智能分時(shí)計費電度表的單片機實(shí)現

　　引言

　　在電力資源費用的收取方面，電力部門(mén)希望采取分時(shí)計費的用電制度，即在高峰期用電，將電費單價(jià)提高；低峰期用電，將電費單價(jià)降低，這是一種采用經(jīng)濟杠桿方式來(lái)引導人們盡量避開(kāi)高峰期用電的一種有效的辦法。

　　該方法對于解決用電負荷量不平衡問(wèn)題，充分發(fā)揮現有的發(fā)電能力，可以起到相當重要的作用。分時(shí)計費智能電度表正是適應分時(shí)計費用電制度的一種新穎的單片機化智能電能計量產(chǎn)品。它既保留了原有三相／單相電度表的主要功能，又增加了分時(shí)計算用電量和電費的功能。因此，它既適用于當前，更適用于未來(lái)。

　　1 智能分時(shí)計費電度表的結構原理

　　本智能電度表在保持現行三相／單相電度表作為電量計量標準的基礎上，僅僅通過(guò)在表盤(pán)上打一個(gè)很小的光電檢測孔，從而使表盤(pán)每轉一圈都給出一個(gè)脈沖信號，然后經(jīng)過(guò)放大和整形后，將此脈沖信號作為單片機外部計數脈沖的輸入信號。

　　一般情況下，該智能分時(shí)計費電度表可以由兩部分組成。第一部分是原有的三相／單相電度表，該部分仍可單獨作為電量計量系統使用，也就是說(shuō)，表盤(pán)每轉一圈，經(jīng)過(guò)齒輪傳動(dòng)，由機械式計數器顯示出用電度數，這一原有的功能保持不變；第二部分是新增加的單片機系統，主要是將表盤(pán)所轉圈數這一信號，以計數脈沖的形式由T0輸入，然后根據定時(shí)計費用電制度的規定，對這一信號進(jìn)行適當的處理，從而給出用戶(hù)各用量計費期的用電度數，再按分時(shí)計費價(jià)格標準直接算出用戶(hù)的電費。分時(shí)計費智能電度表的設計原理結構如圖1所示。

　　2分時(shí)計費的實(shí)現

　　利用這種智能電度表對用電度數進(jìn)行記錄是很容易實(shí)現的，它的技術(shù)難點(diǎn)在于將用電度數按不同的計費期(高、中、低峰期)分開(kāi)，以便分別乘上不同的單價(jià)后求出用戶(hù)總的電費。解決這一難題的關(guān)鍵在于，要有一個(gè)絕對的時(shí)間標準。

　　本設計使用一片可編程定時(shí)器來(lái)作為智能電度表的時(shí)間基準。所謂"絕對的時(shí)間標準"，指的是，即使在停電的情況下，電度表不轉，無(wú)脈沖信號給出，定時(shí)器也必須照常運轉。否則，如果停上幾小時(shí)的電，定時(shí)器也跟著(zhù)停止幾小時(shí)不工作的話(huà)，將可能把低峰期誤認為高峰期……，從而打亂整個(gè)分時(shí)計費系統。由于停電是經(jīng)常發(fā)生的，所以實(shí)用的分時(shí)計費智能電度表必須帶有備用電源。 停電期間，智能電度表的處理過(guò)程是這樣的：當檢測到即將發(fā)生斷電信號時(shí)，可通過(guò)INT1中斷單片機，在其中斷服務(wù)子程序中置位PCON的IDL位，使單片機進(jìn)入空閑操作狀態(tài)，同時(shí)接入備用電源。再將備用電源切換到外部定時(shí)器上，使定時(shí)器不停止工作。而在停電期間，如果設定的定時(shí)時(shí)間已到，即某個(gè)計費期到，定時(shí)器INT0將發(fā)出中斷請求信號，由于INT0編程為高優(yōu)先級中斷，INT1為低優(yōu)先級中斷，因此，并在INT1的中斷期間，仍能響應INT0的中斷請求，使單片機結束空閑操作狀態(tài)，在INT0的中斷服務(wù)子程序中結算某個(gè)計費期的電費。所以，利用單片機的空閑操作狀態(tài)，一方面可在停電期間減少備用電源的消耗；另方面，結算電費的工作也可以照常進(jìn)行，而不受絲毫的影響。計算結束后，仍可使單片機回到空閑操作狀態(tài)，并等待電網(wǎng)電壓的恢復。

　　為了區分高、中、低峰3段不同的計費期，可在INT0的中斷服務(wù)子程序中設置一個(gè)可移位的標志，每次中斷移位一次，3次為一循環(huán)，即移位3次后返回初值位置。這樣，由標志所在的位置，就可判斷出系統處于哪段計費期，從而轉入相應的電費結算子程序。

　　3新型智能電度表的主要功能

　　一天中的高、中、低峰3段不同計費期的起止時(shí)間以及各段的電費單價(jià)，可由供電部門(mén)在安裝并啟用智能電度表時(shí)，通過(guò)鍵盤(pán)輸入，然后加封。在智能電度表工作期間，該表應具有如下主要功能：

　　(1)可由原有三相／單相電度表顯示用戶(hù)累計用電度數；

　　(2)通過(guò)單片機系統的LED顯示器，可按需要顯示各段累計用電量、總的累計用電量、各段累計電費、總的累計電費；

　　(3)可按需要打印各種數據；

　　(4)可以查詢(xún)當天各段時(shí)間內的用電量和電費；

　　(5)帶有備用電源，可以自動(dòng)切換。

　　(6)可按需要將上述各種數據從串行口發(fā)送出去，然后通過(guò)有線(xiàn)／無(wú)線(xiàn)數傳機傳送到供電部門(mén)的中心控制室，使供電部門(mén)能隨時(shí)了解各有關(guān)單位的用電和電費結算情況；

　　(7)供電部門(mén)按月收取電費后，可通過(guò)清零按鈕將上述量清除，并重新開(kāi)始累計；

　　(8)對于限額用電單位，供電部門(mén)可預置用電限量，并有超額報警和超額部分加倍計費功能。

　　4結束語(yǔ)

　　本文根據分時(shí)用電計費制度，并通過(guò)單片機系統和絕對時(shí)間標準，提出了一種基于單片機的分時(shí)計費智能電度表的設計方法。重點(diǎn)分析了系統中分時(shí)計費的實(shí)現方案。