是掉電方式下內(nèi)部RAM的VPP供電端。在EEPROM編程和程序驗(yàn)證時(shí),該引腳用于接收低8位地址。5） TXD()引腳為串行輸出口。24C01A為美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的EEPROM,是一個(gè)容量為1k比特(1288)的雙線(xiàn)串行接口CMOS存儲(chǔ)器。其中SDA為串行數(shù)據(jù)線(xiàn),SCL為串行時(shí)鐘線(xiàn)。2） 將新收到的用戶(hù)購(gòu)電信息與費(fèi)率系統(tǒng)的自有用戶(hù)用電信息進(jìn)行合并計(jì)算以得到新的信息。數(shù)據(jù)抄錄采用查詢(xún)方式，每個(gè)前端單片機(jī)對(duì)應(yīng)一個(gè)全系統(tǒng)唯一的地址編碼，當(dāng)主機(jī)要抄錄某個(gè)單片機(jī)中的電表數(shù)據(jù)時(shí)，只需將其地址向通信網(wǎng)中進(jìn)行廣播，前端單片機(jī)接收地址后，與本機(jī)地址編碼比較(本機(jī)地址編碼己寫(xiě)入24COlA芯片[[34]中對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元)，從而決定是否發(fā)出本機(jī)記錄的所有電表數(shù)據(jù)。2 .3抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。采用這種查詢(xún)的數(shù)據(jù)抄錄方式，抄表人員可隨時(shí)打開(kāi)計(jì)算機(jī)，根據(jù)需要進(jìn)行抄表。單片機(jī)P87LPC764自帶內(nèi)部6MHz的RC振蕩器、內(nèi)部看門(mén)狗電路和內(nèi)部復(fù)位電路,具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力和較小的工作電流。用來(lái)提供時(shí)間信息,以供電力公司實(shí)行分時(shí)電價(jià)策略。CAT 24WC02是一種真正的0功耗EEPROM芯片,采用I2C總線(xiàn)接口,具有100萬(wàn)次擦寫(xiě)壽命。它具有EPROM掉電后仍然保持程序的優(yōu)點(diǎn)，又具有RAM的隨機(jī)讀，寫(xiě)數(shù)據(jù)的特性，只是寫(xiě)的過(guò)程需要較長(zhǎng)的時(shí)間，所存的數(shù)據(jù)在常溫下至少可以保存十年，擦除、寫(xiě)入壽命可以有10萬(wàn)次。 并行接口EEPROM一般容量較大、讀取速度快、讀、寫(xiě)操作方便、功耗大、價(jià)格昂貴，適用于程序存儲(chǔ)器。工作速度慢。串行EEPROM常用的芯片有24WCXX系列（二線(xiàn)制IIC）、93LCXX系列（三線(xiàn)制）、59CXX系列（四線(xiàn)制）、5LCXXX系列（SPI總線(xiàn)）。于液晶顯示器相比，它更適用于在光線(xiàn)暗的環(huán)境中使用，主要缺點(diǎn)是工作電流大。靜態(tài)顯示時(shí)，除變更顯示數(shù)據(jù)期間外，各顯示器均處于通電顯示狀態(tài)，每個(gè)顯示器的通電占空比約為100%，優(yōu)點(diǎn)是顯示穩(wěn)定，亮度高，缺點(diǎn)是占用硬件電路多。動(dòng)態(tài)顯示的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省硬件電路；缺點(diǎn)是采用軟件掃描時(shí)占用CPU時(shí)間多，亮度會(huì)受到影響。微機(jī)串口通信部分主要完成將用戶(hù)購(gòu)電信息通過(guò)串口異步通訊適配器UART輸出到手持單元部分的單片機(jī)87C51中。手持單元數(shù)據(jù)發(fā)射程序主要完成將加密后的用戶(hù)購(gòu)電信息發(fā)送到電表費(fèi)率系統(tǒng),并在確定用戶(hù)購(gòu)電信息已無(wú)誤地被電表費(fèi)率系統(tǒng)接收后自動(dòng)清零。單片機(jī)P87LPC764工作程序主要用來(lái)完成接收加密后的用戶(hù)購(gòu)電信息,并解密用戶(hù)購(gòu)電信息,再將用戶(hù)購(gòu)電信息與EEPROM外圍存儲(chǔ)器CAT24WC02中所存儲(chǔ)的上次用電剩余信息相加,以得到用戶(hù)本次購(gòu)電后的最新用電信息,并結(jié)合24WC02中的本次購(gòu)電后新存儲(chǔ)的日歷時(shí)間信息來(lái)動(dòng)態(tài)計(jì)算用戶(hù)的用電信息,以完成在剩余電量到達(dá)警戒值時(shí)向用戶(hù)報(bào)警和在超出設(shè)定值時(shí)切斷電源,同時(shí)將此用戶(hù)用電信息存入到外圍EEPROM芯片CAT 24WC02中。