具有远程抄表功能的数字电度表的研究?
【摘 要】 介绍了一种以单片机at89c52为基础的可实现计算机网络远程抄表的数字电度表，该表采用电力载波通信方式，是一种新型的电功率计。
关键词：电力载波 远程抄表 数字电度表
1 引 言
作为通信技术的一个应用领域，电力载波通信技术用现有交流电源线作通信线路，省去不切实际的铺线工程，具有通道可靠性高、投资少见效快、与电网建设同步等无法比拟的优越性，现已成为电力系统应用最为广泛的通信手段。本文介绍一种以单片机at89c52为基础的采用电力载波通信方式实现远程抄表的数字电度表，它能实现各个电力用户用电量的自动记录、传送等功能 ，使得在供电局抄表中心便能查询用电情况，自动抄收用户电表数、计算电费等，由此带来的经济效益及社会效益都将非常可观。
2 系统简介
系统总结构简图如图1所示。
电网进户线通过稳压电路（7805）产生＋5v和＋10v两种直流工作电源，以满足本系统中不同集成电路的需要，同时ad7751开始电功率计量，产生一个与实功率信息成正比的频率，输入到at89c52进行脉冲计数，再通过专用modem芯片st7537将功率信息以电力载波方式送回电网来实现远程抄表，并驱动数码管显示功率读数，其功率信息存放于外部存储器m93c46中以防掉电后数据丢失 。系统故障保护部分由光耦moc3063和电磁继电器组成，当at89c52因故停止工作时，电磁继电器自动切断电源，保证电度表不会出现漏计电现象。
3 系统工作原理（硬件设计）
系统电气原理图如图2所示。
3.1 cpu及外围电路
at89c52是atmel公司生产的mcs－51系列单片机，内置8k字节电擦除可编程eeprom片内程序存储器和256字节ram，片内程序存储器空间能满足本系统程序存储之需要，可省去片外eprom程序存储器和地址锁存器，使电路结构简捷。
p1．3口作片外串行eeprom存储芯片的片选信号，p1．2口输出时钟信号，p1．1口输出操作命令或向eeprom送写数据，p1．0口为数据输入端，p1．4口为光耦moc3063控制端，p0口为数码显示led段选控制端，p2．0～p2．4口为位选控制端，p2.5～p2.7口分别与st7537的rx、/相联进行数据通信控制，xtal1时钟输入端接至st7537的mclk时钟输出端，reset接至st7537的rsto复位输出端。p3．4口计数器t0输入端接至ad7751的f1低频率输出端进行脉冲计数。
存储单元采用电擦除可编程存储器m93c46，其片内有64×16位串行存储单元，具有在线改写数据功能，在本控制电路中用来存储用户所用电量。
系统的故障保护部分由光耦moc3063和电磁继电器组成。
3．2 功率计量（ad7751）
ad7751是一种高精度的带有片内故障检测的电量测量ic，电源线路电压传感器的输出端接到ad7751的电压通道v2p、v2n。从电流传感器输出的电压接到电流通道v1a、v1b，其内部的两个adc将电流和电压传感器送来的信号数字化。ad7751计算两个电压信号（通道1和通道2上的）的乘积，然后低通滤波这个乘积以提取实功率信息。
ad7751的低频率信号输出是通过累加这个实功率信息产生的，这个低频率信号本来就意味着在输出脉冲间长时间的累加，所以这个输出频率正比于平均实功率，这个平均实功率信息可以依次被累加（例如通过一个计数器）以产生能量信息。
ad7751主要管脚的功能：
高通滤波器（hpf）选择，在功率计量应用中hpf必须被使能。
v1a、v1b：通道1（电流通道）的模拟输入。这两个输入端是全差分电压输入。
v2p、v2n：通道2（电压通道）的输入端。
vin：差分电压输入v1a和v1b的负输入脚。
clkin、clkout：外部时钟输入端，对规定的工作来说时钟频率是3．58mhz。
f1、f2：低频率逻辑输出端，f1和f2提供“平均实功率”信息。
3．3 数据通信（st7537）
st7537是sgs－thomson公司专为电力线载波通信而设计的家庭自动化modem芯片，它除有一般的modem芯片的信号调制解调功能外，还针对电力线应用加入许多特别的信号处理手段，目前，在国内电力线载波抄表领域应用广泛。其调制解调技术是fsk方式，最高波特率达到了2400bps。st7537通过一个外部激励、一个变压器和能量主线相联接，载波频率为132．45khz。
st7537主要管脚的功能：
rx／：接收或发送方式选择输入端，rx／＝0时为发送工作方式，rx/＝1时为接收工作方式。
：看门狗输入端。
pabc、功率放大器输出端。
：数据检测输出端。
txd：传送数据输入端。
rxd：接收数据输出端。rsto：复位输出端。
rai：接收模拟信号输入端。
ato：模拟信号输出端。
mclk：时钟输出端。
avdd：内部模拟电源电压＋10v。
dvdd：内部数字电源电压＋5v。
我们设计的st7537与220v电力线的接口电路简单实用，性价比高，其电路见图2所示的电气原理图。
