單相電能計量芯片MCP3906及其應用

(3) 通信接口模塊

通訊處理模塊是電能表系統與外界通訊的模塊,這是依據國標規程編寫(xiě)的一個(gè)軟件模塊。該模塊包括通訊接收處理、通訊命令處理及通訊發(fā)送處理等部分。由于通訊信道有紅外信道和RS485信道兩個(gè)信道,故在通訊時(shí),要由MCU來(lái)判斷道底使用哪個(gè)信道。

(4) 數據存儲模塊

該功能模塊主要由支持I2C總線(xiàn)的可擦寫(xiě)EEP-ROM (AT25C256)和掉電保護電路組成,主要用于存儲計算出來(lái)的電壓、電流、有功等實(shí)時(shí)值以及每個(gè)時(shí)段的有功電能值,還有掉電時(shí)間記錄、電壓電流越上下限報警記錄和歷史記錄等等。如果模塊掉電,系統中的掉電保護電路會(huì )自動(dòng)切換到后備電池給外部RAM供電,以保證RAM里所有的數據不丟失。

(5) 電源

為確保電能表穩定可靠的運行,電源是電能表設計的一個(gè)關(guān)鍵。本設計采用一路9V電源和一路5V電源來(lái)分別給AVR Mega16和RS485通信單元供電。通信單元、計量單元和MCU之間的通信采用光耦進(jìn)行隔離,可提升整個(gè)系統的抗干擾能力。眾所周知,電能表的干擾源主要有電網(wǎng)的電壓波動(dòng)、閃電沖擊和變壓器產(chǎn)生的電磁感應等。本設計采用壓敏電阻來(lái)吸收瞬問(wèn)高壓沖擊。電源進(jìn)線(xiàn)處則使用磁環(huán)來(lái)防止高頻電磁脈沖對電路的干擾和破壞。

2.3 軟件設計

整個(gè)電能表的軟件程序由主程序、系統初始化、電量處理模塊、數據存儲、鍵盤(pán)中斷、LCD顯示模塊、通信模塊等組成。通過(guò)主程序或通過(guò)中斷方式可以調用子程序,以實(shí)現系統的整體功能。

其中主程序可用于完成啟動(dòng)和系統初始化(包括FLASH、RAM、LCD的設置、SCI及RTC等的初始化),以及判定時(shí)段,在LCD上顯示電量和時(shí)間等。主程序的流程圖如圖4所示。

而電量處理模塊則用于讀取計量芯片的有功等電量數據,并進(jìn)行復雜的處理,最后保存這些電能參量。

按鍵中斷模塊主要用來(lái)處理按鍵中斷。LCD顯示模塊則用于完成LCD字段的顯示,可通過(guò)LCD顯示屏輪流顯示有功和總電量等參數。

通信模塊主要按照通訊規約的要求,來(lái)實(shí)現與抄表系統的可靠通訊。以便通過(guò)抄表系統來(lái)讀取用戶(hù)的電量數據以及設置時(shí)間、費率和地址等電表參數。

3 結束語(yǔ)

通過(guò)本文基于MCP3906電能芯片和AT-Mega16單片機的單相電表可實(shí)現對單相電能的計量。該系統性能穩定、功能完善、操作簡(jiǎn)單,非常適用于單相電能的測量。其較高的性?xún)r(jià)比也為計量機構和用戶(hù)提供了更多的一種選擇。