專利名稱：階段式計(jì)費(fèi)的電表裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力測(cè)量裝置，具體地說，涉及一種階梯電價(jià)電能表的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的預(yù)付費(fèi)電表包括接觸卡式和非接觸式兩種。其中，接觸卡式電表由磁卡、電卡和CPU卡等各種方式，其主要特點(diǎn)是通過各種卡與插卡機(jī)結(jié)合，相互傳遞信息來完成信息交換。接觸卡式電表大多用在民用的單相電路系統(tǒng)、便于進(jìn)行插卡操作的場(chǎng)合。然而，對(duì)于使用量大的三相電源，電表裝于密封的計(jì)量柜、配電柜中，計(jì)量柜、配電柜也可能安裝于高壓電線源近處或電線桿高處，接觸卡式電表在操作、安全和電費(fèi)管理上都存在困難，且計(jì)量不準(zhǔn)確。非接觸式電表大多采用紅外信號(hào)等手段傳遞電表信息，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄收，但是 其抗干擾能力差，傳輸可靠性受到較大的限制，且由于受到干擾，計(jì)量不準(zhǔn)確。除了對(duì)硬件進(jìn)行改造，用于控制該硬件系統(tǒng)的控制系統(tǒng)同樣需要正確可靠，因此就需要設(shè)計(jì)一套與電表相匹配的控制系統(tǒng)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有預(yù)付費(fèi)電能表存在抗干擾性差、計(jì)量不準(zhǔn)確等上述不足，提供一種抗干擾性強(qiáng)、計(jì)量準(zhǔn)確的階段式計(jì)費(fèi)的電表裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種階段式計(jì)費(fèi)的電表裝置控制系統(tǒng)，所述的控制系統(tǒng)包括程序初始化模塊、時(shí)鐘、顯示刷新處理模塊、通訊幀命令處理模塊、電量運(yùn)算儲(chǔ)存及結(jié)算處理模塊；在電量運(yùn)算儲(chǔ)存及結(jié)算處理模塊中，它包含電量小數(shù)事件和電量整數(shù)事件，當(dāng)對(duì)應(yīng)類型(總峰平谷反)電量脈沖累計(jì)到O. Olkffh,電量小數(shù)事件發(fā)生，電量小數(shù)加I及保存電量小數(shù)數(shù)據(jù)，當(dāng)電量小數(shù)發(fā)生進(jìn)位時(shí)，電量整數(shù)事件發(fā)生同時(shí)應(yīng)進(jìn)行電量整數(shù)部分處理；時(shí)鐘、顯示刷新處理模塊中，包含秒事件、分鐘事件、半小時(shí)事件及小時(shí)事件，秒事件是通過定時(shí)器定時(shí)IS來激發(fā)的；在通訊幀命令處理模塊算法中，它包含通訊接收幀事件和通訊發(fā)送幀事件，當(dāng)程序查詢到通訊接收幀完標(biāo)志置位時(shí)，通訊接收幀事件發(fā)生，程序進(jìn)行通訊格式的判斷，如果通訊格式正確，再進(jìn)行通訊地址的比較，如果通訊幀中的地址域是本機(jī)地址或廣播地址，表示是對(duì)本機(jī)通訊，則程序進(jìn)行通訊命令的解釋及執(zhí)行，同時(shí)如果要返回?cái)?shù)據(jù)幀，置通訊發(fā)送標(biāo)志，準(zhǔn)備好發(fā)送數(shù)據(jù)幀，則通訊發(fā)送數(shù)據(jù)幀事件發(fā)生，啟動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)。優(yōu)選的是，所述的程序初始化模塊包括MCU部件初始化模塊以及電表部件初始化模塊；其中MCU部件初始化模塊包括I/O控制模式配置及時(shí)鐘分頻器初始化模塊，看門狗、外部中斷I、比較器中斷初始化模塊，RTC及定時(shí)器O、I初始化模塊以及串口中斷、鍵盤中斷初始化模塊；電表部件初始化模塊包括端口初始化模塊，顯示初始化模塊，外部時(shí)鐘芯片初始化模塊，剩余脈沖數(shù)據(jù)及各電量數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊，時(shí)鐘數(shù)據(jù)及顯示控制數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊，時(shí)段費(fèi)率初始化處理模塊，歷史電量初始化處理模塊，校時(shí)允許初始化處理模塊。