专利名称:单片微计算机分时计量通用模件的制作方法
本发明属于电能计量与管理的仪器装置，更确切地说是复费率电度表和电能分时计量的通用模件。
电力系统为了调整负荷曲线，提高用电率，采取“高峰”时段和“低谷”时段不同电价，以鼓励“低谷”时段多用电。复费率电度表设有电能总计量和“峰”“谷”电能的计量，可测量指定时间分段内的电能累积计量，是实行“峰”、“谷”分时电价和计划用电必不可少的电能计量仪表。目前随着工业用电和生活用电的日益增多，分时电价复费率电度表和分时计量装置正被供电部门越来越广泛地采用。
复费率电度表一般由普通电度表(作为总电能计量和提供各时段电能计量取样用)和分时计度表两大部分组成。从目前国内外投放市场的复费率电度表，如西德西门子公司、瑞士兰迪斯·盖尔公司、英国通用电气公司的产品来看，分时计度表的设计通常是按功能采用二元结构型式，一是时间分段的设定和控制(即时控装置)；二是“峰”、“谷”计度装置。时控装置均采用石英开关钟，时段控制采用电刷盘触点切换方式，由石英晶体振荡器和CMOS集成电路一次分频出秒信号直接驱动步进马达带动机械积时机构。该时控装置时段控制误差较大，满足不了高精度电能计量的要求，同时，时段采用滑块编制，不方便，无法对周末和周日进行不分开“高峰”负荷的电能计量，限制了使用范围，此外，外形结构大，多数厂家将时控装置作为单独表计配套复费率电度表安装。上述产品的“峰”、“谷”计度采用机械切换式的多费率计度器，所以“峰”、“谷”计度的精度和运行可靠性取决于精密的机械加工和严格的装配工艺，维修较难，且也不适用于高精度(0.5级以上)电度表。
本发明目的是应用微电子技术，将分时计量表设计成通用模件型式，它能集时控装置、光电传感取样、逻辑计数及显示等多功能于一体化，而且结构微型单板化。这种通用模件既可以随意配置于各种类型(感应式、电子式)、各种精度等级、各种型号的电度表，又可以作为分时电能计量和管理的通用部件，同时还能保证电能计量有较高的精确度和运行的可靠性。
按照本发明目的，发明人设计了一种专用的四位单片微型计算机作为通用模件的主电路，专用单片微机设计成程序式的，将原为硬件的功能改由软件代替，并一次填写入专用微机的只读器ROM，微计算机配置高稳定度(10－5)的高频石英晶体振荡器，其谐振频率通过预调整器微调，以保证时间区域实时控制和逻辑计数的高精度。
通用模件设计有“峰”时段和“谷”时段二个任意时间区域的设定和控制的功能，时控程序编制、时间整定、运行指令等均采用键盘输入。
通用模件设计有双费率的“峰”、“谷”双通道或三费率的“峰”、“平”、“谷”三通道的高分频数可寄存计数的逻辑控制电路，配置新型光电传感器每转多脉冲数取样，以保证高精度级电能计量精度。
依据上述设计原理制成的分时计量通用模件与现有技术相比，具有如下优点1.本发明采用专用程序式的单片微机作为主电路，既有相当的数据处理能力，又有一定的控制能力，完全满足多费率和分时计量时段程序的实时控制和高精度计量取样及逻辑计数，将现有技术中需要分为二个单元功能与结构的型式组合为一，用一个芯片，一个电路实现。时控准确、精度高，时控钟日计时精度在±0.1－0.3秒可调(IEC标准≤0.55秒／日)，时段控制误差≤±0.01秒，“峰”、“谷”时段电能计量精确度≤0.002％(当光电传感器取样分辨率为100脉冲／转时)。
2.充分利用专用单片微机的软件功能代替硬件和内含专用I／O控制(键盘、显示器)使外设接口和硬件电路极其简化，同时本发明对时段控制程序，时间设定、逻辑计数分频率的确定、功能自检和运行指令采用键盘直接输入，直观、简便、易于掌握，同时更改方便。
3.本发明可靠性高，对恶劣环境适应性好，抗干扰能力强。
4.本发明结构简单，单板结构，面积为120×65mm2，配置编程键盘80×70mm2。成本低廉，仅为国内现有产品价格的三分之一，为国外产品价格的十分之一，产品的性能价格比较高。
下面通过实施方案结合附图对本发明作进一步描述。
图1.本发明配置电度表构成的复费率电度表结构示意图；图2.本发明系统原理框图；图3.本发明专用单片微计算机结构框图；图4.本发明程序流程框图；图5.本发明时段程序流程框图；图6.本发明分频计数程序流程框图。
