電子式多功能電能表的設計與實(shí)現

本文闡述了電子式多功能電能表的設計方法、硬件設計的技術(shù)關(guān)鍵和軟件設計流程。并以NEC的μPD78F0338單片機為例，實(shí)現了一款具有四種費率、六條負荷曲線(xiàn)和兩套費率結構的三相四線(xiàn)電子式多功能電能表

電子式多功能電能表主要針對國內市場(chǎng)三相用電的工業(yè)用戶(hù)。隨著(zhù)電力行業(yè)改革深入，工業(yè)三相用電對多功能電能表的需求大量增加。目前國內多功能表種類(lèi)少、價(jià)格較高、功能不完善,往往僅是針對某些地區的特定要求開(kāi)發(fā)，缺乏通用性，某些產(chǎn)品未能完全達到國標的要求。本文介紹的電子式多功能電能表正是為了適應這種市場(chǎng)需求而設計的。

這是一款智能型高科技電能計量產(chǎn)品，該表可以同時(shí)計量正/反向有功電能、正/反向無(wú)功電能、四象限無(wú)功電能，還具有多費率控制，負荷曲線(xiàn)記錄，各相失壓、過(guò)壓、頻率超限記錄，數據LCD顯示等多種功能。主站可以通過(guò)RS-485總線(xiàn)或手持紅外抄表器對該電表進(jìn)行查表、設表、抄表等操作。

軟件代碼全部采用C/C++語(yǔ)言編寫(xiě)，編碼效率高，可維護性好，便于實(shí)現模塊化設計，可根據用戶(hù)的需求方便地對功能模塊進(jìn)行裁剪。而且代碼經(jīng)過(guò)優(yōu)化，其生成的目標代碼大小和執行效率已與匯編代碼相差無(wú)幾。該產(chǎn)品的技術(shù)指標全面符合 GB/T 17215-1998 《1級和2級靜止式交流有功電度表》、DL/T 614-1997《多功能電能表》和 DL/T 645-1997《多功能電能表通信規約》的要求。

多功能電能表的總體結構和硬件設計

多功能表總體結構

電子式多功能電能表硬件的核心MCU主控制器，它負責按鍵輸入掃描、工作狀態(tài)檢測、計量數據的讀入、計算和存儲、電表參數的現場(chǎng)配置以及與外界的通信控制等。其主要功能單元包括MCU主控制器單元、電量計量模塊、紅外和RS-485通信模塊、校表模塊、EEPROM存儲陣列等；其他輔助模塊主要有：時(shí)鐘日歷電路、工作異常報警電路、按鍵輸入電路、復位和看門(mén)狗電路、開(kāi)關(guān)電源模塊和后備電池電路、大屏幕液晶顯示模塊和LED顯示模塊。多功能表總體結構框圖如圖1所示。

高性能主控制器單元

主控制器采用NEC公司8位單片機中的高檔產(chǎn)品μPD78F0338。該款單片機為120腳QFP封裝，單片集成有60kB Flash、一個(gè)異步通信串行口、40