4 控制软件的设计
该系统软件由主程序和中断程序组成，软件流程图如图3和图4示，主机以点名方式与各分机进行通信，主机向电网送分机地址，各分机从电网读得并判别是否是本机地址，如果是，则送计量结果及故障状态。
限于篇幅，本系统初始化程序略。
5 结束语
该数字电度表测量精度高，性能稳定可靠，不但可以取代老式的齿轮式电度表，还可以实现计算机网络远程抄表及高效数据管理，是现代供配电管理不可缺少的用户电功率计，是老式电度表的替代产品，市场前景广阔。
参考文献
1 蔡菲娜．单片微型计算机原理和应用．杭州：杭州大学出版社，1996
2 何立民．单片机应用系统设计．北京：北京航空航天大学出版社，1990
3 余永权．单片机应用系统的功率接口技术．北京：北京航空航天大学出版社，1992
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1 引 言
作为通信技术的一个应用领域，电力载波通信技术用现有交流电源线作通信线路，省去不切实际的铺线工程，具有通道可靠性高、投资少见效快、与电网建设同步等无法比拟的优越性，现已成为电力系统应用最为广泛的通信手段。本文介绍一种以单片机at89c52为基础的采用电力载波通信方式实现远程抄表的数字电度表，它能实现各个电力用户用电量的自动记录、传送等功能 ，使得在供电局抄表中心便能查询用电情况，自动抄收用户电表数、计算电费等，由此带来的经济效益及社会效益都将非常可观。
2 系统简介
系统总结构简图如图1所示。
电网进户线通过稳压电路（7805）产生＋5v和＋10v两种直流工作电源，以满足本系统中不同集成电路的需要，同时ad7751开始电功率计量，产生一个与实功率信息成正比的频率，输入到at89c52进行脉冲计数，再通过专用modem芯片st7537将功率信息以电力载波方式送回电网来实现远程抄表，并驱动数码管显示功率读数，其功率信息存放于外部存储器m93c46中以防掉电后数据丢失 。系统故障保护部分由光耦moc3063和电磁继电器组成，当at89c52因故停止工作时，电磁继电器自动切断电源，保证电度表不会出现漏计电现象。
3 系统工作原理（硬件设计）
系统电气原理图如图2所示。
3.1 cpu及外围电路
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p1．3口作片外串行eeprom存储芯片的片选信号，p1．2口输出时钟信号，p1．1口输出操作命令或向eeprom送写数据，p1．0口为数据输入端，p1．4口为光耦moc3063控制端，p0口为数码显示led段选控制端，p2．0～p2．4口为位选控制端，p2.5～p2.7口分别与st7537的rx、/相联进行数据通信控制，xtal1时钟输入端接至st7537的mclk时钟输出端，reset接至st7537的rsto复位输出端。p3．4口计数器t0输入端接至ad7751的f1低频率输出端进行脉冲计数。
存储单元采用电擦除可编程存储器m93c46，其片内有64×16位串行存储单元，具有在线改写数据功能，在本控制电路中用来存储用户所用电量。
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3．2 功率计量（ad7751）
ad7751是一种高精度的带有片内故障检测的电量测量ic，电源线路电压传感器的输出端接到ad7751的电压通道v2p、v2n。从电流传感器输出的电压接到电流通道v1a、v1b，其内部的两个adc将电流和电压传感器送来的信号数字化。ad7751计算两个电压信号（通道1和通道2上的）的乘积，然后低通滤波这个乘积以提取实功率信息。
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txd：传送数据输入端。
rxd：接收数据输出端。rsto：复位输出端。
rai：接收模拟信号输入端。
ato：模拟信号输出端。
mclk：时钟输出端。
avdd：内部模拟电源电压＋10v。
dvdd：内部数字电源电压＋5v。
我们设计的st7537与220v电力线的接口电路简单实用，性价比高，其电路见图2所示的电气原理图。
4 控制软件的设计
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5 结束语
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参考文献
1 蔡菲娜．单片微型计算机原理和应用．杭州：杭州大学出版社，1996
2 何立民．单片机应用系统设计．北京：北京航空航天大学出版社，1990
3 余永权．单片机应用系统的功率接口技术．北京：北京航空航天大学出版社，1992
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