专利名称：一种电能表计数器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种计数器电路，尤其涉及一种电能表计数器。
背景技术：
目前计数器已经成为单片机最普通的配置，而且结构和功能也越来越复杂，计数 器主要完成定时、计数、捕捉、P丽等功能。 尽管普通单片机的计数器能完成大部分的功能，但在处理基于电能表的计量信号 时这些计数器的结构还是不能很好的满足对信号的计数分频、平均频率、瞬时功率的处理 要求。 使用现有技术实现有两种方法1，使用外部通用电路或可编程器件实现，此方法 硬件成本高、电路复杂、系统可靠性下降；2，用现有的单片机配合复杂的软件实现，此方法 由于需要复杂的软件控制，导致整个系统实时性和灵活性欠佳，系统工作可靠性下降。
发明内容本实用新型的目的是提供一种电能表计数器，该电路能对计量信号进行计数分 频，平均频率和瞬时功率的处理。本实用新型完全使用硬件实现，实施性好，而且电路结构 简单，整体可靠性能高。本实用新型还可以完成通用计数的功能，具有较好的通用性。 为了达到上述目的，本实用新型提供一种电能表计数器，包括第一信号处理电路， 第二信号处理电路，瞬时功率比较器和双路选择器； 所述的第一信号处理电路的输入端与计量电路连接，接收计量电路的输出信号； 第一信号处理电路的输出端分别连接瞬时功率比较器和双路选择器； 所述的第二信号处理电路的输入端与计量电路连接，接收计量电路的输出信号； 第二信号处理电路的输出端分别连接瞬时功率比较器和双路选择器； 所述的瞬时功率比较器的输出端连接双路选择器的控制端； 所述的双路选择器的输出端连接下一级计数电路。 上述的电能表计数器，其中，所述的第一信号处理电路包括第一计数器，第二计数 器和第三计数器； 所述的第一计数器的输入端连接计量电路，接收计量电路的输出信号；第一计数 器的输出端连接双路选择器的输入端； 所述的第二计数器的输入端连接计量电路，接收计量电路的输出信号；第二计数 器的输入端还接收一个精确时间信号； 所述的第三计数器的输入端连接计量电路，接收计量电路的输出信号；第三计数
器的输入端还接收一个高频信号，第三计数器的输出端连接瞬时功率比较器。 上述的电能表计数器，其中，所述的第二信号处理电路包括第四计数器，第五计数
器和第六计数器； 所述的第四计数器的输入端连接计量电路，接收计量电路的输出信号；第四计数器的输出端连接双路选择器的输入端； 所述的第五计数器的输入端连接计量电路，接收计量电路的输出信号；第五计数 器的输入端还接收一个精确时间信号； 所述的第六计数器的输入端连接计量电路，接收计量电路的输出信号；第六计数
器的输入端还接收一个高频信号，第六计数器的输出端连接瞬时功率比较器。 上述的电能表计数器，其中，所述的第一计数器包括计数器，比较寄存器，数字比
较器； 所述的计数器的输入端连接计量电路，其输出端分别连接数字比较器的输入端和 数字比较器的输出端； 所述的比较寄存器的输出端连接数字比较器的输入端； 所述的数字比较器的输出端连接双路选择器的输入端。 上述的电能表计数器，其中，所述的第二计数器包括计数器，锁存器，捕捉寄存 器； 所述的计数器的输入端连接计量电路，其输出端连接锁存器的输入端； 所述的锁存器的输入端还接收一个精确时间信号，其输出端连接捕捉寄存器的输入端。 上述的电能表计数器，其中，所述的第三计数器包括计数器，锁存器，捕捉寄存 器； 所述的计数器的输入端接收一个高频信号，其输出端连接锁存器的输入端； 所述的锁存器的输入端还连接计量电路，其输出端连接捕捉寄存器； 所述的捕捉寄存器的输出端连接瞬时功率比较器的输入端。 上述的电能表计数器，其中，所述的第四计数器包括计数器，比较寄存器，数字比 较器； 所述的计数器的输入端连接计量电路，其输出端分别连接数字比较器的输入端和 数字比较器的输出端； 所述的比较寄存器的输出端连接数字比较器的输入端； 所述的数字比较器的输出端连接双路选择器的输入端。 上述的电能表计数器，其中，所述的第五计数器包括计数器，锁存器，捕捉寄存 器； 所述的计数器的输入端连接计量电路，其输出端连接锁存器的输入端； 所述的锁存器的输入端还接收一个精确时间信号，其输出端连接捕捉寄存器的输入端。 上述的电能表计数器，其中，所述的第六计数器包括计数器，锁存器，捕捉寄存 器； 所述的计数器的输入端接收一个高频信号，其输出端连接锁存器的输入端； 所述的锁存器的输入端还连接计量电路，其输出端连接捕捉寄存器； 所述的捕捉寄存器的输出端连接瞬时功率比较器的输入端。 本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和积极效果，本实用新型由于设有第 一计数器，因此能完成对计量信号进行计数分频处理；由于设有第二计数器，因此能计算计量信号的平均频率；由于设有第三计数器，因此能计算计量信号的瞬时功率；各个计数器 还可以完成通用计数功能，使本实用新型具有较好的通用性。
图1为本实用新型提供的电能表计数器的电路框图； 图2为本实用新型提供的电能表计数器的输入信号波形图； 图3为本实用新型提供的电能表计数器的具体实施例的电路原理图。
具体实施方式如图1和图3所示，为本实用新型一种较好的实施例，其中包括第一信号处理电路 IO，第二信号处理电路20，瞬时功率比较器30和双路选择器40 ; 所述的第一信号处理电路IO包括第一计数器ll，第二计数器12和第三计数器
13 ; 所述的第一计数器11包括计数器111，比较寄存器112，数字比较器113 ; 所述的计数器111的输入端连接计量电路，其输出端分别连接数字比较器113的
输入端和数字比较器113的输出端； 所述的比较寄存器112的输出端连接数字比较器113的输入端； 所述的数字比较器113的输出端连接双路选择器40的输入端。 所述的第二计数器12包括计数器121，锁存器122，捕捉寄存器123 ; 所述的计数器121的输入端连接计量电路，其输出端连接锁存器122的输入端； 所述的锁存器122的输入端还接收一个精确时间信号，其输出端连接捕捉寄存器
123的输入端。 所述的第三计数器13包括计数器131，锁存器132，捕捉寄存器133 ; 所述的计数器131的输入端接收一个高频信号，其输出端连接锁存器132的输入
丄山
顺； 所述的锁存器132的输入端还连接计量电路，其输出端连接捕捉寄存器133 ; 所述的捕捉寄存器133的输出端连接瞬时功率比较器30的输入端。 所述的第二信号处理电路20包括第四计数器21，第五计数器22和第六计数器
23 ; 所述的第四计数器21包括计数器211，比较寄存器212，数字比较器213 ; 所述的计数器211的输入端连接计量电路，其输出端分别连接数字比较器213的
输入端和数字比较器213的输出端； 所述的比较寄存器212的输出端连接数字比较器213的输入端； 所述的数字比较器213的输出端连接双路选择器40的输入端。 所述的第五计数器22包括计数器221，锁存器222，捕捉寄存器223 ; 所述的计数器221的输入端连接计量电路，其输出端连接锁存器222的输入端； 所述的锁存器222的输入端还接收一个精确时间信号，其输出端连接捕捉寄存器
223的输入端。 所述的第六计数器23包括计数器231，锁存器232，捕捉寄存器233 ;[0067] 所述的计数器231的输入端接收一个高频信号，其输出端连接锁存器232的输入
丄山
顺； 所述的锁存器232的输入端还连接计量电路，其输出端连接捕捉寄存器233 ; 所述的捕捉寄存器233的输出端连接瞬时功率比较器30的输入端。 所述的瞬时功率比较器30的输出端连接双路选择器40的控制端； 所述的双路选择器40的输出端连接下一级计数电路。 图2所示为电路的输入信号A，信号B的波形图。