專利名稱：一種電能量采集裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種采集裝置，尤其是一種用于發電廠、變電站和大用戶等 場合采集電度表數據并將數據上傳給主站系統的電能量釆集裝置。
技術背景現在的電能量采集裝置的功能日益強大，裝置對MCU的運行速度和功能要 求越來越高，用戶對人機操作模塊的簡捷性、實用性要求也越來越高，但是，現 在電能量釆集裝置在功能擴展時電路改動較大，甚至要更換MCU，周期長、費用 高、工作量大，人機操作模塊一般有小尺寸的液晶顯示器、簡單按鍵，用戶在配 置參數、更改設置和日常維護時操作繁煩，嚴重影響工作效率，目前，還未有好 的解決方案。 實用新型內容本實用新型的技術任務是針對上述現有技術中的不足提供一種電能量采集裝 置，該電能量采集裝置具有高性能的MCU,人機操作模塊功能強大的特點。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是它包括CPU模塊、人機操 作模塊和電源模塊，CPU模塊分別通過人機操作模塊接口和電源模塊接口與人機 操作模塊和電源模塊相連;CPU模塊包括MCU及外圍芯片、人機操作模塊接口 、 USB接口、音頻接口、多口串行總線模塊、脈沖采集處理模塊、電子盤接口、擴 展模塊接口、電源模塊接口和網絡、專線、GPRS/CDMA模塊;MCU及外圍芯片 分別與人機操作模塊接口、 USB接口、音頻接口、多口串行總線模塊、脈沖采集 處理模塊、電子盤接口、擴展模塊接口、電源模塊接口和網絡、專線、GPRS/CDMA 模塊相連，多口串行總線模塊與智能表相連，脈沖釆集處理模塊與脈沖表相連， 音頻接口與音頻設備相連，USB接口與鼠標、鍵盤、U盤相連，電子盤接口與電
子盤相連，網絡、專線、GPRS/CDMA模塊與主站系統相連，擴展模塊接口與擴 展模塊相連，電源模塊接口與電源模塊相連，人機操作模塊接口與人機操作模塊 相連。人機操作模塊包括彩色液晶屏、觸摸屏、按鍵、液晶屏控制線、觸摸屏控制 線、按鍵控制線和CPU模塊接口， CPU模塊接口分別通過液晶控制線、觸摸屏 控制線和控鍵控制線與彩色液晶屏、觸摸屏和按鍵相連。電源模塊包括多功能開關電源、交直流濾波模塊、CPU模塊接口、擴展接口 1和擴展接口 2， CPU模塊接口分別與擴展接口 1、擴展接口 2和多功能開關電源 相連，多功能開關電源與交直流濾波模塊相連，交直流濾波模塊與AC220V和 DC220V相連。MCU采用Intel32位工業級嵌入式微控制器PXA270, MCU通過地址總線、數 據總線和外設總線跟各種外圍芯片連接，外圍芯片包括音頻芯片、觸摸屏驅動芯 片、UART、 USB接口、 LCD接口、 FLASH、 SDRAM、網絡芯片、串口芯片、實時實鐘 和CPLD，外設總線分別與音頻芯片、觸摸屏驅動芯片、UART、 USB接口、 LCD接 口相連，地址總線和數據總線分別與FLASH、 SDRAM、網絡芯片、串口芯片、實時 實鐘和CPLD相連。本實用新型的一種電能量采集裝置和現有技術相比，具有以下突出的有益效 果不需要更換MCU,只通過裝置預留的擴展接口設計擴展電路板即可實現裝置 功能的擴充，大大降低了二次開發的時間和費用;人機操作界面友好，可以只使用 觸摸屏對裝置操作，也可以使用豐富的按鍵方便的操作，還可以通過USB接口的 鍵盤或鼠標操作，極大的方便了用戶的使用。
附圖1是本實用新型的原理結構圖； 附圖2是圖1中所示的人機操作模塊原理結構圖； 附圖3是圖1中所示的電源模塊原理結構圖； 附圖4是圖1中所示的MCU及外圍芯片連接關系圖。
