STM32F103xx系列單片機(jī)介紹

1、STM32F103XX系列單片機(jī)介紹STM32F103xx增強(qiáng)型系列由意法半導(dǎo)體集團(tuán)設(shè)計(jì)，使用高性能的ARMCortex-M332位的RISC內(nèi)核，工作頻率為72MHz，內(nèi)置高速存儲(chǔ)器（高達(dá)128K字節(jié)的閃存和20K字節(jié)的SRAM），豐 富的增強(qiáng)I/O端口和聯(lián)接到兩條 APB總線的外設(shè)。所有型號(hào)的器件都包含 2個(gè)12位的ADC 3個(gè)通用16位定時(shí)器和一個(gè) PWM定時(shí)器，還包含標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)的通信接口：多達(dá)2個(gè)I2C和SP、3 個(gè) USART 一個(gè) USB和一個(gè) CAN。1、結(jié)構(gòu)與功能內(nèi)核：ARM32 位的 Cortex?-M3CPU-72MHz，1.25DMips/MHz （ Dhrystone2

2、.1），0 等待周期的存儲(chǔ)器-支持單周期乘法和硬件除法存儲(chǔ)器-從32K字節(jié)至512K字節(jié)的閃存程序存儲(chǔ)器（STM32F103xx中的第二個(gè)x表示FLASH容量， 其中：“4”=16K“6”=32K“8”=64KB=128K,C=256K,D=384K,E=512K）-從6K字節(jié)至64K字節(jié)的SRAM時(shí)鐘、復(fù)位和電源管理-2.0至3.6伏供電和I/O管腳-上電/斷電復(fù)位（POR/PDR、可編程電壓監(jiān)測(cè)器（PVD）-內(nèi)嵌4至16MHz高速晶體振蕩器-內(nèi)嵌經(jīng)出廠調(diào)校的 8MHz的RC振蕩器-內(nèi)嵌40kHz的RC振蕩器-PLL供應(yīng)CPU時(shí)鐘-帶校準(zhǔn)功能的32kHzRTC振蕩器低功耗-睡眠、停機(jī)和待機(jī)模

3、式-VBAT為RTC和后備寄存器供電 2個(gè)12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，1us轉(zhuǎn)換時(shí)間（16通道）-轉(zhuǎn)換范圍：0至3.6V-雙采樣和保持功能-溫度傳感器 DMA-7通道DMA控制器-支持的外設(shè)：定時(shí)器、ADC SP、I2C和USART多達(dá)80個(gè)快速I/O 口-26/37/51/80 個(gè)多功能雙向 5V兼容的I/O 口-所有I/O 口可以映像到16個(gè)外部中斷調(diào)試模式-串行線調(diào)試（SWD）和JTAG接口多達(dá)7個(gè)定時(shí)器-多達(dá)3個(gè)16位定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器有多達(dá)4個(gè)用于輸入捕獲/輸出比較/PWM或脈沖計(jì)數(shù)的通道-16位6通道高級(jí)控制定時(shí)器-多達(dá)6路PWM輸出-死區(qū)控制、邊緣/中間對(duì)齊波形和緊急制動(dòng)-2個(gè)看門狗定時(shí)器

4、（獨(dú)立的和窗口型的）-系統(tǒng)時(shí)間定時(shí)器：24位自減型多達(dá)9個(gè)通信接口-多達(dá) 2 個(gè) I2C 接口（SMBus/PMBus）-多達(dá)3個(gè)USART接口，支持ISO7816, LIN，IrDA接口和調(diào)制解調(diào)控制-多達(dá)2個(gè)SPI同步串行接口 （18兆位/秒）-CAN接口（2.0B 主動(dòng)）-USB2.0全速接口 ECOPACK封 裝（兼容 RoHS2、特點(diǎn)概述ARM?的 Cortex?-M3 核心ARM的Cortex-M3處理器是最新一代的嵌入式ARM處理器，它為實(shí)現(xiàn) MCU的需要提供了低成本的平臺(tái)、縮減的管腳數(shù)目、降低的系統(tǒng)功耗，同時(shí)提供卓越的計(jì)算性能和先進(jìn)的 中斷系統(tǒng)響應(yīng)。ARM的Cortex-M3是

5、32位的RISC處理器，提供額外的代碼效率，通常在 8 和16位系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間上得以體現(xiàn)ARM核心的高性能。STM32F103xx增強(qiáng)型系列擁有內(nèi)置的 ARM核心，因此它與所有的 ARM工具和軟件兼容。嵌入式Flash存儲(chǔ)器和RAM存儲(chǔ)器最新STM32F103XE型擁有高達(dá)512K字節(jié)的內(nèi)置閃存存儲(chǔ)器，用于存放程序和數(shù)據(jù)。多達(dá)64KB的嵌入式SRAM可以以CPU的時(shí)鐘速度進(jìn)行讀寫(xiě)（不待等待狀態(tài)）。模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）STM32F103XX增強(qiáng)型產(chǎn)品內(nèi)嵌 2個(gè)12位的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC），每個(gè)ADC有多達(dá)16 個(gè)外部通道，可以實(shí)現(xiàn)單次或掃描轉(zhuǎn)換。在掃描模式下，轉(zhuǎn)換在選定的一組模擬輸入

6、上自動(dòng) 進(jìn)行。ADC接口上額外的邏輯功能允許：1、同時(shí)采樣和保持；2、交叉采樣和保持；3、單次采樣。模擬看門狗功能允許非常精準(zhǔn)地監(jiān)視一路、多路或所有選中的通道，當(dāng)被監(jiān)視的信號(hào)超出預(yù)置的閥值時(shí)，將產(chǎn)生中斷。由標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)器（TIMx）和高級(jí)控制定時(shí)器（TIM1）產(chǎn)生的事件，可以分別內(nèi)部級(jí)聯(lián)到 ADC的開(kāi)始觸發(fā)、外部觸發(fā)和DMA觸發(fā)，以使應(yīng)用程序能同步AD轉(zhuǎn)換和時(shí)鐘?？勺冹o態(tài)存儲(chǔ)器（FSMC）FSMC嵌入在 STM32F103xC,STM32F103xD,STM32F103x沖，帶有 4 個(gè)片選，支持一下 模式：Flash、RAM、PSRAM NOR和NAND。3個(gè)FSMC中斷線經(jīng)過(guò) OR后連接到 N

7、VIG 沒(méi) 有讀/寫(xiě)FIFO,除PCCARD之外，代碼都是從外部存儲(chǔ)器執(zhí)行，不支持Boot，目標(biāo)頻率等于SYSCLK/2所以當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘是 72MHz時(shí)，外部訪問(wèn)按照 36MHz進(jìn)行。嵌套矢量中斷控制器（NVIC）可以處理43個(gè)可屏蔽中斷通道（不包括 Cortex-M3的16根中斷線），提供16個(gè)中斷 優(yōu)先級(jí)。緊密耦合的 NVIC實(shí)現(xiàn)了更低的中斷處理延遲，直接向內(nèi)核傳遞中斷入口向量表地 址，緊密耦合的NVIC內(nèi)核接口，允許中斷提前處理，對(duì)后到的更高優(yōu)先級(jí)的中斷進(jìn)行處理， 支持尾鏈，自動(dòng)保存處理器狀態(tài)，中斷入口在中斷退出時(shí)自動(dòng)恢復(fù)，不需要指令干預(yù)。夕卜部中斷/事件控制器（EXTI）外部中斷/事件控

8、制器由用于19條產(chǎn)生中斷/事件請(qǐng)求的邊沿探測(cè)器線組成。每條線可 以被單獨(dú)配置用于選擇觸發(fā)事件（上升沿，下降沿，或者兩者都可以），也可以被單獨(dú)屏蔽。有一個(gè)掛起寄存器來(lái)維護(hù)中斷請(qǐng)求的狀態(tài)。當(dāng)外部線上出現(xiàn)長(zhǎng)度超過(guò)內(nèi)部APB2時(shí)鐘周期的脈沖時(shí)，EXTI能夠探測(cè)到。多達(dá) 112個(gè)GPIO連接到16個(gè)外部中斷線。時(shí)鐘和啟動(dòng)在啟動(dòng)的時(shí)候還是要進(jìn)行系統(tǒng)時(shí)鐘選擇，但復(fù)位的時(shí)候內(nèi)部 8MHz的晶振被選用作 CPU時(shí)鐘。可以選擇一個(gè)外部的4-16MHZ的時(shí)鐘，并且會(huì)被監(jiān)視來(lái)判定是否成功。在這期間，控制器被禁止并且軟件中斷管理也隨后被禁止。同時(shí)，如果有需要（例如碰到一個(gè)間接使用的晶振失敗），PLL時(shí)鐘的中斷管理完全可

9、用。多個(gè)預(yù)比較器可以用于配置AHB頻率，包括高速APB（PB2和低速 APB（APB1），高速APB最高的頻率為 72MHz，低速APB最高的頻率為 36MHz。Boot模式在啟動(dòng)的時(shí)候，Boot引腳被用來(lái)在3種Boot選項(xiàng)種選擇一種：從用戶 Flash導(dǎo)入，從 系統(tǒng)存儲(chǔ)器導(dǎo)入，從 SRAM導(dǎo)入。Boot導(dǎo)入程序位于系統(tǒng)存儲(chǔ)器，用于通過(guò) USART1重新對(duì) Flash存儲(chǔ)器編程。電源供電方案VDD,電壓范圍為2.0V-3.6V，外部電源通過(guò) VDD引腳提供，用于I/O和內(nèi)部調(diào)壓器。 VSSA和 VDDA，電壓范圍為2.0-3.6V，外部模擬電壓輸入， 用于ADC,復(fù)位模塊，RC和PLL， 在V

10、DD范圍之內(nèi)（ADC被限制在2.4V），VSSA和 VDDA必須相應(yīng)連接到 VSS和VDD。VBAT， 電壓范圍為1.8-3.6V，當(dāng)VDD無(wú)效時(shí)為RTC,外部32KHz晶振和備份寄存器供電（通過(guò)電源 切換實(shí)現(xiàn)）。電源管理設(shè)備有一個(gè)完整的上電復(fù)位（POR和掉電復(fù)位（PDR電路。這條電路一直有效，用 于確保從2V啟動(dòng)或者掉到2V的時(shí)候進(jìn)行一些必要的操作。當(dāng)VDD低于一個(gè)特定的下限VPOR/PDR時(shí)，不需要外部復(fù)位電路，設(shè)備也可以保持在復(fù)位模式。設(shè)備特有一個(gè)嵌入的可 編程電壓探測(cè)器（PVD，PVD用于檢測(cè)VDD,并且和VPVD限值比較，當(dāng) VDD低于VPVD 或者VDD大于VPVD時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷

11、。中斷服務(wù)程序可以產(chǎn)生一個(gè)警告信息或者將MCU置為一個(gè)安全狀態(tài)。PVD由軟件使能。電壓調(diào)節(jié)調(diào)壓器有3種運(yùn)行模式：主（MR）,低功耗（LPR和掉電。MR用在傳統(tǒng)意義上的調(diào) 節(jié)模式（運(yùn)行模式），LPR用在停止模式，掉電用在待機(jī)模式：調(diào)壓器輸出為高阻，核心電 路掉電，包括零消耗（寄存器和SRAM的內(nèi)容不會(huì)丟失）。低功耗模式STM32F103xx支持3種低功耗模式，從而在低功耗，短啟動(dòng)時(shí)間和可用喚醒源之間達(dá) 到一個(gè)最好的平衡點(diǎn)。休眠模式：只有CPU停止工作，所有外設(shè)繼續(xù)運(yùn)行，在中斷/事件發(fā)生時(shí)喚醒CPU;停止模式：允許以最小的功耗來(lái)保持 SRAM和寄存器的內(nèi)容。1.8V區(qū)域的時(shí) 鐘都停止，PLL，HS

12、I和HSERC振蕩器被禁能，調(diào)壓器也被置為正?；蛘叩凸哪Ｊ?。設(shè)備 可以通過(guò)外部中斷線從停止模式喚醒。外部中斷源可以使16個(gè)外部中斷線之一，PVD輸出或者TRC警告。待機(jī)模式：追求最少的功耗，內(nèi)部調(diào)壓器被關(guān)閉，這樣1.8V區(qū)域斷電。PLL,HSI 和HSERC振蕩器也被關(guān)閉。在進(jìn)入待機(jī)模式之后，除了備份寄存器和待機(jī)電路，SRAM和寄存器的內(nèi)容也會(huì)丟失。當(dāng)外部復(fù)位（NRST引腳），IWDG復(fù)位，WKUP引腳出現(xiàn)上升沿或者TRC警告發(fā)生時(shí)，設(shè)備退出待機(jī)模式。進(jìn)入停止模式或者待機(jī)模式時(shí)，TRC,IWDG和相關(guān)的時(shí)鐘源不會(huì)停止。3詳細(xì)介紹一款實(shí)際工作中智能儀表（要求原理 30%、功能20%和應(yīng)用10%

