众文网1.电子式电能表的设计
基于电能计量芯片CS5463A的电子式电能表的设计摘要：针对目前应用需求设计了一款新型多功能电子式电能表。
本文主要介绍该电能表的主要功能以及所采用的电能计量芯片CS5463A的特性、工作原理以及在电子式电能表中的应用电路，最后介绍了CS5463A芯片通讯接口的实现。Abstract Aim at the currently need of the multi-function Watt-hour meter,a new multi-function Watt-hour meterwas designed.This paper introduces the main function of the Watt-hour meter and the functional speciality,workingprinciple and application electric circuit of its used energy IC CS5463A.This paper finally introduces the realization ofthe communication interface of CS5463A.关键词：电子式电能表专用芯片CS5463A电量测量SPI总线Key words:Electronic Watt-hour meter ASIC CS5463A Measure energy SPI bus1、引言 电能计量作为计量工作的一个重要组成部分，是电力企业生产经营管理及电网安全运行的重要环节，其技术水平不仅事关电力工业的发展和电力企业的形象，而且影响电能贸易结算的公平、公正和准确、可靠，关系到电力企业、广大电力用户的利益。
近年来，电子式电能表在国际、国内得到了迅速推广。国外许多IC(Integratecircuit)厂家不失时机的推出了各种电子式电能表专用芯片。
目前国内较为常 本文基于电能计量芯片CS5463A设计了一种电子式多功能电能表。该表可计量正反向有功电能、正反向无功电能、四象限无功电能；能够测量A、B、C各相电压、电流、视在功率、有功功率、无功功率、功率因数、相角、频率；计量正反向有功需量及8费率分时需量；能分时计量最多8费率的电能量及需量数据；计量变压器铜损、铁损；具有电能冻结功能、显示与抄表功能、监控与事件记录功能、自检功能、负荷曲线记录功能、权限与安全管理功能、IC卡参数设置功能；具有两路独立的RS485通信接口，一路红外光通信接口。
2多功能电子电能表的设计 本文所设计的多功能电子式电能表原理框图如图1所示。该电能表由电流互感器、专业电能计量芯片CS5463A、计量微处理器、管理微处理器、实时时钟、数据接口设备（如通信接口、IC卡接口）和人机接口 设备组成（如按钮、LCD显示）。
电网电压经过电压分压电路转换成小电压信号输入到CS5463A的电压通道输入脚，电网电流经过电流互感器转换成电流小信号，再通过电流采样电路得到小电压信号输入到芯片的电流通道输入脚。CS5463A将转换后得到的信号进行数字处理并计算测得电网电压、电流、功率等数据，再通过一个SPI口与计量微处理器进行通信，将测量到的数据传输到计量微处理器进行处理，如计算功率因数角、频率；判断有功无功功率方向、电压是否逆相序；进行数制转换等。
计量微处理器与管理微处理器也是通过一个SPI口进行通信，计量微处理器将以上数据处理结果传到管理微处理器进行一系列功能实现，如电量累加、最大需量计算、监控与事件记录等功能。 引导”的特点使CS5463A能独自工作，在系统上电后自动初始化。
在自引导模式中，CS5463A从一个外部EEPROM中读取校准数据和启动指令。它内部带有温度传感器，具有温度误差补偿、电压下降检测、相位补偿等功能。
3.2 CS5463A的工作原理CS5463A的XOUT、XIN为晶振输入输出脚，为系统提供时钟，也可以通过XIN引入外部时钟；SCLK为串行通信的时钟信号；SDO、SDI为串行通信的输出输入脚；VIN+、VIN-为电压通道的输入引脚；IIN+、IIN-为电流通道的输入引脚；PFMON为电压下降检测脚。CS5463A是具有功率计算引擎和电能-脉冲转换功能的双声道ADC。
电压通道输入引脚VIN±两端输入电压信号，经10倍增益放大器放大，再通过二阶调制器数字化；同时，电流通道输入引脚IIN±两端输入电压信号。为适应不同电平的输入电压，电流通道集成有增益可编程放大器（PGA），使输入电平满量程可选择为±250mVrms或±50mVrms。