图1.中单片微计算机分时计度通用模件的构成包括主电路板(A)，编程键盘(B)，取样的微型光电传感器(C)以及配置的电度表(D)。
主电路板(A)包括一个四位专用单片微计算机(1)，一个晶振与时间预调整器(2)，一个显示装置(3)，若干个输入输出控制信号连接插销座(如图2所示)。
专用单片微计算机(1)包括中央处理器CPU、程序存储器ROM、随机存储器RAM，输入输出通道等，从而在一个单片电路上提供了一台计算机的全部基本功能，见图3.所示，写进芯片内ROM的专用程序，采用汇编语言书写。ROM中指令的读出、译码和执行是通过机内外指令译码、控制和跳步逻辑电路来完成的。单片机的系统程序按功能分为设定和运行控制两个程序(如图4.5.6.)。设定程序完成系统运行前的各种设定值的设定，运行控制程序主要完成对“峰”、“谷”时段的实时控制和对“峰”、“谷”计数寄存通道的控制输出及随时接受键盘输入信息，进入运行并显示。
上述的晶振与预调整器(2)采用高稳定度(10－5)的3.072MHZ石英晶体振荡器，并通过预调整器来实现时控的日计时精度在0.1至0.3秒可调。
上述的显示装置(3)包括一个显示时间和功能自检的六位七段发光二极管(LED)，一个用于显示运行时段三只不同颜色的发光二极管，一个用于显示运行日期的发光二极管。
上述的编程输入键盘(B)采用触点式导电橡胶键盘，数字键10个，功能键9个，接成6×3的矩阵形式，与主电路板(A)采用10线插销座连接。
上述的取样光电传感器(C)采用红外限定区反射式光电传感器高分辨率每转多脉冲数取样。
按照上述实施例构成的单片微计算机分时计量通用模件就能达到本发明所述的效果。
权利要求
1.一种单片微型计算机分时计量通用模件，由主电路板(A)，编程键盘(B)，取样用的光电传感器(C)构成，主电路板(A)包括一个四位单片微型机(1)，一个晶振与时间预调整器(2)，一个显示装置(3)，若干个输入输出控制信号连接插销座。本实用新型特征在于它采用四位单片微机(1)作为主电路，设计有“峰”、“谷”时段控制和“峰”、“谷”双通道或是“峰”、“平”、“谷”三通道的高分频数可寄存计数的逻辑控制电路，集时控装置、光电传感取样、逻辑计数、显示等多功能于一体化。
2.根据权利要求
1所述的通用模件，其特征在于单片微机(1)为程序式的，设计有设定和运行控制两个程序段，设定程序完成系统运行前的各种设定值的设定，运行控制程序完成对“峰”、“谷”时段的实时控制和对“峰”、“谷”通道的计数寄存控制并输出及随时接受键盘(B)输入信息，进入运行并显示。
3.根据权利要求
1所述的通用模件，其特征在于取样用的光电传感器(C)采用红外限定区反射式光电传感器，实现高分辨率每转多脉冲数取样。
4.根据权利要求
1所述的通用模件，其特征在于四位单片微机(1)配置的晶振和时间预调整器(2)采用高稳定度(10－5)的3.072MHZ石英晶体振荡器。
5.根据权利要求
1所述的通用模件，其特征在于显示装置(3)包括一个显示时间和功能自检的六位七段发光二极管，一个用于显示运行时段三只不同颜色的发光二极管，七个用于显示运行日期的发光二极管构成。
6.根据权利要求
1所述的通用模件，其特征在于编程键盘(B)采用触点式导电橡胶键盘，数字键10个，功能键9个，与主电路板(A)采用插销座连接。
专利摘要
单片微机分时计量通用模件是组成复费率电度表和电能分时计量的通用装置。它采用了专用单片微机为主电路，集时控装置、光电传感取样、逻辑计数、显示等多功能于一体化，该通用模件结构简单，由主电路板、编程键盘和一个取样用的光电传感器构成。时控准确、精度高，日计时精度在0.1～0.3秒可调，时段控制误差≤0.01秒，“峰”“谷”时段电能计量精确度≤0.002％，可靠性高，成本低廉。
文档编号G01R11/56GK87204845SQ87204845
公开日1988年2月17日 申请日期1987年3月21日
发明者陈沅, 苏寄平, 林荣 申请人:福建省机械科学研究院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan