摘要(yao)：设计(ji)了一种(zhong)基(ji)于MSP430F149的35mm导(dao)轨式三相电能(neng)表(biao)，该系(xi)统(tong)介绍了应(ying)运(yun)单片机(ji)+计(ji)量芯(xin)片采样平台实现电能(neng)表(biao)的终端计(ji)量的设计(ji)，该设计(ji)具有体积(ji)小、精度(du)高、可(ke)靠性好以及(ji)安装方(fang)便等优点(dian)，还可(ke)用(yong)RS485通(tong)讯接口与(yu)上位机(ji)实现数据交换。
关键字：导轨(gui)式；三相电能表(biao)；计量(liang)芯片
0 引言
目前，随着数(shu)字化(hua)、智(zhi)能化(hua)的迅(xun)速发展，一(yi)般的壁挂式电(dian)表因(yin)其硬件平台的限制, 不能够(gou)很好的实现信息化(hua)、网络化(hua)，并(bing)且还存在效(xiao)率(lv)低下、精度不高以(yi)及安装复杂等缺点。
该电(dian)(dian)能(neng)(neng)表设(she)计采(cai)用DIN35mm导轨式(shi)安装结构、LED显示(shi)、测量(liang)电(dian)(dian)能(neng)(neng)以及其它电(dian)(dian)参量(liang)，可进行(xing)时(shi)钟(zhong)、费(fei)率时(shi)段等(deng)(deng)的(de)参数设(she)置(zhi)以及电(dian)(dian)能(neng)(neng)脉冲(chong)输出，RS485通讯使得(de)电(dian)(dian)能(neng)(neng)表进行(xing)组(zu)网管理得(de)以实现，并且广泛应用于(yu)厂矿、企业、商业、部队、及广电(dian)(dian)等(deng)(deng)终端用户(hu)。
1 硬(ying)件设计(ji)
35mm导轨(gui)式三相电(dian)能表(biao)由钜(ju)泉(quan)光电(dian)公司的(de)(de)单芯片计(ji)(ji)量(liang)集成(cheng)电(dian)路(lu)(lu)ATT7022E设(she)计(ji)(ji)完成(cheng)的(de)(de)。其(qi)硬件设(she)计(ji)(ji)包括(kuo)电(dian)源(yuan)设(she)计(ji)(ji)、围绕ATT7022E的(de)(de)采(cai)样电(dian)路(lu)(lu)设(she)计(ji)(ji)、通讯电(dian)路(lu)(lu)设(she)计(ji)(ji)，CPU及其(qi)它相关(guan)电(dian)路(lu)(lu)等(deng)的(de)(de)部分(fen)设(she)计(ji)(ji)。其(qi)系统框图如图1所示。
图1 ; 系统框图
1.1电源(yuan)电路部分
电(dian)源设(she)(she)计(ji)采用线性电(dian)源，包(bao)(bao)扩(kuo)两(liang)部分(fen)：MCU及其相关部分(fen)电(dian)源电(dian)路(lu)和RS485通讯部分(fen)电(dian)路(lu)。此(ci)电(dian)源电(dian)路(lu)是一(yi)种标准(zhun)的设(she)(she)计(ji)电(dian)源电(dian)路(lu)，包(bao)(bao)括降压、整流(liu)、稳(wen)压、滤波四个环节。设(she)(she)计(ji)中考(kao)虑有(you)过压、过流(liu)保(bao)护电(dian)路(lu)，以使电(dian)源模块具有(you)很(hen)好的可(ke)靠(kao)性、稳(wen)定性。
1.2计量芯(xin)片采样电路部分(fen)
计(ji)量芯片采样电(dian)路主要包括电(dian)压(ya)采样通道(dao)设计(ji)和电(dian)流采样通道(dao)设计(ji)。
电压采样通道(dao)设计采用分压电路，通过一个柱形精密电阻分压取(qu)样网络把输入(ru)电表(biao)的(de)电压信号(hao)衰减到合适(shi)的(de)范(fan)围，经过抗(kang)混叠(die)滤波后，再(zai)接入(ru)计量芯片电压采样通道(dao)。