本軟件系統(tǒng)是由初始化程序、鍵盤(pán)中斷程序、時(shí)鐘程序、顯示程序、電度計(jì)量中斷程序、通信程序共六大程序塊組成。（2）鍵盤(pán)中斷程序 該部分屬于系統(tǒng)軟件范疇，它的作用掃描鍵盤(pán)進(jìn)行相應(yīng)的處理。（4）顯示程序 它的作用顯示電度數(shù)和時(shí)鐘的具體時(shí)間。也可以實(shí)現(xiàn)電度表的連網(wǎng)管理信息的提供。 // 開(kāi)放顯示器傳送控制 MOV R7,04H。 // 79H7CH為顯示緩沖器DL0:MOV A,R0。 // 加上查表偏移量 MOVC A,A+PC。 //送出顯示DL1:JNB T1,DL1。 // 再取下一個(gè)數(shù) DJNZ R7,DL0。 DB 82H,0F8H,80H,90H,88H,83H。CPU 電源監(jiān)控電路主要提供以下功能:1) 低電壓復(fù)位。2) 掉電報(bào)警。3) 看門(mén)狗電路。 看門(mén)狗電路 復(fù)位電路 復(fù)位芯片第5章 智能電表的各個(gè)功能以及設(shè)計(jì)方法 電表數(shù)據(jù)的抄錄方式，要與抄表人員的實(shí)際工作要求相適應(yīng)。那么數(shù)據(jù)抄錄采用查詢(xún)的工作方式適應(yīng)了抄表系統(tǒng)的這種工作模式。采用這種查詢(xún)的數(shù)據(jù)抄錄方式，抄表人員可隨時(shí)打開(kāi)計(jì)算機(jī)，根據(jù)需要進(jìn)行抄表。用戶(hù)電表數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)通信接口數(shù)據(jù)通信線(xiàn)路數(shù)據(jù)通信接口單位計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)供電部門(mén)計(jì)算機(jī)信息管理 電表自動(dòng)抄錄系統(tǒng)具有人工抄表所完成的所有功能，還具有系統(tǒng)本身和用戶(hù)所要求的其它功能。 (2)自動(dòng)抄錄所有電表的數(shù)據(jù)。 （4)系統(tǒng)測(cè)試與出錯(cuò)指示。 (6)查詢(xún)與維護(hù)。 一般數(shù)據(jù)傳輸有有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)兩種方式，無(wú)線(xiàn)方式在此不作討論。當(dāng)然利用電力線(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸比較經(jīng)濟(jì)和受用戶(hù)歡迎，在國(guó)外己經(jīng)得到普遍使用，由于國(guó)外公共電力網(wǎng)想當(dāng)純凈，有專(zhuān)用濾波系統(tǒng)，可以保證數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中不會(huì)受外界干擾。在電器啟動(dòng)時(shí)，瞬間會(huì)產(chǎn)生極大的電壓，產(chǎn)生許多尖脈沖信號(hào)，頻譜覆蓋整個(gè)電力線(xiàn)載波頻率范圍，這些干擾信號(hào)都疊加在電網(wǎng)上，造成數(shù)據(jù)傳輸結(jié)果與真實(shí)數(shù)據(jù)間的誤差。根據(jù)我們的實(shí)況調(diào)查，并查閱有關(guān)資料得知:由于各種原因，各單位的電網(wǎng)分布比較復(fù)雜，要研制一個(gè)通用性較強(qiáng)的、數(shù)據(jù)傳輸可靠性高的系統(tǒng)，采用電力線(xiàn)傳輸還有許多暫時(shí)難以解決的工作要做。采用拉專(zhuān)線(xiàn)的方式的優(yōu)點(diǎn)是:一方面數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠，減少以后應(yīng)用過(guò)程中的麻煩。綜合分析各自的優(yōu)缺點(diǎn)，可以采用電力線(xiàn)和拉專(zhuān)線(xiàn)相結(jié)合的方式，既能降低系統(tǒng)成本，也可以在一定程度上減少因電力線(xiàn)的不穩(wěn)定造成的數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤。 在串行數(shù)據(jù)通信中，發(fā)送端發(fā)出的是一系列二進(jìn)制脈沖，而接收端必須能夠正確的識(shí)別處每個(gè)字符和字符內(nèi)的每一位。 異步串行通信常用的波特率有50bit/s，75 bit/s，110 bit/s，150 bit/s，300 bit/s，600 bit/s，1200 bit/s，2400 bi