國內(nèi)民用單相表一般可分為機(jī)械式電能表(感應(yīng)式電能表)和電子式電能表兩大類。過去機(jī)械式電能表的市場保有量比較大，但由于機(jī)械式電能表存在重量大、成本高、信息采集不方便等缺點(diǎn)，因而正在逐漸退出市場;而電子式電能表經(jīng)過近20年的發(fā)展，在技術(shù)上正日趨成熟。
新一代電子式電能表也稱智能電表，該產(chǎn)品具備諸多優(yōu)點(diǎn)，例如功能擴(kuò)展方便;便于信息化集中管理;節(jié)約材料能源;靈敏度高;精度高;一致性好;誤差曲線平穩(wěn);便于自動化生產(chǎn);耐機(jī)械振動能力強(qiáng);重量輕等。因此隨著技術(shù)日趨成熟，此類產(chǎn)品的市場認(rèn)知度顯著提升，現(xiàn)已經(jīng)成為國內(nèi)民用單相表的主流。
近幾年來，國內(nèi)各省陸續(xù)推出自己的技術(shù)規(guī)范，但各省的技術(shù)規(guī)范有一定的差異。農(nóng)網(wǎng)表是智能電表的一種，目前國家電網(wǎng)公司已統(tǒng)一了農(nóng)網(wǎng)表的技術(shù)規(guī)范。本文介紹的農(nóng)網(wǎng)表方案完全滿足國家電網(wǎng)公司智能電能表技術(shù)規(guī)范的要求，該方案基于上海海爾集成電路有限公司開發(fā)的一款8位閃存MCU HR6P71F。
HR6P71F芯片特點(diǎn)
1、內(nèi)核
采用高性能哈佛型RISC CPU內(nèi)核，具有48條精簡指令，工作頻率為DC~16MHz，8級PC硬件堆棧，復(fù)位向量位于000H，默認(rèn)中斷向量位于004H，支持中斷向量表，支持中斷處理，共有14個中斷源。
2、存儲資源
具有4Kx15位FLASH程序存儲器和224x8位SRAM數(shù)據(jù)存儲器;程序存儲器支持直接尋址和相對尋址;數(shù)據(jù)存儲器支持直接尋址和間接尋址。
3、I/O端口
共有15個I/O端口，包括PA端口(PA0~PA4，PA6~PA7)和PB端口(PB0~PB7)。
4、外設(shè)
一個8位定時器T8;一個8位PWM時基定時器T8P;一個16位定時器T16N;一路通用異步收發(fā)器UART;7通道8位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC;兩個模擬比較器ACP和一個參考電壓模塊。
5、特殊功能
有一個高精度內(nèi)部4M振蕩器，出廠時精度校準(zhǔn)為±5%;支持低功耗休眠模式及喚醒操作;內(nèi)嵌上電復(fù)位電路和低電壓復(fù)位電路;支持外部復(fù)位;支持獨(dú)立硬件看門狗定時器;支持在線編程(ISP)接口;支持編程代碼保護(hù);工作電壓范圍為3.5V~5.5V;工作溫度范圍為-40℃~85℃。
系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
1、基本功能
基于微控制器HR6P71F的農(nóng)網(wǎng)表方案主要實(shí)現(xiàn)有功電能信號的采集、電量存儲與顯示，并通過RS485或者紅外的方式通信，實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)裙δ堋?
1) 有功電能信號的采集
該方案的電能計(jì)量部分采用ADE7755芯片，通過對電壓電流回路信號的采集，將電能值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電能脈沖信號，MCU通過對電能脈沖信號采集和計(jì)算，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的計(jì)量數(shù)值，同時具備正、反相有功電能計(jì)量的功能。
2) 電量存儲與顯示
MCU采集到電能信號后，及時存儲到EEPROM中，保證存儲的數(shù)據(jù)不被丟失，并且能保持10年以上，通過LCD顯示信息，例如電量總數(shù)等。
3) 通信
支持RS485通信和紅外通信。在RS485通信情況下，自動抄表系統(tǒng)可根據(jù)電表地址實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動抄表功能，通信距離：不小于1，200m(每兩個接點(diǎn)之間)，為了安全保護(hù)電表，RS485通信接口必須和電表內(nèi)部電路實(shí)行電氣隔離，并有失效保護(hù)電路。紅外通信距離應(yīng)該大于 5米，通信角度≥±15°，紅外通信和 RS485 通信在物理層必須獨(dú)立，一種通信信道的損壞不得影響另一信道。
2、硬件設(shè)計(jì)
該方案在硬件上由三部分組成，一是電能計(jì)量部分，二是MCU控制部分，三是通信部分。
電能計(jì)量部分與MCU控制部分通過光電耦銜接，實(shí)現(xiàn)完全隔離，電能計(jì)量部分主要完成有功電能脈沖輸出，用于校表、采集電能量;無源光電隔離型輸出端口;波形是標(biāo)準(zhǔn)方波， 脈沖寬度為80ms±20ms。RS485通信部分與MCU控制部分也是通過光電耦銜接，實(shí)現(xiàn)完全隔離;紅外通信部分與MCU控制部分共同使用一個電源，沒有隔離。