电(dian)(dian)流(liu)采样通(tong)道设计(ji)采用电(dian)(dian)流(liu)互(hu)感器实现，线(xian)路电(dian)(dian)流(liu)流(liu)进高精(jing)度电(dian)(dian)流(liu)互(hu)感器进行耦(ou)合(he)(he)，经取样电(dian)(dian)阻取样后，变为一个合(he)(he)适(shi)量(liang)(liang)程的小信号(hao)，经过(guo)抗混叠滤波后，再接入计(ji)量(liang)(liang)芯片电(dian)(dian)流(liu)采样通(tong)道。
由电(dian)流互感(gan)器(qi)或其他元器(qi)件引起的误差可(ke)通过各(ge)校表寄存器(qi)纠(jiu)正(zheng)。
1.3通(tong)讯电路部分
该电能表采(cai)(cai)用(yong)标准的RS485通讯信道，通讯协议为MODBUS-RTU规(gui)约。启动后(hou)(hou)从(cong)站电能表为接收(shou)(shou)状(zhuang)态，采(cai)(cai)用(yong)中(zhong)断(duan)(duan)方式进(jin)行数据(ju)接收(shou)(shou)，当接收(shou)(shou)数据(ju)满足规(gui)约条(tiao)件并校验正确后(hou)(hou)，采(cai)(cai)用(yong)中(zhong)断(duan)(duan)方式进(jin)行数据(ju)回送。通讯操作包括读数据(ju)、写数据(ju)和校验数据(ju)三种。
1.4时钟模块电(dian)路(lu)部(bu)分
时(shi)钟模块(kuai)采用DS1302芯片(pian)进行设计，通(tong)过(guo)按键或通(tong)讯可(ke)实时(shi)查询时(shi)间，其(qi)包(bao)括年事件(jian)、月事件(jian)、时(shi)事件(jian)、分事件(jian)、秒事件(jian)，根(gen)据不(bu)同(tong)的时(shi)间片(pian)可(ke)执(zhi)行不(bu)同(tong)的任务，如时(shi)段费率检测、数据冻结转存(cun)检测等。
1.5显示模块电路(lu)部分
显示(shi)(shi)采(cai)用30×4段3.3VLCD段码(ma)液晶(jing)，通过HT1621B液晶(jing)驱动芯片(pian)与MCU连接(jie)，可简化电路(lu)，节约单(dan)片(pian)机(ji)I/O口(kou)，通过MCU控制液晶(jing)显示(shi)(shi)，提供丰(feng)富的人机(ji)接(jie)口(kou)界面信息(xi)。
2 软(ruan)件设计
系统软件设(she)计主要包括两部(bu)分(fen)：系统初始化部(bu)分(fen)和(he)主程(cheng)序部(bu)分(fen)。
2.1系统初始(shi)化部分
系(xi)统初(chu)(chu)始(shi)化包括系(xi)统时钟初(chu)(chu)始(shi)化，中断初(chu)(chu)始(shi)化、各功能模块初(chu)(chu)始(shi)化以及I/O口初(chu)(chu)始(shi)化。
2.2系统主(zhu)程序(xu)部分
系统(tong)主程序部分作为整个软件的统(tong)筹部分，根据电(dian)源(yuan)管理来完成不同模式下(xia)的任务调度，其完成的功能包括五大模块(kuai)(kuai)(kuai)：数据处理模块(kuai)(kuai)(kuai)、显示(shi)模块(kuai)(kuai)(kuai)、时钟模块(kuai)(kuai)(kuai)、存储模块(kuai)(kuai)(kuai)和通(tong)讯(xun)模块(kuai)(kuai)(kuai)。软件流程如(ru)图2所示(shi)。
图2 软(ruan)件(jian)流程图
3 结束语
基于(yu)MSP430F149单(dan)片(pian)机(ji)+ATT7022E计量(liang)(liang)芯片(pian)平台(tai)技(ji)术设计的35mm导轨式三相电(dian)能表硬件(jian)结构简(jian)单(dan)，故障率(lv)低，在(zai)分项(xiang)计量(liang)(liang)项(xiang)目中发挥极大(da)作用(yong)，可有效减少施工难度及成本。由(you)于(yu)其(qi)体积小巧、外观美型、接线灵活(huo)、安装(zhuang)方(fang)便，为低压配电(dian)终端(duan)计量(liang)(liang)提供了有效的解决方(fang)案。
参考文献：
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