13、）單相費(fèi)控智能電能表介紹1、單相費(fèi)控智能電能表的總體結(jié)構(gòu)在對(duì)智能電能表硬件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，按照各自不同的功能， 我們可以將其劃分為若干模塊，因此在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)時(shí)，采用模塊化的設(shè)計(jì)方案。按照各部分實(shí)現(xiàn)的不同功能，系統(tǒng) 硬件部分整體結(jié)構(gòu)包括以下幾部分：信號(hào)采樣部分、電能計(jì)量部分、MCU部分、液晶顯示部分、時(shí)鐘部分、存儲(chǔ)部分、電源部分、485通信部分、紅外通信部分、ESAM安全塊、繼電器控制以及脈沖信號(hào)輸出等幾部分組成。系統(tǒng)硬件整體結(jié)構(gòu)框圖如下：脈拉報(bào)沖警圖1系統(tǒng)硬件整體結(jié)構(gòu)框圖單相費(fèi)控智能電能表的基本原理是：被測(cè)交流電壓和交流電流經(jīng)過(guò)高精度采樣后送到專用電能計(jì)量芯片（即圖中沖信號(hào),并進(jìn)行脈沖輸出,

14、得到總電量和各時(shí)段電量,ATT7053A）經(jīng)過(guò)一系列數(shù)字處理，轉(zhuǎn)換成與有功功率成正比的脈 微處理器（78K0527A）將脈沖信號(hào)依據(jù)所屬時(shí)段進(jìn)行分時(shí)累計(jì)， 并將結(jié)果保存到E2PROM中。同時(shí)完成相關(guān)數(shù)據(jù)的顯示以及與遠(yuǎn)程上位機(jī)的通訊。在整個(gè)系統(tǒng)中，微控制器（即 MCU）部分是系統(tǒng)控制核心，通過(guò)SPI和I2C總線方式與外部相關(guān)模塊進(jìn)行通信，控制著其外圍各模塊的運(yùn)行狀態(tài)。計(jì)量模塊采用高精度的電能專用計(jì)量芯片，完成對(duì)采樣電壓和電流信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算 和處理，實(shí)現(xiàn)功率測(cè)量并進(jìn)行脈沖信號(hào)輸出等。計(jì)量芯片是整個(gè)電能計(jì)量的核心部分。時(shí)鐘模塊部分能為電表提供精確的計(jì)時(shí)，微控制器通過(guò)I2C方式每間隔一定時(shí)間讀取 當(dāng)

15、前的時(shí)間，并計(jì)算得出當(dāng)前該時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的費(fèi)率時(shí)段，從而實(shí)現(xiàn)分時(shí)段的電能計(jì)量。電源部分為整個(gè)電能表系統(tǒng)提供電源，主要是通過(guò)整流，將電表所在的供電線路中的220伏高壓交流電，轉(zhuǎn)換為可供系統(tǒng)直接使用的低壓直流電。另一方面，為保證在意外或突 發(fā)故障情況下整個(gè)電表系統(tǒng)能正常工作，在設(shè)計(jì)時(shí)為其提供備用電源，通常為鋰電池，以確保整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。ESAM安全模塊嵌入在單相電表內(nèi)，實(shí)現(xiàn)安全存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)加/解密、雙向身份認(rèn)證、存取權(quán)限控制、線路加密傳輸?shù)劝踩刂乒δ?，是單相電能表必不可少的組成部分。存儲(chǔ)器部分，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)采用EEPROM即可擦可編程只讀存儲(chǔ)器，用于大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和記錄，同時(shí)能保證在各種意外和突發(fā)

16、事故造成的掉電情況下，用戶用電數(shù)據(jù)的不消失和長(zhǎng)期存儲(chǔ)。LCD顯示部分，對(duì)于本地費(fèi)控電能表， 用于顯示電壓、電流、功率、時(shí)間、剩余金額、 階梯電價(jià)等信息，以及電表編程狀態(tài)、故障等標(biāo)志。同時(shí)，LCD顯示具備自動(dòng)循環(huán)顯示和按鍵循環(huán)顯示兩種方式。 其中，自動(dòng)循環(huán)顯示是指按照一定的順序顯示出與用戶電費(fèi)密切相關(guān) 的電能信息，按鍵循環(huán)顯示是指用戶可以根據(jù)需要通過(guò)按操作來(lái)顯示自己比較關(guān)心的電能相 關(guān)信息；而對(duì)于遠(yuǎn)程費(fèi)控電能表，電費(fèi)的計(jì)量在遠(yuǎn)程售電系統(tǒng)中完成，表內(nèi)不顯示與電費(fèi)、 電價(jià)相關(guān)信息，在國(guó)家電網(wǎng)相關(guān)規(guī)范中，單相遠(yuǎn)程費(fèi)控智能電能表默認(rèn)的顯示項(xiàng)如下表所示：序號(hào)顯町瑣U救曲顯不轄式01; .1 :?xx)cx

17、. XX02艸前組件肖功尖電塑xmsx xx03肖篇姐合冇功帰電量XXXXKX. XX04為詢俎舍竹功平電晟xmxx. xx05xmn. xx繼電器控制部分用于接收遠(yuǎn)程售電系統(tǒng)下發(fā)的拉、合閘命令，通過(guò)繼電器的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶用電情況的控制。紅外通信部分，通過(guò)傳輸，完成與掌上抄表機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)電力部門抄表工作人員對(duì)用戶電能表數(shù)據(jù)的抄讀。RS485通信部分，通過(guò) 485總線實(shí)現(xiàn)電能表數(shù)據(jù)與遠(yuǎn)程售電系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的通信功能， 同時(shí)，電能表中的單片機(jī)也可接收上位機(jī)下發(fā)的遠(yuǎn)程拉合閘命令，從而實(shí)現(xiàn)相關(guān)的遠(yuǎn)程控制功能。(11)脈沖、拉閘、報(bào)警部分為 LED狀態(tài)指示燈。其中，脈沖指示燈為紅色，當(dāng)電能表

18、每采 樣計(jì)量一個(gè)脈沖時(shí)， 脈沖指示燈點(diǎn)亮一次；拉閘指示燈為黃色，平時(shí)處于熄滅狀態(tài)，當(dāng)負(fù)荷 開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，拉閘指示燈亮；報(bào)警指示燈為紅色，正常情況下處于熄滅狀態(tài)，當(dāng)報(bào)警時(shí)，處于常亮狀態(tài)，以提醒和警示用戶相關(guān)信息。微控制器78K0527A在整個(gè)系統(tǒng)中，微控制器即MCU是核心控制部件，電能表系統(tǒng)中微控制器主要功能包括從電能計(jì)量芯片讀取相關(guān)電能數(shù)據(jù)以及信息的處理、累計(jì)脈沖計(jì)數(shù)、從時(shí)鐘模塊讀取相應(yīng)時(shí)間、電能數(shù)據(jù)的報(bào)警和顯示、電能數(shù)據(jù)的通信和遠(yuǎn)程傳輸?shù)?。其性能的高低直接關(guān)系到電 能功能功能的實(shí)現(xiàn)。因此，選擇一款高性能的MCU,對(duì)整個(gè)電能表系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，起著至關(guān)重要的作用。根據(jù)硬件系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖

19、，MCU的選擇應(yīng)考慮到以下幾個(gè)方面：要有足夠大的存儲(chǔ)空間；要有足夠多的通用輸入輸出接口；較低的功耗；具有串行通信接口；具有功能強(qiáng)大的定時(shí)/計(jì)數(shù)器；較高的性價(jià)比。綜合考慮以上各方面因素，在MCCU的選擇上，采用78K0系列8位微控制器，78K0系列單片機(jī)是一種功能強(qiáng)大，同時(shí)有著較高性價(jià)比的高性能微控制器。該系列單片機(jī)功耗低、 精度高、內(nèi)置上電復(fù)位清零電路以及獨(dú)立源看門狗電路，廣泛應(yīng)用于智能儀表，工業(yè)控制， 汽車電子等領(lǐng)域。而本系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)時(shí)，選擇78K0527A作為系統(tǒng)的控制核心 NEC開(kāi)發(fā)的 78K0系列MCU的主要特性包括有時(shí)鐘監(jiān)視器的安全保險(xiǎn)電路和獨(dú)立于主時(shí)鐘的內(nèi)部時(shí)鐘， 看門狗計(jì)時(shí)器，

20、片內(nèi)振蕩器以及低電壓指示器功能。此外，一些擁有更多引腳的78K0系列MCU具有用來(lái)進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)的片內(nèi)調(diào)試器功能，能用真實(shí)的MCU來(lái)進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)，從而使開(kāi)發(fā)實(shí)際情況更加接近。78K0系列MCU工作速度20MHz，CPU處理速度比10MHz的78K0系列MCU增加了 100%。78K0系列MCU有片內(nèi)安全功能， 能檢測(cè)到由電磁干擾或靜電所引 起的誤操作，使系統(tǒng)更加安全和可靠。與其他類型的單片機(jī)相比，NEC的78K0系列MCU最 大特點(diǎn)：內(nèi)置高精度的環(huán)形振蕩器，在特定的溫度范圍內(nèi)，精度可達(dá)到0.1%。功耗低，寬電壓范圍，抗干擾能力強(qiáng)。具有I2C和SPI串行總線接口。帶有功能強(qiáng)大的定時(shí)/計(jì)數(shù)器。支持在

21、線編程。自帶仿真工具和程序燒寫(xiě)功能。內(nèi)置上電復(fù)位清零電路，低電壓偵測(cè)電路和獨(dú)立源看門狗電路，無(wú)需其他外圍元件的配合。多個(gè)保護(hù)模塊：看門狗電路、時(shí)鐘監(jiān)控、低壓報(bào)警等，能保證整個(gè)系統(tǒng)的工作可靠。低價(jià)位開(kāi)發(fā)工具，便捷的開(kāi)發(fā)環(huán)境。比較器/外部中斷能實(shí)現(xiàn)硬件的禁止輸出功能，反應(yīng)快速，保證安全。(11)支持通過(guò)串行通信接口，完成對(duì)產(chǎn)品的在線升級(jí)功能。本設(shè)計(jì)中選用的78K0527A微控制器，具有 4組8位通用寄存器，128KB的ROM, 1KB 的RAM,內(nèi)置單電源flash存儲(chǔ)器，內(nèi)置上電清零電路和低電壓檢測(cè)器、看門狗定時(shí)器、按 鍵中斷功能、時(shí)鐘輸出控制器以及 7通道定時(shí)器，同時(shí)，指令的最短執(zhí)行時(shí)間可以在

22、高速和 超低速之間改變。信號(hào)采樣模塊電路由于電能表所在的供電線路是220伏的高壓線路，而專用計(jì)量芯片所處理的信號(hào)，是一定范圍內(nèi)的小的電壓和電流信號(hào)，因此，必須對(duì)電壓、電流信號(hào)進(jìn)行高精度的采樣，使采樣值在電能專用計(jì)量芯片所能處理的工作范圍內(nèi)。同時(shí)又要完成電能專用計(jì)量芯片與電能表所在的高壓電力線路之間的電氣隔離。在實(shí)際中，比較常見(jiàn)的是采用電壓互感器和電流互感器來(lái)對(duì)模擬的電壓和電流信號(hào)進(jìn)行采樣，或采用電阻分壓和分流來(lái)采樣模擬的電壓、電流信號(hào)。電壓互感器實(shí)際上可通俗的理解為一個(gè)帶有鐵心的變壓器。它主要由一、二次線圈、絕緣體以及鐵心組成。 根據(jù)變壓器原理可知， 改變一次或二次繞組的匝數(shù)，就可以產(chǎn)生不同的

23、電壓比，這就可組成不同比的電壓互感器。電壓互感器將較高的電壓值按特定比例轉(zhuǎn)換成相對(duì)較低的電壓，電壓互感器一次側(cè)通常接在一次系統(tǒng)中，而其二次側(cè)通常接測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)等。電流互感器依據(jù)電磁原理制成的。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。其中， 一次繞組匝數(shù)較少， 二次繞組匝數(shù)較多， 工作時(shí)串接在測(cè)量?jī)x表電路中。電流互感器在工作時(shí)，它的2次回路始終閉合，因此， 電流互感器的工作狀態(tài)接近于短路。在測(cè)量交變電流的 大電流時(shí)，電流互感器就起到變流和電氣隔離作用。電流互感器一次側(cè)通常接在一次系統(tǒng)中，而二次側(cè)通常接地。采用電阻分壓和分流的方法來(lái)采樣模擬電壓、電流信號(hào)，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，但缺點(diǎn)是不能實(shí)現(xiàn)