本实用新型电能表计数器的电路 工作原理是 第一信号处理电路10的第一计数器11为输入信号A的计数分频电路，计数器111 对输入的信号A自由加法计数，比较寄存器112为设定的分频值，数字比较器113监视计数 器111和比较寄存器112的值，当计数器111计数至与比较寄存器112的值相等时，数字比 较器113输出比较匹配信号，并将该信号送至双路选择器40 ; 第二计数器12为输入信号A通道平均频率的处理电路，计数器121以A通道的输 入信号为计数源自由计数，若计数值超过16位宽度(65535)则产生计数溢出信号A20V，在 每个"精确时间信号"的上沿将计数器121的值通过锁存器122锁存至捕捉寄存器123，综 合相邻两次的捕捉结果将两次得到的结果结合第二计数器12的溢出信号A20V，得到在"精 确时间"内的脉冲数，得到平均频率； 第三计数器13为A通道瞬时频率处理电路，计数器131以"高频信号"(该信号频 率远远高于A通道的输入信号频率)为计数源进行计数，若计数器131计数值超过16位宽 度(65535)则产生计数溢出信号A30V，在每个A通道输入信号的上沿将计数器131的值通 过锁存器132将131的计数值锁存至捕捉寄存器133，将相邻两次的捕捉结果结合第三计数 器13溢出信号A30V，得到每个A通道输入信号周期内的脉冲数，得到瞬时功率； 同理，第二信号处理电路20的第四计数器21、第五计数器22、第六计数器23与第 一计数器11、第二计数器12、第三计数器13的工作方式相同。 瞬时功率比较器30根据第三计数器13和第六计数器23得到的捕捉值进行比较， 如果捕捉寄存器133的值大于捕捉寄存器233的值，则说明A路的瞬时功率大于B路，此时 将双路选择器开关切换至A通道；反之双路选择开关切换至B通道。 上述技术方案中的第一计数器和第四计数器，用于完成对计量信号进行计数分频 处理；第二计数器和第五计数器用于计算计量信号的平均频率；第三计数器和第六计数器 用于计算计量信号的瞬时功率。各个计数器还可以完成通用计数功能，使本实用新型具有 较好的通用性。本实用新型完全使用硬件实现，实时性好，而且电路结构简单，整体可靠性 能高。本实用新型还可以完成通用计数的功能，具有较好的通用性。 尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上 述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于 本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附 的权利要求来限定。
权利要求一种电能表计数器，其特征在于包括第一信号处理电路(10)，第二信号处理电路(20)，瞬时功率比较器(30)和双路选择器(40)；所述的第一信号处理电路(10)的输入端与计量电路连接，接收计量电路的输出信号；第一信号处理电路(10)的输出端分别连接瞬时功率比较器(30)和双路选择器(40)；所述的第二信号处理电路(20)的输入端与计量电路连接，接收计量电路的输出信号；第二信号处理电路(20)的输出端分别连接瞬时功率比较器(30)和双路选择器(40)；所述的瞬时功率比较器(30)的输出端连接双路选择器(40)的控制端；所述的双路选择器(40)的输出端连接下一级计数电路。
2. 如权利要求1所述的一种电能表计数器，其特征在于所述的第一信号处理电路(10)包括第一计数器(ll)，第二计数器(12)和第三计数器(13);所述的第一计数器(11)的输入端连接计量电路，接收计量电路的输出信号；第一计数器(11)的输出端连接双路选择器(40)的输入端；所述的第二计数器(12)的输入端连接计量电路，接收计量电路的输出信号；第二计数 器(12)的输入端还接收一个精确时间信号；所述的第三计数器(13)的输入端连接计量电路，接收计量电路的输出信号；第三计数器(13)的输入端还接收一个高频信号，第三计数器(13)的输出端连接瞬时功率比较器 (30)。