具體實施方式
參照說明書附圖1、附圖2、附圖3和附圖4對本實用新型的一種電能量采集 裝置作以下詳細地說明。本實用新型的一種電能量采集裝置，其結構包括CPU模塊、人機操作模塊和 電源模塊，CPU模塊分別通過人機操作模塊接口和電源模塊接口與人機操作模塊 和電源模塊相連;CPU模塊包括MCU及外圍芯片、人機操作模塊接口 、 USB接口 、 音頻接口、多口串行總線模塊、脈沖采集處理模塊、電子盤接口、擴展模塊接口、 電源模塊接口和網絡、專線、GPRS/CDMA模塊;MCU及外圍芯片分別與人機操 作模塊接口、 USB接口、音頻接口、多口串行總線模塊、脈沖釆集處理模塊、電 子盤接口、擴展模塊接口、電源模塊接口和網絡、專線、GPRS/CDMA模塊相連， 多口串行總線模塊與智能表相連，脈沖采集處理模塊與脈沖表相連，音頻接口與 音頻設備相連，USB接口與鼠標、鍵盤、U盤相連，電子盤接口與電子盤相連， 網絡、專線、GPRS/CDMA模塊與主站系統相連，擴展模塊接口與擴展模塊相連， 電源模塊接口與電源模塊相連，人機操作模塊接口與人機操作模塊相連。人機操作模塊包括彩色液晶屏、觸摸屏、按鍵、液晶屏控制線、觸摸屏控制 線、按鍵控制線和CPU模塊接口， CPU模塊接口分別通過液晶控制線、觸摸屏 控制線和控鍵控制線與彩色液晶屏、觸摸屏和按鍵相連。電源模塊包括多功能開關電源、交直流濾波模塊、CPU模塊接口、擴展接口 1和擴展接口 2， CPU模塊接口分別與擴展接口 1、擴展接口 2和多功能開關電源 相連，多功能開關電源與交直流濾波模塊相連，交直流濾波模塊與AC220V和 DC220V相連。MCU采用Intel32位工業級嵌入式微控制器PXA270, MCU通過地址總線、數 據總線和外設總線跟各種外圍芯片連接，外圍芯片包括音頻芯片、觸摸屏驅動芯 片、UART、 USB接口、 LCD接口、 FLASH、 SDRAM、網絡芯片、串口芯片、實時實鐘 和CPLD，外設總線分別與音頻芯片、觸摸屏驅動芯片、UART、 USB接口、 LCD接 口相連，地址總線和數據總線分別與FLASH、 SDRAM、網絡芯片、串口芯片、實時
實鐘和CPLD相連。裝置通過多串口總線模塊和脈沖采集處理模塊釆集智能表和脈沖表的數據， MCU將這些數據進行分析和處理重要數據存儲在FLASH芯片中以保證掉電后數 據不丟失，需要備份的數據通過電子盤接口保存在電子盤中，臨時數據保存在 SDRAM中。網絡、專線和GPRS/CDMA (統稱通訊模塊)用于裝置和遠方的主站系統 通訊，當收到主站系統的請求命令時將相應的數據上傳給主站，也可以以主動發 送的方式將上傳。對裝置的操作通過人機操作模塊實現，如添加、刪除或更改電 度表的參數設置，與主站的通訊參數設置，存儲參數設置等；該模塊通過人機操 作模塊接口與CPU模塊接口對接與CPU模塊連接，用戶可以通過觸摸屏或按鍵操 作，也可以通過USB接口使用鍵盤或鼠標操作，驅動芯片SN74LVTH16245用于液 晶屏的控制，驅動芯片ADS784犯用于觸摸屏的控制，彩色液晶屏用于顯示操作界 面。裝置的各種告警信息經MCU處理后，音頻芯片經音頻接口連接音頻設備輸出。 實時時鐘給MCU提供時鐘信號，保證裝置掉電再重啟時不必重新設置系統時間， 遠方主站系統可以通過網絡、專線和GPRS/CDMA經MCU設置實時時鐘，以達到校 時的目的。另外，為減輕MCU的負擔通過CPLD對網絡芯片、串口芯片和實時時鐘 進行片選管理，邏輯關系由CPLD的軟件程序實現。擴展模塊接口為4排標準的插針插座，其接線有MCU及其外圍芯片的地址總 線、數據總線和各種電源接線。當裝置需要采集的電度表數量增加時，可以根據 新增電度表的數量和類型設計擴展模塊，將擴展模塊插在標準的插針插座上即可， 而不需改變固有的電路。擴展接口1和擴展接口 2為2組標準的插針插座，通過 CPU模塊接口與MCU及其外圍芯片相連，用于對專線和GPRS/CDMA的擴展，通過 設計專線模塊和無線(GPRS/CDMA)模塊對通訊方式進行靈活配置。除說明書所述的技術特征外，均為本專業技術人員的己知技術。
權利要求1、一種電能量采集裝置，其特征是包括CPU模塊、人機操作模塊和電源模塊，CPU模塊分別通過人機操作模塊接口和電源模塊接口與人機操作模塊和電源模塊相連；CPU模塊包括MCU及外圍芯片、人機操作模塊接口、USB接口、音頻接口、多口串行總線模塊、脈沖采集處理模塊、電子盤接口、擴展模塊接口、電源模塊接口和網絡、專線、GPRS/CDMA模塊；MCU及外圍芯片分別與人機操作模塊接口、USB接口、音頻接口、多口串行總線模塊、脈沖采集處理模塊、電子盤接口、擴展模塊接口、電源模塊接口和網絡、專線、GPRS/CDMA模塊相連，多口串行總線模塊與智能表相連，脈沖采集處理模塊與脈沖表相連，音頻接口與音頻設備相連，USB接口與鼠標、鍵盤、U盤相連，電子盤接口與電子盤相連，網絡、專線、GPRS/CDMA模塊與主站系統相連，擴展模塊接口與擴展模塊相連，電源模塊接口與電源模塊相連，人機操作模塊接口與人機操作模塊相連。
2、 根據權利要求l所述的一種電能量采集裝置，其特征是所述的人機操作 模塊包括彩色液晶屏、觸摸屏、按鍵、液晶屏控制線、觸摸屏控制線、按鍵控制 線和CPU模塊接口， CPU模塊接口分別通過液晶控制線、觸摸屏控制線和控鍵 控制線與彩色液晶屏、觸摸屏和按鍵相連。
3、 根據權利要求l所述的一種電能量采集裝置，其特征是所述的電源模塊 包括多功能開關電源、交直流濾波模塊、CPU模塊接口、擴展接口 l和擴展接口 2， CPU模塊接口分別與擴展接口 1、擴展接口2和多功能開關電源相連，多功能 開關電源與交直流濾波模塊相連，交直流濾波模塊與AC220V和DC220V相連。
4、 根據權利要求l所述的一種電能量采集裝置，其特征是所述的MCU采用 Intel32位工業級嵌入式微控制器PXA270， MCU通過地址總線、數據總線和外設 總線跟各種外圍芯片連接，外圍芯片包括音頻芯片、觸摸屏驅動芯片、UART、 USB 接口、 LCD接口、 FLASH、 SDRAM、網絡芯片、串口芯片、實時實鐘和CPLD,外設 總線分別與音頻芯片、觸摸屏驅動芯片、UART、 USB接口、 LCD接口相連，地址總線和數據總線分別與FLASH、 SDRAM、網絡芯片、串口芯片、實時實鐘和CPLD相 連。
專利摘要本實用新型公開了一種電能量采集裝置，屬于采集裝置，其結構包括CPU模塊、人機操作模塊和電源模塊，CPU模塊分別通過人機操作模塊接口和電源模塊接口與人機操作模塊和電源模塊相連；CPU模塊包括MCU及外圍芯片、人機操作模塊接口、USB接口、音頻接口、多口串行總線模塊、脈沖采集處理模塊、電子盤接口、擴展模塊接口、電源模塊接口和網絡、專線、GPRS/CDMA模塊，擴展模塊接口與擴展模塊相連，電源模塊接口與電源模塊相連，人機操作模塊接口與人機操作模塊相連。本實用新型的一種電能量采集裝置具有高性能的MCU，人機操作模塊功能強大的特點。
文檔編號G01R22/00GK201215566SQ20082002547
公開日2009年4月1日 申請日期2008年7月14日 優先權日2008年7月14日
發明者孫曉峰, 張恩忠, 李小剛, 磊 王, 程艷磊, 趙世柏 申請人:山東魯能慧通科技有限責任公司