通道数据再通 3.3 CS5463A的外部引脚电路图2为CS5463A的典型应用电路图。电网电压经过电压采样电路得到小电压信号输入到CS5463A的电压通道输入引脚。
电压采样电路由R205、R206、R207、R208、C205组成。电压采样电路由精密电阻网络及滤波电容组成。
为了保证精度，采样电阻全部采用高稳定度的精密电阻，误差为25ppm。电流互感器的电流信号经过电流采样电路将电流信号转换为小电压信号输入到CS5463A的电流通道输入引脚。
电流采样电路由R213、R201、R202、R203、R204、C207、C210、R209、C206组成。C205、C207、C210起滤除高频谐波分量的作用；R209、C206起滤波和抗混叠的作用；D201、D203为输入保护器件，防止由于输入电压过高而造成CS5463A的损坏。】
SDO输出将保持高阻抗；SCLK是控制数据输出AD转换器或输入AD转换器的串行位时钟，在SCLK的电平转换能被端口识别之前，CS必须被置为逻辑0，为了和光耦合器相匹配，SCLK的输入端集成了一个施密特触发器，以允许使用上升和下降时间较长的光电耦合器直接驱动管脚。另外，SDO具有吸收和输出5。
2.急求一篇数字电能表的论文
电子式多功能电能表的设计与实现 作者： 时间：2007-11-24 13:20:00 来源：论文天下论文网 Google提供的广告 电压表功率表 上海安科瑞专业从事低压配电仪表 型号齐全，高精度，性能稳定，价格优！.cn 深圳市亚特尔科技有限公司 专业生产电量变送器、电测量数显表、综合电力仪表以及电子式电能表等产品 本文阐述了电子式多功能电能表的设计方法、硬件设计的技术关键和软件设计流程。
并以NEC的uPD78F0338单片机为例，实现了一款具有四种费率、六条负荷曲线和两套费率结构的三相四线电子式多功能电能表 电子式多功能电能表主要针对国内市场三相用电的工业用户。随着电力行业改革深入，工业三相用电对多功能电能表的需求大量增加。
目前国内多功能表种类少、价格较高、功能不完善，往往仅是针对某些地区的特定要求开发，缺乏通用性，某些产品未能完全达到国标的要求。本文介绍的电子式多功能电能表正是为了适应这种市场需求而设计的。
这是一款智能型高科技电能计量产品，该表可以同时计量正/反向有功电能、正/反向无功电能、四象限无功电能，还具有多费率控制，负荷曲线记录，各相失压、过压、频率超限记录，数据LCD显示等多种功能。主站可以通过RS-485总线或手持红外抄表器对该电表进行查表、设表、抄表等操作。
软件代码全部采用C/C++语言编写，编码效率高，可维护性好，便于实现模块化设计，可根据用户的需求方便地对功能模块进行裁剪。而且代码经过优化，其生成的目标代码大小和执行效率已与汇编代码相差无几。
该产品的技术指标全面符合GB/T 17215-1998《1级和2级静止式交流有功电度表》、DL/T614-1997《多功能电能表》和DL/T645—1997《多功能电能表通信规约》的要求。 多功能电能表的总体结构和硬件设计 多功能表总体结构 电子式多功能电能表硬件的核心MCU主控制器，它负责按键输入扫描、工作状态检测，计量数据的读入、计算和存储、电表参数的现场配置以及与外界的通信控制等。
其主要功能单元包括MCU主控制器单元、电量计量模块、红外和RS—485通信模块、校表模块、EEPROM存储阵列等；其他辅助模块主要有：时钟日历电路、工作异常报警电路、按键输入电路、复位和看门狗电路、开关电源模块和后备电池电路、大屏幕液晶显示模块和LED显示模块。多功能表总体结构框图如图1所示。
高性能主控制器单元 主控制器采用NEC公司8位单片机中的高档产品uPD78P0338。该款单片机为120脚QFP封装，单片集成有60KBFlash、一个异步通信串行口、40x4段LCD驱动器、高达10MHz的总线时钟和10路10位精度的ADC，并可通过简单的接口进行在系统编程，极大地方便在线调试和软件升级。
并且支持高级语言，较好地满足了多功能表任务繁多、数据量庞大、算法较复杂的功能要求。 串口复用通信单元 通信电路模块主要包括TSOPl838红外接收头、红外发射二极管、载波电路、MAX487专用485收发电路、驱动/开关二极管和其他元件。
本电能表为便于用户抄表，设计有红外本地抄表和RS-485集中抄表两种串行抄表方式，因为uPD78F0338仅有一个串口，故通信电路设计时采用串口复用技术。由9012、9014和若干电阻等器件组成互补开关，由MCU的一个I/O口来控制红外和RS-485通信方式的切换，如图2所示。
