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        摘要：設計了一種基于MSP430F149的35mm導軌式三相電能表，該系統介紹了應運單片機+計量芯片采樣平臺實(shí)現電能表的終端計量的設計，該設計具有體積小、精度高、可靠性好以及安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，還可用RS485通訊接口與上位機實(shí)現數據交換。

        關(guān)鍵字：導軌式；三相電能表；計量芯片

        0  引言

        目前，隨著(zhù)數字化、智能化的迅速發(fā)展，一般的壁掛式電表因其硬件平臺的限制, 不能夠很好的實(shí)現信息化、網(wǎng)絡(luò )化，并且還存在效率低下、精度不高以及安裝復雜等缺點(diǎn)。

        該電能表設計采用DIN35mm導軌式安裝結構、LED顯示、測量電能以及其它電參量，可進(jìn)行時(shí)鐘、費率時(shí)段等的參數設置以及電能脈沖輸出，RS485通訊使得電能表進(jìn)行組網(wǎng)管理得以實(shí)現，并且廣泛應用于廠(chǎng)礦、企業(yè)、商業(yè)、部隊、及廣電等終端用戶(hù)。

        1  硬件設計

        35mm導軌式三相電能表由鉅泉光電公司的單芯片計量集成電路ATT7022E設計完成的。其硬件設計包括電源設計、圍繞ATT7022E的采樣電路設計、通訊電路設計，CPU及其它相關(guān)電路等的部分設計。其系統框圖如圖1所示。

        圖1   系統框圖

        1.1電源電路部分

        電源設計采用線(xiàn)性電源，包擴兩部分：MCU及其相關(guān)部分電源電路和RS485通訊部分電路。此電源電路是一種標準的設計電源電路，包括降壓、整流、穩壓、濾波四個(gè)環(huán)節。設計中考慮有過(guò)壓、過(guò)流保護電路，以使電源模塊具有很好的可靠性、穩定性。

        1.2計量芯片采樣電路部分

        計量芯片采樣電路主要包括電壓采樣通道設計和電流采樣通道設計。

        電壓采樣通道設計采用分壓電路，通過(guò)一個(gè)柱形精密電阻分壓取樣網(wǎng)絡(luò )把輸入電表的電壓信號衰減到合適的范圍，經(jīng)過(guò)抗混疊濾波后，再接入計量芯片電壓采樣通道。

        電流采樣通道設計采用電流互感器實(shí)現，線(xiàn)路電流流進(jìn)高精度電流互感器進(jìn)行耦合，經(jīng)取樣電阻取樣后，變?yōu)橐粋€(gè)合適量程的小信號，經(jīng)過(guò)抗混疊濾波后，再接入計量芯片電流采樣通道。

        由電流互感器或其他元器件引起的誤差可通過(guò)各校表寄存器糾正。

        1.3通訊電路部分

        該電能表采用標準的RS485通訊信道，通訊協(xié)議為MODBUS-RTU規約。啟動(dòng)后從站電能表為接收狀態(tài)，采用中斷方式進(jìn)行數據接收，當接收數據滿(mǎn)足規約條件并校驗正確后，采用中斷方式進(jìn)行數據回送。通訊操作包括讀數據、寫(xiě)數據和校驗數據三種。

        1.4時(shí)鐘模塊電路部分

        時(shí)鐘模塊采用DS1302芯片進(jìn)行設計，通過(guò)按鍵或通訊可實(shí)時(shí)查詢(xún)時(shí)間，其包括年事件、月事件、時(shí)事件、分事件、秒事件，根據不同的時(shí)間片可執行不同的任務(wù)，如時(shí)段費率檢測、數據凍結轉存檢測等。

        1.5顯示模塊電路部分

        顯示采用30×4段3.3VLCD段碼液晶，通過(guò)HT1621B液晶驅動(dòng)芯片與MCU連接，可簡(jiǎn)化電路，節約單片機I/O口，通過(guò)MCU控制液晶顯示，提供豐富的人機接口界面信息。

        2  軟件設計

        系統軟件設計主要包括兩部分：系統初始化部分和主程序部分。

        2.1系統初始化部分

        系統初始化包括系統時(shí)鐘初始化，中斷初始化、各功能模塊初始化以及I/O口初始化。

        2.2系統主程序部分

        系統主程序部分作為整個(gè)軟件的統籌部分，根據電源管理來(lái)完成不同模式下的任務(wù)調度，其完成的功能包括五大模塊：數據處理模塊、顯示模塊、時(shí)鐘模塊、存儲模塊和通訊模塊。軟件流程如圖2所示。

        圖2  軟件流程圖

        3  結束語(yǔ)

        基于MSP430F149單片機+ATT7022E計量芯片平臺技術(shù)設計的35mm導軌式三相電能表硬件結構簡(jiǎn)單，故障率低，在分項計量項目中發(fā)揮極大作用，可有效減少施工難度及成本。由于其體積小巧、外觀(guān)美型、接線(xiàn)靈活、安裝方便，為低壓配電終端計量提供了有效的解決方案。

        參考文獻：

        [1]任致程，周中.電力電測儀表原理與運用指南[M].北京：中國電力出版社，2007.

        [2]姜龍，張力，陳鍵鋒.微型導軌式安裝電能表在終端配電計量中的運用[J].低壓電器，2008,16(3).