24、電氣隔離。綜合考慮以上兩種采樣方式，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，電壓信號(hào)采樣采用電阻分壓方式，而電流信號(hào)采樣采用電流互感器方式。在電壓信號(hào)采樣時(shí)， 通過(guò)串聯(lián)電阻分壓方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，電阻規(guī)格為104-F (105 Q),并采用由規(guī)格為 202-F (2000 Q)的電阻和333-K( 0.033卩F)的電容組成濾波電路進(jìn)行濾波處理，最后將信號(hào)進(jìn)行差分輸入，以提高抗干擾能力，信號(hào)采樣后接電能專用計(jì)量芯片進(jìn)行電能計(jì)量的相關(guān)處理，信號(hào)輸入端V3PV3N分別接計(jì)量芯片。電壓信號(hào)采樣電路，如下圖所示。圖2電壓信號(hào)采樣電路在電流信號(hào)采樣時(shí)，采用電流互感器（英文縮寫(xiě)為CT）來(lái)實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)相應(yīng)電能專用計(jì)量芯片的性能，采

25、用雙通道采樣，采樣兩路電流信號(hào)。 并通過(guò)由電阻和電容組成的濾波電路，進(jìn)行濾波處理，最后，將采集到的信號(hào)經(jīng)過(guò)兩路差分輸入信號(hào)端送電能專用 計(jì)量芯片進(jìn)行相關(guān)功率計(jì)量的處理。電流信號(hào)采樣電路，如下圖所示。CTIR-P-Ml1K20-FCT1B+PADbA4 ；玉曲333-M-7215CHAFADCTIA+PP-DCAISKAUlfJO-F7 IP圖3電流信號(hào)米樣電路電能專用計(jì)量芯片的選擇與計(jì)量模塊當(dāng)前，在各類單相、三相電能表中，廣泛使用的是各種高精度的電能專用計(jì)量芯片。在本設(shè)計(jì)中計(jì)量部分選用的是高性能計(jì)量芯片ATT7053A。ATT7053A是一顆帶SPI接口的單相多功能計(jì)量芯片，工作電壓范圍是3.

26、0V 3.6V,晶振頻率為5.5296MHz。其整體結(jié)構(gòu)框圖如下：11 VWI-tVI hVINrlllhIII VIzlh* l?IXVref MTirirI1HJfntUf上加叫i i|1怡丁 Hi .t*RiiTlrri*ih14,y” l i”-i4 aw.電削的嗝1rI#! JIM* hit %rxBI Ifidk-I ipufSIKsllJULKIf杷m |RjCt1KQ麗職 FRM |minvii- AVer Tim* rn KI!T圖4計(jì)量專用芯片結(jié)構(gòu)圖采用三路19位刀-模數(shù)轉(zhuǎn)換器，采樣率 28K/14K/7KHZ可調(diào)；支持2000:1的動(dòng)態(tài)范圍；用戶可以同時(shí)得到兩個(gè)通道的有功

27、功率、無(wú)功功率；支持有功功率、無(wú)功功率、視在功率和電能脈沖輸出；能夠同時(shí)得到三通道的有效值，及電壓頻率，電壓電流相位；支持SPI,能夠讀取參數(shù)，校表，速度可達(dá)1Mbps ；中斷支持：過(guò)零中斷，采樣中斷，電能脈沖中斷，校表中斷等；支持?jǐn)嘞喾栏`電；片內(nèi)溫度傳感器；NORM全速運(yùn)行功耗小于 4.5mA,斷相防竊電降頻運(yùn)行功耗小于2mA ；(11) VDCIN/ADCIN功能，方便用戶做電源檢測(cè)和電池檢測(cè)；(12) 電源監(jiān)測(cè)功能：BOR LBOR功能。該電能專用計(jì)量芯片的工作原理是：首先通過(guò)對(duì)采樣的一路電壓信號(hào)，兩路電流信號(hào)分別進(jìn)行信號(hào)的放大， 再通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)濾波處理，最后送電

28、能處理單元進(jìn)行相關(guān)信號(hào)處理，完成對(duì)電壓、電流有效值，功率因數(shù)，以及有功功率、無(wú)功功率、 視在功率的測(cè)量，并進(jìn)過(guò)功率頻率轉(zhuǎn)換，輸出與功率成正比的脈沖信號(hào)，最后通過(guò)MCU累計(jì)脈沖計(jì)數(shù)，完成對(duì)電能的計(jì)量。時(shí)鐘模塊電路時(shí)鐘模塊用于顯示當(dāng)前日期和時(shí)間，通過(guò)l2C總線方式與MCU相連，MCU讀取當(dāng)前時(shí)鐘信息，并根據(jù)相應(yīng)的時(shí)段費(fèi)率， 進(jìn)行電能數(shù)據(jù)的相關(guān)計(jì)算和處理。而電能的計(jì)量和計(jì)費(fèi)與用戶的利益切身相關(guān)，這就要求時(shí)鐘部分具備較高的精度和準(zhǔn)確度，同時(shí)時(shí)鐘的功耗應(yīng)較低。I2C總線通訊方式I2C總線是一種串行通訊的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，12c總線具有如下特征：僅要求具備兩條總線線路：串行數(shù)據(jù)線（SDA）與串行時(shí)鐘線（SCL?？?/p>

29、線上連接的各個(gè)器件都可以通過(guò)唯一的地址與長(zhǎng)期存在的簡(jiǎn)單的主機(jī)/從機(jī)關(guān)系設(shè)計(jì)地址。真正意義上的多主機(jī)總線，當(dāng)多個(gè)主機(jī)同時(shí)初始化數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，可以通過(guò)沖突檢測(cè)以及仲裁功能來(lái)防止數(shù)據(jù)遭到破壞。片上的濾波器可以濾去總線數(shù)據(jù)上的雜波干擾，從而保證數(shù)據(jù)的完整性。I2c總線支持任何IC生產(chǎn)過(guò)程，串行數(shù)據(jù)線和串行時(shí)鐘線在連接到總線的器件間傳遞信息。每個(gè)器件 都有一個(gè)唯一的地址識(shí)別，而且都可以作為一個(gè)發(fā)送器或接收器。SDASCL均為雙向線路，通常采用一個(gè)上拉電阻連接到正的電源電壓，當(dāng)總線處于空閑狀態(tài)時(shí)， 這兩條線路都處在高電平。連接到總線的器件輸出級(jí)漏極或集電極必須處于開(kāi)路狀態(tài)，才能執(zhí)行相關(guān)的線與功能。電源模塊系

30、統(tǒng)的電源模塊部分，主要用于給微控制器（MCU）、時(shí)鐘芯片以及相關(guān)用電部分提供電能，而電能表所在的電力線網(wǎng)絡(luò)又是220V的高壓，因此，必須進(jìn)行相關(guān)相應(yīng)的降壓、整流、穩(wěn)壓以及濾波處理過(guò)程，才能用于給整個(gè)電能表系統(tǒng)相關(guān)用電部分供電。同時(shí)為防止供電線路故障以及其他偶然因素造成斷電現(xiàn)象的發(fā)生，還必須給電能表系統(tǒng)準(zhǔn)備備用電源，本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)選用鋰電池作為備用電源。系統(tǒng)在電源模塊電路設(shè)計(jì)時(shí)，首先對(duì)電力線電壓通過(guò)變壓器進(jìn)行降壓，然后經(jīng)整流，以及三端穩(wěn)壓器78L05進(jìn)行穩(wěn)壓，最后經(jīng)濾波處理，得到的5伏的低壓穩(wěn)定電源。存儲(chǔ)器模塊單相費(fèi)控智能電能表在實(shí)際工作中，要對(duì)用戶的當(dāng)前用電數(shù)據(jù)、歷史用電數(shù)據(jù)、事件記錄以及凍結(jié)

31、數(shù)據(jù)等進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，這就要求大容量的存儲(chǔ)芯片，同時(shí)，又要保證用戶用電數(shù)據(jù)在各種突發(fā)事件而造成的掉電事故影響下，用電數(shù)據(jù)的長(zhǎng)時(shí)間保留。因此，在對(duì)系統(tǒng)存儲(chǔ)器模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，選用CATALYSTS司生產(chǎn)的 AT24C25& AT24C256是一個(gè)256K位的串行CMOS可擦可編程存儲(chǔ)器即 E2PROM,與I2C總線兼容。工作電壓為1.8伏到6伏， 該芯片功耗低，具有寫(xiě)保護(hù)功能，可靠性高，64字節(jié)頁(yè)寫(xiě)緩沖器，擦寫(xiě)次數(shù)高達(dá)100萬(wàn)次， 在掉電狀態(tài)下，數(shù)據(jù)可保持長(zhǎng)達(dá)100年不變，能較好的滿足費(fèi)控智能電能表對(duì)存儲(chǔ)器的要求。 存儲(chǔ)器及其外圍電路如下圖所示。C119104-KR2SbX10R0-F1r23

32、2LAlwpSCLSDAVAT24C256SCL 1i03-r I圖5存儲(chǔ)器模塊電路設(shè)計(jì)LCD顯示模塊單相遠(yuǎn)程費(fèi)控智能電能表不需要在表內(nèi)實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)功能，電費(fèi)的計(jì)算在遠(yuǎn)程售電系統(tǒng)中完成，表內(nèi)不顯示與電費(fèi)、電價(jià)相關(guān)的信息。只顯示當(dāng)前用戶各時(shí)段的電量以及組合總電量。遠(yuǎn)程售電系統(tǒng)通過(guò)虛擬介質(zhì)（主要是載波和 RS485通信）對(duì)費(fèi)控電能表下發(fā)復(fù)費(fèi)率時(shí)段 表、電量結(jié)算日等信息。系統(tǒng)在顯示部分設(shè)計(jì)時(shí)，選用THR2760型液晶顯示器以及 HL6024型液晶驅(qū)動(dòng)芯片。其 中HL6024是一種能和任意的具有低復(fù)用速率的液晶顯示器接口的外圍驅(qū)動(dòng)器。能對(duì)任意靜 態(tài)或復(fù)合態(tài)的LCD能產(chǎn)生高達(dá)24段的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且通過(guò)級(jí)聯(lián)

33、方式能輕松實(shí)現(xiàn)大型LCD應(yīng)用。HL6024能和大多數(shù)微控制器實(shí)現(xiàn)兼容，并通過(guò)兩線雙向的二線-串行通信總線通訊。同時(shí)，由于帶自動(dòng)地址增量的顯示RAM,使得通訊開(kāi)銷可大幅度降低。HL6024是一款1/4DUTY和1/3BIAS的通用LCD驅(qū)動(dòng)顯示電路，共有24各SEG輸出端口 和4個(gè)COM輸出端口，直接和 LCD相連可驅(qū)動(dòng)96段液晶，當(dāng)少于 24段SEG和4段COM 時(shí)，不用的段可空出。當(dāng)數(shù)據(jù)傳送給HL6024后，HL6024根據(jù)初始地址把數(shù)據(jù)依次填入相應(yīng)的RAM中，由驅(qū)動(dòng)電路把相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電平信號(hào)送至液晶。RS485通訊模塊RS485通訊接口是串行接口的標(biāo)準(zhǔn)之一，是在RS-232的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的

34、一種串行通信方式，通常在要求遠(yuǎn)距離通訊時(shí)，廣泛采用RS-485的串行總線標(biāo)準(zhǔn)。RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收的方式，這就使得該通信方式具備了很強(qiáng)的抗共模干擾能力。RS485通信解決了電能表數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程通信和控制問(wèn)題，使電能表與電力部門的遠(yuǎn)程售電系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)成為現(xiàn)實(shí)。另外，由于PC機(jī)默認(rèn)的是只帶有 RS-232的接口，通常需要通過(guò)RS232 轉(zhuǎn)RS485電路，從而將PC機(jī)串口的RS232信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS485信號(hào)。在國(guó)家電網(wǎng)公司智能電 能表的功能規(guī)范中對(duì)于RS485通訊部分指出，智能電能表的RS485通訊部分要滿足：RS485接口必須和電能表內(nèi)部電路實(shí)行電氣隔離，并有失效保護(hù)電路；RS485接口應(yīng)

35、滿足 DL/T645-2007電氣要求，并能承受 380V交流電壓；RS485接口通信速率可靈活設(shè)置；RS485通信遵循DL/T645-2007協(xié)議及其備案文件。ESAM安全模塊在國(guó)家電網(wǎng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中指出，ESAM安全模塊必須嵌入在設(shè)備內(nèi)，用以實(shí)現(xiàn)安全存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)加/解密、雙向身份認(rèn)證、存取權(quán)限控制、線路加密傳輸?shù)劝踩刂乒δ?。ESAM安全模塊，是英文 EmbeddedSecureAccessModule的縮寫(xiě)，即嵌入式認(rèn)證加密模塊，是指一種嵌入式的安全控制模塊。ESAM安全模塊采用專用的智能卡芯片模塊封裝形式， 系統(tǒng)是建立的在專用的高性能的安全微處理器的硬件平臺(tái)基礎(chǔ)上的，同時(shí)在安全模塊內(nèi)