優(yōu)選的是，所述的時(shí)鐘、顯示刷新處理模塊包括對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，錯(cuò)誤進(jìn)行恢復(fù)而進(jìn)行的操作的數(shù)據(jù)檢測(cè)模塊，當(dāng)事件發(fā)生時(shí)，對(duì)相應(yīng)的事件進(jìn)行程序響應(yīng)的事件執(zhí)行模塊，進(jìn)行通訊信道默認(rèn)恢復(fù)、時(shí)段費(fèi)率檢測(cè)、電量結(jié)算檢測(cè)的其他執(zhí)行模塊。優(yōu)選的是，所述的通訊幀命令處理模塊包括通訊事件發(fā)生判斷模塊，通訊幀格式檢測(cè)模塊，電表通訊地址檢測(cè)模塊，則對(duì)通訊命令解釋及執(zhí)行模塊，通訊發(fā)送數(shù)據(jù)幀模塊。優(yōu)選的是，所述的電量運(yùn)算儲(chǔ)存及結(jié)算處理模塊包括電量整數(shù)處理及儲(chǔ)存模塊、電量小數(shù)處理及存儲(chǔ)模塊、電量脈沖處理模塊、電量整數(shù)低字節(jié)處理及儲(chǔ)存模塊、電量小數(shù)儲(chǔ)存區(qū)域指針更新判斷模塊。優(yōu)選的是，所述的電量運(yùn)算儲(chǔ)存及結(jié)算處理模塊還包括一個(gè)比較器中斷模塊。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明是預(yù)付費(fèi)階梯電價(jià)電能表系統(tǒng)的靈魂，它是系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，它是整個(gè)系統(tǒng)的控制、指揮中心。利用該控制系統(tǒng)能夠保證整個(gè)系統(tǒng)正確、可靠的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的階梯計(jì)費(fèi)。
附圖I為本發(fā)明具體實(shí)施例階梯計(jì)費(fèi)電表的結(jié)構(gòu)框圖；附圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例控制系統(tǒng)的工作流程框圖；附圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例初始化模塊的工作流程框圖；附圖4為本發(fā)明具體實(shí)施例時(shí)鐘、顯示刷新模塊的工作流程框圖；附圖5為本發(fā)明具體實(shí)施例通訊幀命令處理模塊的工作流程框圖；附圖6為本發(fā)明具體實(shí)施例電量運(yùn)算儲(chǔ)存及結(jié)算處理模塊的工作流程框圖；附圖7為本發(fā)明具體實(shí)施例比較器中斷模塊的工作流程框圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的
具體實(shí)施例方式如圖I所示一種階段式計(jì)費(fèi)的電表裝置，所述的電能表電路包括電源電路、計(jì)量電路、通訊電路以及MCU電路，所述的電源電路包括MCU電源電路、計(jì)量電源電路、以及RS485通訊電源電路三個(gè)獨(dú)立的電路；所述的計(jì)量電路包括一個(gè)與MCU相連通的計(jì)量芯片電路，以及分別于計(jì)量芯片電路相連接的被測(cè)電壓拾取電路和被測(cè)電路拾取電路；所述的通訊電路包括與MCU雙向聯(lián)通的通訊信道切換電路以及分別與通訊信道切換電路雙向連接的RS485通訊通道和紅外通訊通道；所述的MCU電路包括分別與MCU相連接的電池欠壓檢測(cè)電路、系統(tǒng)掉電檢測(cè)電路和12C總線電路，以及與MCU雙向連接的ICP電路。如圖2所示上述階段式計(jì)費(fèi)的電表裝置控制系統(tǒng)包括程序初始化模塊、時(shí)鐘、顯示刷新處理模塊、通訊幀命令處理模塊、電量運(yùn)算儲(chǔ)存及結(jié)算處理模塊；在電量運(yùn)算儲(chǔ)存及結(jié)算處理模塊中，它包含電量小數(shù)事件和電量整數(shù)事件，當(dāng)對(duì)應(yīng)類型(總峰平谷反)電量脈沖累計(jì)到O. Olkffh,電量小數(shù)事件發(fā)生，電量小數(shù)加I及保存電量小數(shù)數(shù)據(jù)，當(dāng)電量小數(shù)發(fā)生進(jìn)位時(shí)，電量整數(shù)事件發(fā)生同時(shí)應(yīng)進(jìn)行電量整數(shù)部分處理；時(shí)鐘、顯示刷新處理模塊中，包含秒事件、分鐘事件、半小時(shí)事件及小時(shí)事件，秒事件是通過定時(shí)器定時(shí)IS來激發(fā)的；在通訊幀命令處理模塊算法中，它包含通訊接收幀事件和通訊發(fā)送幀事件，當(dāng)程序查詢到通訊接收幀完標(biāo)志置位時(shí)，通訊接收幀事件發(fā)生，程序進(jìn)行通訊格式的判斷，如果通訊格式正確，再進(jìn)行通訊地址的比較，如果通訊幀中的地址域是本機(jī)地址或廣播地址，表示是對(duì)本機(jī)通訊，則程序進(jìn)行通訊命令的解釋及執(zhí)行，同時(shí)如果要返回?cái)?shù)據(jù)幀，置通訊發(fā)送標(biāo)志，準(zhǔn)備好發(fā)送數(shù)據(jù)幀，則通訊發(fā)送數(shù)據(jù)幀事件發(fā)生，啟動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)。如圖3所示，所述的程序初始化模塊包括MCU部件初始化模塊以及電表部件初始化模塊；其中MCU部件初始化是是整個(gè)程序初始化的一個(gè)部分，它是整個(gè)系統(tǒng)所用到的MCU資源的初始化，使程序在運(yùn)行時(shí)能夠正確的運(yùn)行MCU部件，達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)。MCU部件初始化模塊包括I/O控制模式配置及時(shí)鐘分頻器初始化模塊，看門狗、外部中斷I、比較器中斷初始化模塊，RTC及定時(shí)器O、I初始化模塊以及串口中斷、鍵盤中斷初始化模塊。電表各部件初始化是對(duì)電表的相關(guān)部件、相關(guān)的變量進(jìn)行初始化，特別是電量數(shù)據(jù)恢復(fù)非常重要，使電表正常工作。電表部件初始化模塊包括端口初始化模塊，顯示初始化模塊，外部時(shí)鐘芯片初始化模塊，剩余脈沖數(shù)據(jù)及各電量數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊，時(shí)鐘數(shù)據(jù)及顯示控制數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊，時(shí)段費(fèi)率初始化處理模塊，歷史電量初始化處理模塊，校時(shí)允許初始化處理模塊。如圖4所示，時(shí)鐘、顯示刷新模塊程序是根據(jù)時(shí)間進(jìn)行程序處理的，當(dāng)時(shí)間間隔IS時(shí)，秒事件發(fā)生，進(jìn)行秒事件處理，當(dāng)時(shí)間間隔為分鐘時(shí)，分鐘時(shí)間發(fā)生，進(jìn)行分鐘事件處理，同樣在時(shí)間間隔半小時(shí)及小時(shí)時(shí)，半小時(shí)及小時(shí)事件發(fā)生，進(jìn)行事件處理。所述的時(shí)鐘、顯示刷新處理模塊包括對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，錯(cuò)誤進(jìn)行恢復(fù)而進(jìn)行的操作的數(shù)據(jù)檢測(cè)模 塊，當(dāng)事件發(fā)生時(shí)，對(duì)相應(yīng)的事件進(jìn)行程序響應(yīng)的事件執(zhí)行模塊，進(jìn)行通訊信道默認(rèn)恢復(fù)、時(shí)段費(fèi)率檢測(cè)、電量結(jié)算檢測(cè)的其他執(zhí)行模塊。如圖5所示，所述的通訊幀命令處理模塊包括通訊事件發(fā)生判斷模塊，通訊幀格式檢測(cè)模塊，電表通訊地址檢測(cè)模塊，則對(duì)通訊命令解釋及執(zhí)行模塊，通訊發(fā)送數(shù)據(jù)幀模塊。通訊幀命令處理模塊是通過判斷通訊事件標(biāo)志是否置位決定通訊事件是否發(fā)生，當(dāng)通訊事件發(fā)生時(shí)，根據(jù)通訊規(guī)則，檢測(cè)通訊幀格式是否正確，同時(shí)比較電表通訊地址是否進(jìn)行本機(jī)通訊，當(dāng)入口通訊幀格式正確和進(jìn)行本機(jī)通訊和廣播通訊時(shí)，則對(duì)通訊命令進(jìn)行解釋同時(shí)執(zhí)行通訊命令操作。在通訊命令執(zhí)行完畢后，程序檢測(cè)是否要進(jìn)行通訊發(fā)送數(shù)據(jù)幀，如果要進(jìn)行通訊發(fā)送，則準(zhǔn)備通訊數(shù)據(jù)，啟動(dòng)發(fā)送功能。如圖6所示，電量運(yùn)算儲(chǔ)存及結(jié)算處理模塊是進(jìn)行電量計(jì)量程序處理，電量處理的順序依次為電量整數(shù)處理及儲(chǔ)存、電量小數(shù)處理及存儲(chǔ)、電量脈沖處理、電量整數(shù)低字節(jié)處理及儲(chǔ)存、電量小數(shù)儲(chǔ)存區(qū)域指針更新判斷。電量整數(shù)低字節(jié)處理及儲(chǔ)存是為了在電源掉電中，防止程序在對(duì)電量整數(shù)加I并保存時(shí)，電量小數(shù)沒有保存發(fā)生掉電，導(dǎo)致系統(tǒng)多計(jì)量IkWh的電能的可能，因此在系統(tǒng)電量恢復(fù)時(shí)檢測(cè)到兩個(gè)電量整數(shù)低字節(jié)不相等時(shí)，對(duì)電量小數(shù)清零處理，解決問題的發(fā)生。電量小數(shù)儲(chǔ)存區(qū)域指針更新判斷是因?yàn)殡娏啃?shù)的存儲(chǔ)區(qū)域頻繁發(fā)生擦寫現(xiàn)象，導(dǎo)致EEPROM的壽命減低，因此采樣多區(qū)域的辦法，當(dāng)檢測(cè)到當(dāng)前存儲(chǔ)區(qū)域損壞時(shí)，更換下到一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域，延長(zhǎng)預(yù)付費(fèi)階梯電價(jià)電能表的壽命。如圖7所示比較器中斷模塊是用來進(jìn)行電量脈沖數(shù)據(jù)保護(hù)，當(dāng)電源電壓下降引起比較器中斷發(fā)生稱為掉電，這時(shí)應(yīng)當(dāng)保護(hù)電量脈沖數(shù)據(jù)。當(dāng)電源上電、電源掉電、比較器2的比較狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)、紅外通訊導(dǎo)致電源電壓下降都可以引起比較器中斷發(fā)生，因此在設(shè)計(jì)程序時(shí)應(yīng)分辨出電源掉電發(fā)生，從而真正進(jìn)行保護(hù)數(shù)據(jù)，避免程序錯(cuò)誤執(zhí)行。
權(quán)利要求
1.ー種階段式計(jì)費(fèi)的電表裝置控制系統(tǒng)，其特征在于所述的控制系統(tǒng)包括程序初始化模塊、時(shí)鐘、顯示刷新處理模塊、通訊幀命令處理模塊、電量運(yùn)算儲(chǔ)存及結(jié)算處理模塊；在電量運(yùn)算儲(chǔ)存及結(jié)算處理模塊中，它包含電量小數(shù)事件和電量整數(shù)事件，當(dāng)對(duì)應(yīng)類型(總峰平谷反)電量脈沖累計(jì)到O. Olkffh,電量小數(shù)事件發(fā)生，電量小數(shù)加I及保存電量小數(shù)數(shù)據(jù)，當(dāng)電量小數(shù)發(fā)生進(jìn)位時(shí)，電量整數(shù)事件發(fā)生同時(shí)應(yīng)進(jìn)行電量整數(shù)部分處理；時(shí)鐘、顯示刷新處理模塊中，包含秒事件、分鐘事件、半小時(shí)事件及小時(shí)事件，秒事件是通過定時(shí)器定時(shí)IS來激發(fā)的；在通訊幀命令處理模塊算法中，它包含通訊接收幀事件和通訊發(fā)送幀事件，當(dāng)程序查詢到通訊接收幀完標(biāo)志置位時(shí)，通訊接收幀事件發(fā)生，程序進(jìn)行通訊格式的判斷，如果通訊格式正確，再進(jìn)行通訊地址的比較，如果通訊幀中的地址域是本機(jī)地址或廣播地址，表示是對(duì)本機(jī)通訊，則程序進(jìn)行通訊命令的解釋及執(zhí)行，同時(shí)如果要返回?cái)?shù)據(jù)幀，置通訊發(fā)送標(biāo)志，準(zhǔn)備好發(fā)送數(shù)據(jù)幀，則通訊發(fā)送數(shù)據(jù)幀事件發(fā)生，啟動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求I所述的階段式計(jì)費(fèi)的電表裝置控制系統(tǒng)，其特征在于所述的程序初始化模塊包括MCU部件初始化模塊以及電表部件初始化模塊；其中MCU部件初始化模塊包括I/O控制模式配置及時(shí)鐘分頻器初始化模塊，看門狗、外部中斷I、比較器中斷初始化模塊，RTC及定時(shí)器O、I初始化模塊以及串口中斷、鍵盤中斷初始化模塊；電表部件初始化模塊包括端ロ初始化模塊，顯示初始化模塊，外部時(shí)鐘芯片初始化模塊，剩余脈沖數(shù)據(jù)及各電量數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊，時(shí)鐘數(shù)據(jù)及顯示控制數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊，時(shí)段費(fèi)率初始化處理模塊，歷史電量初始化處理模塊，校時(shí)允許初始化處理模塊。
3.如權(quán)利要求I所述的階段式計(jì)費(fèi)的電表裝置控制系統(tǒng)，其特征在于所述的時(shí)鐘、顯示刷新處理模塊包括對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，錯(cuò)誤進(jìn)行恢復(fù)而進(jìn)行的操作的數(shù)據(jù)檢測(cè)模塊，當(dāng)事件發(fā)生時(shí)，對(duì)相應(yīng)的事件進(jìn)行程序響應(yīng)的事件執(zhí)行模塊，進(jìn)行通訊信道默認(rèn)恢復(fù)、時(shí)段費(fèi)率檢測(cè)、電量結(jié)算檢測(cè)的其他執(zhí)行模塊。
4.如權(quán)利要求I所述的階段式計(jì)費(fèi)的電表裝置控制系統(tǒng)，其特征在于所述的通訊幀命令處理模塊包括通訊事件發(fā)生判斷模塊，通訊幀格式檢測(cè)模塊，電表通訊地址檢測(cè)模塊，則對(duì)通訊命令解釋及執(zhí)行模塊，通訊發(fā)送數(shù)據(jù)幀模塊。
5.如權(quán)利要求I所述的階段式計(jì)費(fèi)的電表裝置控制系統(tǒng)，其特征在于所述的電量運(yùn)算儲(chǔ)存及結(jié)算處理模塊包括電量整數(shù)處理及儲(chǔ)存模塊、電量小數(shù)處理及存儲(chǔ)模塊、電量脈沖處理模塊、電量整數(shù)低字節(jié)處理及儲(chǔ)存模塊、電量小數(shù)儲(chǔ)存區(qū)域指針更新判斷模塊。
6.如權(quán)利要求5所述的階段式計(jì)費(fèi)的電表裝置控制系統(tǒng)，其特征在于所述的電量運(yùn)算儲(chǔ)存及結(jié)算處理模塊還包括一個(gè)比較器中斷模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種階段式計(jì)費(fèi)的電表裝置控制系統(tǒng)，包括程序初始化模塊、時(shí)鐘、顯示刷新處理模塊、通訊幀命令處理模塊、電量運(yùn)算儲(chǔ)存及結(jié)算處理模塊。在電量運(yùn)算儲(chǔ)存及結(jié)算處理模塊中，它包含電量小數(shù)事件和電量整數(shù)事件；時(shí)鐘、顯示刷新處理模塊中，包含秒事件、分鐘事件、半小時(shí)事件及小時(shí)事件；在通訊幀命令處理模塊中，它包含通訊接收幀事件和通訊發(fā)送幀事件。本發(fā)明是預(yù)付費(fèi)階梯電價(jià)電能表系統(tǒng)的靈魂，它是系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，它是整個(gè)系統(tǒng)的控制、指揮中心。利用該控制系統(tǒng)能夠保證整個(gè)系統(tǒng)正確、可靠的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的階梯計(jì)費(fèi)。
文檔編號(hào)G01R11/57GK102692536SQ20111006725
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月21日
發(fā)明者劉方升 申請(qǐng)人:北京華煜宏博科技有限公司