高精度电量计量模块 计量模块由高精度专用电能计量芯片SA9904，电流互感器和其他外围电路元件组成。SA9904是Sames公司生产的一款三相双向功率/电能计量芯片，可以计量有功/无功功率、电压、频率、相序异常等，可以单独计量每一相的用电信息，符合IEC521/1036标准，可达到1级交流电能表的精度要求，各数据寄存器具有24位精度，可通过三线SPI接口与CPU交换数据。
从而可以较好地适应多功能表需要计量多种电量数据的要求。SA9904引脚及其外围电路图如图3所示。
其中，CLK、DO、DI构成与MCU控制器的接口，用于传输控制命令和测得的电量数据，IIps、IIPt、IIPr用来对电流取样，IVPl、IVP2、IVP3用来对电压取样。 时钟日历模块 /product.free.8031554.1/。
3.电能表的设计我在做毕业设计想搜集一些电能表方面的资料,有这方面
可以采用单片机控制系统，分别测量电压和电流的瞬时值，因为电压电流瞬时值的乘积就是有功功率，可以省略测量功率因数的麻烦。
然后将U和I的瞬时值采样到单片机内部，可以再在程序方面采用数字滤波（简单的如，各自连续测量4个U和I的瞬时值，去掉最大和最小，剩下的两个相加并右移一位，得到两个数的平均值）。 在单片机内部设置一个定时器，定时时间可为1秒或更长（视精度而定），定时到后可以采用中断的方式（或查询的方式）处理采样子程序和有功功率计算子程序及显示更新子程序。
中断系统可设置为两级，定时器中断设为高级（保证测量的准确性），外部中断设置为低级，作为自动抄表命令有效时执行自动抄表子程序的外部控制。 由于设计内容较多，需要软硬件综合考虑，只能大概说一下思路，希望对你有帮助。
4.电子式电能表
电子式电能表是通过对用户供电电压和电流实时采样，采用专用的电能表集成电路，对采样电压和电流信号进行处理并相乘转换成与电能成正比的脉冲输出，通过计度器或数字显示器显示。
电子式电能表[1]与机械式电能表相比有明显优势。例如防窃电能力强，计量精度高、负荷特性较好、误差曲线平直、功率因数补偿性能较强、自身功耗低，特别是其计量参数灵活性好、派生功能多。由于单片机的应用给电能表注入了新的活力，这些都是一般机械表难以做到的。但是早期的电子式电能表也有一些明显的不足，如工作寿命较短、易受外界干扰、工作可靠性不及机械式电能表等。 [编辑本段]电子式电能表特点 ①功能强大，易扩展。一只电子式电能表相当于几只感应式电能表，如一只功能全面的电子式多功能表相当于两只正向有功表、两只正向无功表、两只最大需量表和一只失压计时仪，并能实现这七只表所不能实现的分时计量、数据自动抄读等功能。同时，表计数量的减少，有效地降低了二次回路的压降，提高了整个计量装置的可靠性和准确性。
②准确度等级高且稳定。感应式电能表的准确度等级一般为0.5~3.0级，并且由于机械磨损，误差容易发生变化，而电子式电能表可方便地利用各种补偿轻易地达到较高的准确度等级，并且误差稳定性好，电子式电能表的准确度等级一般为0.2~1.0级。
③启动电流小且误差曲线平整。感应式电能表要在0.3 %Ib下才能启动并进行计量，误差曲线变化较大，尤其在低负荷时误差较大；而电子式电能表非常灵敏，在0.1 % 1b下就能开始启动并进行计量，且误差曲线好，在全负荷范围内误差几乎为一条直线。
④频率响应范围宽。感应式电能表的频率响应范围一般为45~55Hz，而电子式多功能表的频率响应范围为40~1000Hz。
⑤受外磁场影响小。感应式电能表是依据移进磁场的原理进行计量的，因此外界磁场对表计的计量性能影响很大。而电子式电能表主要依靠乘法器进行运算，其计量性能受外磁场影响小。
⑥便于安装使用。感应式电能表的安装有严格的要求，若悬挂水平倾度偏差大，甚至明显倾斜，将造成电能计量不准。而电子式电能表采用的是电子式的计量方式，无机械旋转部件，因此不存在上述问题，另外它的体积小，重量轻，便于使用。
⑦过负荷能力大。感应式电能表是利用线圈进行工作的，为保证其计量准确度，一般只能过负荷4倍；而电子式多功能表可达到过负荷6~10倍。
⑧防窃电能力更强。窃电是我国城乡用电中一个无法回避的现实问题，感应式电能表防窃电能力较差。新型的电子式电能表从基本原理上实现了防止常见的窃电行为。例如，AD7755能通过两个电流互感器分别测量相线、零线电流，并以其中大的电流作为电能计量依据，从而实现防止短接电流导线等的窃电方式。
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