36、部， 擁有獨(dú)立的片上操作系統(tǒng)，除了具備防檢測(cè)、抗攻擊等硬件特性外，還具有安全的文件密鑰 管理，標(biāo)準(zhǔn)的加解密運(yùn)算功能，完善的安全機(jī)制等特性。ESAM安全模塊最主要的應(yīng)用模式是嵌入到某些專用設(shè)備或儀器中，一方面可作為設(shè)備的唯一標(biāo)識(shí)，提供安全的硬件平臺(tái)以存儲(chǔ)密鑰和相關(guān)重要數(shù)據(jù)外，另一方面，還可以利用模塊內(nèi)置算法完成數(shù)據(jù)的加密解密、雙向身份認(rèn)證、訪問(wèn)權(quán)限控制以及臨時(shí)過(guò)程密鑰導(dǎo)出等多種功能。可廣泛應(yīng)用于需要加密或身份認(rèn)證功能的智能設(shè)備中。正是基于上述功能，ESAM安全模塊廣泛應(yīng)用于智能電表，通信設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)安全等眾多領(lǐng)域。在國(guó)家電網(wǎng)公司智能電能表的功能規(guī)范中對(duì)ESAM安全認(rèn)證部分指出，智能電能表的安全認(rèn)

37、證部分必須滿足：通過(guò)固態(tài)介質(zhì)或虛擬介質(zhì)對(duì)電能表進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、預(yù)存電費(fèi)、以及下發(fā)遠(yuǎn)程控制命令操作時(shí)，需通過(guò)嚴(yán)格的密碼驗(yàn)證及ESAM模塊等安全認(rèn)證，以確保數(shù)據(jù)傳輸安全可靠。ESAM模塊的加密算法應(yīng)采用國(guó)密算法。信號(hào)輸出模塊電路在國(guó)家電網(wǎng)公司相關(guān)規(guī)范中， 對(duì)智能電表信號(hào)輸出部分指出，智能電能表的信號(hào)輸出部分主要包括電能量脈沖輸出、多功能信號(hào)輸出以及控制輸出三部分：電能量脈沖輸出 智能電能表應(yīng)具備與所計(jì)量的電能量成正比的光脈沖輸出和電脈沖輸出; 光脈沖輸出采用超亮、長(zhǎng)壽命LED指示燈； 電脈沖輸出必須采用電氣隔離措施。多功能信號(hào)輸出智能電表的多功能信號(hào)端子應(yīng)可輸出時(shí)間信號(hào)、需量周期信號(hào)或時(shí)段切換信號(hào)，

38、以便檢測(cè)人員檢測(cè)。其中，時(shí)間信號(hào)為秒信號(hào)，需量周期信號(hào)、時(shí)段切換信號(hào)為80ms土 20ms的脈沖信號(hào)?？刂戚敵鲋悄茈娔鼙砜奢敵雒}沖或電平開(kāi)關(guān)信號(hào)，控制外部報(bào)警裝置或負(fù)荷開(kāi)關(guān)。載波模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與其最大的優(yōu)是無(wú)需電力線載波通信技術(shù)是指利用現(xiàn)有的輸配電電力線網(wǎng)絡(luò)作為傳輸介質(zhì), 信息交換的一種技術(shù)。電力線載波通信主要采用的是通過(guò)載波調(diào)制技術(shù), 另外架設(shè)新的通信網(wǎng)絡(luò)線路， 存在的不足主要是電力線路存在較強(qiáng)的噪聲干擾以及電力線網(wǎng) 絡(luò)對(duì)傳輸信號(hào)的衰減較大。在國(guó)家電網(wǎng)公司的相關(guān)規(guī)范中，對(duì)智能電能表的載波模塊部分指出:智能電能表可配置窄帶或?qū)拵лd波模塊；智能電能表與載波通信模塊之間的通訊遵循DL/T645-

39、2007協(xié)議及其備案文件；若采用外置式載波通訊模塊，為保護(hù)電能表，載波通信接口必須有失效保護(hù)電路；在載波通信時(shí)電能表的計(jì)量性能、存儲(chǔ)的計(jì)量數(shù)據(jù)以及參數(shù)不應(yīng)受到影響和改變。繼電器控制模塊繼電器控制部分用于對(duì)用戶的用電情況進(jìn)行相應(yīng)控制，當(dāng)用戶電能表剩余金額為0時(shí)，上位機(jī)下發(fā)允許拉閘命令， 繼電器斷開(kāi)，停止供電。當(dāng)接收到用戶續(xù)交電費(fèi)信息后，上位機(jī)下發(fā)允許合閘命令，繼電器閉合，恢復(fù)供電。系統(tǒng)繼電器控制部分電路如下圖所示。工鶴.gdoRf12iC B17MMBTjiQO4=lt6103-FMMBT3Q01ZH爭(zhēng)SM3J-24CARrjSF圖6繼電器控制模塊電路設(shè)計(jì)二、單相費(fèi)控智能電能表的主要功能電量計(jì)量

40、（1）具有正、反向有功電能計(jì)量功能，能存儲(chǔ)其數(shù)據(jù)，（2）能存儲(chǔ)上3個(gè)月的總電能和各費(fèi)率電能量；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分界時(shí)刻為月末24時(shí)。電量?jī)鼋Y(jié)電量?jī)鼋Y(jié)可以凍結(jié)正向（反向）有功電量，具體分為以下幾種情況：（1）按RS-485通訊規(guī)約方式凍結(jié)。（2） 定時(shí)凍結(jié)：電表按照用戶約定的時(shí)間及間隔凍結(jié)電能量數(shù)據(jù)；每個(gè)凍結(jié)量保存12次。（3）瞬時(shí)凍結(jié)：在非正常情況下，凍結(jié)當(dāng)前的日歷、時(shí)間、所有電能量和有功功率的數(shù)據(jù)； 瞬時(shí)凍結(jié)量保存最后3次的數(shù)據(jù)。（4）約定凍結(jié)：在新老兩套費(fèi)率 /時(shí)段轉(zhuǎn)換、階梯電價(jià)轉(zhuǎn)換或電力公司認(rèn)為有特殊需要時(shí)，凍結(jié)轉(zhuǎn)換時(shí)刻的電能量以及其他重要數(shù)據(jù)，保存最后2次凍結(jié)數(shù)據(jù)。（5 ）日凍結(jié)：存儲(chǔ)每天零點(diǎn)

41、時(shí)刻的電能量，存儲(chǔ)60天的數(shù)據(jù)。（6 ）整點(diǎn)凍結(jié)：存儲(chǔ)整點(diǎn)時(shí)刻或半點(diǎn)時(shí)刻的有功總電能和無(wú)功總電量以及凍結(jié)時(shí)間，可存儲(chǔ)96個(gè)數(shù)據(jù)。凍結(jié)內(nèi)容及對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)均符合DL/T645 2007及其備案文件要求，凍結(jié)電量可通過(guò)用戶卡、檢查卡或其它通信接口抄出，便于進(jìn)行用電量分析和線損統(tǒng)計(jì)。清零電能表只有在被授權(quán)及通過(guò)安全驗(yàn)證的情況下能進(jìn)行電量清零操作，清除電表內(nèi)部存儲(chǔ)的電能量、凍結(jié)量、事件記錄等數(shù)據(jù)。永久記錄電能表清零事件的發(fā)生時(shí)刻及清零時(shí)的電能量數(shù) 據(jù)。時(shí)鐘RS485紅外數(shù)據(jù)接口等進(jìn)行設(shè)具有日歷、計(jì)時(shí)和閏年自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能。日歷、時(shí)鐘均可通過(guò) 置和調(diào)整，設(shè)置時(shí)需按下編程鍵，進(jìn)入編程狀態(tài)。安全認(rèn)證對(duì)電能表進(jìn)行