3. 如权利要求1所述的一种电能表计数器，其特征在于所述的第二信号处理电路(20)包括第四计数器(21)，第五计数器(22)和第六计数器 (23);所述的第四计数器(21)的输入端连接计量电路，接收计量电路的输出信号；第四计数 器(21)的输出端连接双路选择器(40)的输入端；所述的第五计数器(22)的输入端连接计量电路，接收计量电路的输出信号；第五计数 器(22)的输入端还接收一个精确时间信号；所述的第六计数器(23)的输入端连接计量电路，接收计量电路的输出信号；第六计数器(23)的输入端还接收一个高频信号，第六计数器(23)的输出端连接瞬时功率比较器 (30)。
4. 如权利要求2所述的一种电能表计数器，其特征在于所述的第一计数器(11)包括计数器(lll)，比较寄存器(112)，数字比较器(113);所述的计数器(111)的输入端连接计量电路，其输出端分别连接数字比较器(113)的输入端和数字比较器(113)的输出端；所述的比较寄存器(112)的输出端连接数字比较器(113)的输入端；所述的数字比较器(113)的输出端连接双路选择器(40)的输入端。
5. 如权利要求2所述的一种电能表计数器，其特征在于所述的第二计数器(12)包括计数器(121)，锁存器(122)，捕捉寄存器(123); 所述的计数器(121)的输入端连接计量电路，其输出端连接锁存器(122)的输入端； 所述的锁存器(122)的输入端还接收一个精确时间信号，其输出端连接捕捉寄存器 (123)的输入端。
6. 如权利要求2所述的一种电能表计数器，其特征在于所述的第三计数器(13)包括计数器(131)，锁存器(132)，捕捉寄存器(133); 所述的计数器(131)的输入端接收一个高频信号，其输出端连接锁存器(132)的输入丄山顺；所述的锁存器(132)的输入端还连接计量电路，其输出端连接捕捉寄存器(133); 所述的捕捉寄存器(133)的输出端连接瞬时功率比较器(30)的输入端。
7. 如权利要求3所述的一种电能表计数器，其特征在于所述的第四计数器(21)包括计数器(211)，比较寄存器(212)，数字比较器(213); 所述的计数器(211)的输入端连接计量电路，其输出端分别连接数字比较器(213)的 输入端和数字比较器(213)的输出端；所述的比较寄存器(212)的输出端连接数字比较器(213)的输入端； 所述的数字比较器(213)的输出端连接双路选择器(40)的输入端。
8. 如权利要求3所述的一种电能表计数器，其特征在于 所述的第五计数器(22)包括计数器(221)，锁存器(222)，捕捉寄存器(223); 所述的计数器(221)的输入端连接计量电路，其输出端连接锁存器(222)的输入端； 所述的锁存器(222)的输入端还接收一个精确时间信号，其输出端连接捕捉寄存器(223)的输入端。
9. 如权利要求3所述的一种电能表计数器，其特征在于 所述的第六计数器(23)包括计数器(231)，锁存器(232)，捕捉寄存器(233); 所述的计数器(231)的输入端接收一个高频信号，其输出端连接锁存器(232)的输入丄山顺；所述的锁存器(232)的输入端还连接计量电路，其输出端连接捕捉寄存器(233); 所述的捕捉寄存器(233)的输出端连接瞬时功率比较器(30)的输入端。
专利摘要本实用新型是一种电能表计数器，包括第一信号处理电路，第二信号处理电路，瞬时功率比较器和双路选择器；第一信号处理电路的输入端与计量电路连接，接收计量电路的输出信号；第一信号处理电路的输出端分别连接瞬时功率比较器和双路选择器；第二信号处理电路的输入端与计量电路连接，接收计量电路的输出信号；第二信号处理电路的输出端分别连接瞬时功率比较器和双路选择器；瞬时功率比较器的输出端连接双路选择器的控制端；双路选择器的输出端连接下一级计数电路。该电路能对计量信号进行计数分频，平均频率和瞬时功率的处理，完全使用硬件实现，实时性好，电路结构简单，整体可靠性能高，还可以完成通用计数的功能，具有较好的通用性。
文档编号G01R21/133GK201464552SQ20092007495
公开日2010年5月12日 申请日期2009年7月21日 优先权日2009年7月21日
发明者孟祥旺, 安扬, 梁磊, 翟金刚, 黄德刚 申请人:上海复旦微电子股份有限公司