基于ATT7022B高精度智能電表的設計

2 硬件系統構成及主要模塊
2．1 系統基本原理
該系統主要以單片機STC89C51為控制核心。三相電壓電流通過電壓互感器，電流互感器轉換后，接入三相專用電能計量芯片ATT7022B實時采集變壓器的參數，通過SPI接口將采集的各種參數送入單片機STC89C5l；同時，單片機通過串口建立通信，將數據上傳到中心站，可以根據采集的數據進行開關量的采集。電能表的硬件設計分成數據采集計量模塊設計、主控制模塊(MCU)設計、電源模塊設計等3部分，如圖4所示。

2．2 存儲器的選擇
在電表中一個重要的問題就是數據的保存，數據的存儲不但要正確而且還要及時，如果檢測到的數據不能及時寫入存儲器或者是寫入錯誤，都會使電能表的精度大為下降，在傳統的電子電表中，多采用電可擦除可編程存儲器(EEPROM)來保存。但是EEPROM速度慢，有10 ms的寫周期，掉電后必須有掉電檢測電路，這樣會使測到的數據不可靠，EEPROM的擦寫次數比較少，不能及時地輸入數據。鑒于EEPROM有以上的缺點，本系統的設計采用了鐵電存儲器FM3104，解決了上述問題。FM3104具有非易失性、擦寫次數多、速度快、功耗低的特點。鐵電存儲器與微處理器的接口電路設計如圖5所示，應用本方案使硬件電路簡化，而且提高了精度。

2．3 系統的其它部分模塊
系統的其它部分主要有電源模塊、LCD液晶顯示和RS485接口模塊。系統內部有許多功能模塊，需要多種不同電壓的直流電源供電，采用VAF505構成電源模塊，為系統提供抗干擾性和可靠性的直流電源。為了達到好的顯示效果，采用北京青云公司生產的LCMl2864P中文液晶顯示模塊，該顯示模塊可實現漢字、ASCII碼、點陣圖形的同屏顯示，廣泛用于各種儀器儀表、家用電器和信息產品上作為顯示器件。RS485通信接口允許在簡單的一對雙絞線上進行多點、主從式半雙工通信，它所具有的噪聲抑制能力、數據傳輸速率、傳輸距離以及可靠性等是其他標準所無法比擬的。本終端采用RS485總線與外部電能表進行數據通信，實現遠程抄表。總線驅動芯片選用SN65ALSl76D完成RS485通信收發功能。

3 軟件設計
采用模塊化設計思想，單片機軟件設計主要包括主程序、初始化程序、ATT7022B復位程序、SPI通信程序、數據采集程序和數據發送程序。系統還包括3個中斷程序：ATT7022B異常判定中斷程序、定時中斷程序和串口通信中斷程序。

4 結束語
以STC89C51單片微處理器為核心，利用專用計量芯片ATT7022B的電能計量能力實現對有功、無功、視在功率、雙向有功和四象限無功電能，以及電壓和電流有效值、相位、頻率等電參數的準確測量。電表的線路設計簡單、計量精度高。此電表目前已經投入批量生產，運行良好。