42、參數(shù)設(shè)置命令操作時(shí)，需通過(guò)嚴(yán)格的密碼驗(yàn)證等安全認(rèn)證，以確保數(shù)據(jù)傳輸安全可靠。電力參數(shù)測(cè)量及監(jiān)測(cè)智能電表能測(cè)量、記錄、顯示當(dāng)前電壓、電流（包括零線電流）、有功功率、功率因數(shù)等運(yùn)行參數(shù)。測(cè)量誤差（引用誤差）土 1%以內(nèi)。事件記錄電量的事件記錄功能可以記錄對(duì)電表的編程和清零操作以及電表運(yùn)行狀態(tài)，具體分為以下幾種情況：1、永久記錄電能表清零事件的發(fā)生時(shí)刻及清零時(shí)的電能量數(shù)據(jù)。2、記錄編程總次數(shù)，最近 10次編程的時(shí)刻、操作者代碼、編程項(xiàng)的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)。3、 記錄校時(shí)總次數(shù)（不包含廣播校時(shí)），最近10次校時(shí)的時(shí)刻、操作者代碼。4、 記錄掉電的總次數(shù)，最近10次掉電發(fā)生及結(jié)束的時(shí)刻。計(jì)時(shí)功能采用內(nèi)置帶溫度補(bǔ)償

43、的硬件時(shí)鐘電路，具有日歷、計(jì)時(shí)、閏年自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能；內(nèi)部時(shí)鐘端子輸出頻率為1Hz。電能表可接受的廣播校時(shí)范圍不大于5min ;廣播校時(shí)無(wú)需編程鍵和通訊密碼配合；每天只允許校對(duì)一次，且應(yīng)避免在電能表執(zhí)行凍結(jié)或結(jié)算數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存操作前后5mi n內(nèi)進(jìn)行。顯示功能該電能表采用大屏幕寬溫中文字符液晶顯示，具有防紫外線功能，在正常使用情況下，LCD壽命大于10年。電能表具備自動(dòng)循環(huán)和按鍵兩種顯示方式；自動(dòng)循環(huán)顯示時(shí)間間隔可在520秒內(nèi)設(shè)置；液晶顯示關(guān)閉后，可用按鍵喚醒液晶顯示；通訊功能具有一個(gè)紅外通信接口、一個(gè)RS485!信接口，通信接口物理層彼此獨(dú)立，一種通信信道的損壞不影響其它信道。電能表通過(guò)通信接口可以與

44、手持終端、數(shù)據(jù)采集器、檢測(cè)設(shè)備、計(jì)算機(jī)等進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、廣播對(duì)時(shí)設(shè)置、抄讀、編程、管理等。通訊規(guī)約符合DL/T645-2007標(biāo)準(zhǔn)。RS485通信傳輸速率允許在 1200bps、2400bps、4800bps、9600bps中選擇，缺省設(shè)置 為1200bps。RS485通信接口和電能表內(nèi)部電路實(shí)現(xiàn)電氣隔離，具有失效保護(hù)電路。通信接口通過(guò)電氣性能、抗干擾試驗(yàn)，符合DL/T614 2007的要求。載波模塊接口與RS485接口物理層 相互獨(dú)立，一個(gè)通信接口的損壞不影響其它通信接口正常工作。端口輸出電能表具備與所計(jì)電能成正比的光脈沖測(cè)試輸出和電脈沖測(cè)試輸出功能。光脈沖測(cè)試輸出裝置的特性符合 GB/T17

45、215.211-2006的要求。電脈沖測(cè)試輸出為光隔離無(wú)源輸出，脈寬為80m 20ms輸出裝置的特性符合GB/T15284-2002的要求。電能表具備秒時(shí)間信號(hào)輸出端子。報(bào)警功能當(dāng)電表出現(xiàn)下列故障時(shí)，在循環(huán)顯示第一項(xiàng)顯示報(bào)警代碼或報(bào)警提示，并且LC背光燈持續(xù)點(diǎn)亮：當(dāng)電能表出現(xiàn)故障時(shí)，顯示出錯(cuò)信息碼。編程密碼和安全保護(hù)電能表應(yīng)具備編程開(kāi)關(guān)和編程密碼雙重防護(hù)措施，以防止非授權(quán)人進(jìn)行編程操作。電能表僅在允許編程狀態(tài)才能進(jìn)行編程操作，廣播校時(shí)和讀表操作不受編程開(kāi)關(guān)的控制。編程開(kāi)關(guān)編程開(kāi)關(guān)采用按鍵式設(shè)計(jì)，且只有在打開(kāi)封印后方能觸及到編程開(kāi)關(guān)。在可編程狀態(tài)下，若240分鐘內(nèi)沒(méi)有任何操作，電能表將自動(dòng)關(guān)閉編程狀態(tài)。編程密碼電能表需先通過(guò)編程密碼驗(yàn)證才能執(zhí)行編程或其他特殊操作。密碼采用兩級(jí)管理，每一級(jí)密碼由6位阿拉伯?dāng)?shù)字組成；密碼權(quán)限等級(jí)不同，可執(zhí)行的操作不同。具有高等級(jí)密碼權(quán) 限的人員，可修改低等級(jí)密碼，并執(zhí)行低等級(jí)密碼的所有操作。連續(xù)3次密碼輸入錯(cuò)誤，電能表將自動(dòng)關(guān)閉編程功能 24小時(shí)。閥控密碼電能表閥控密碼支持遠(yuǎn)程停送電。三、單相費(fèi)控智能電能表的應(yīng)用與發(fā)展方向1）結(jié)算和帳務(wù)。通過(guò)智能電表能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的費(fèi)用結(jié)算信息處理，簡(jiǎn)化了過(guò)去帳務(wù)處理上的復(fù)雜流程。在電力市場(chǎng)環(huán)境下，調(diào)度人員能更及時(shí)、便捷地轉(zhuǎn)換能源零售商，未來(lái)甚至能實(shí)現(xiàn)全 自