一种单相费控智能电能表的制作方法

本发明涉及一种智能电能表，尤其涉及一种单相费控智能电能表。

背景技术：

单相费控智能电能表是一种智能电能表，其在电表内应用电力电子、计算机、通信及计量等技术，以控制芯片为核心，具有电能量计量、信息存储及处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能。

现有的单相费控智能电能表由于采集数据量大、采集周期短、输出数据大导致现有的单相费控智能电能表的嵌入式管理系统经常出错、卡死等。同时由于各电力公司需求差异及变化，导致与之对应的智能电能表嵌入式管理系统也需对应频繁变更与升级，而现有的单相费控智能电能表升级不方便。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种易于开发与维护、方便优化配置与升级的单相费控智能电能表。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种单相费控智能电能表，其包括：

费控模块，与费控模块采用7816协议通信的ESAM模块；与费控模块采用7816协议通信的CPU卡；与费控模块通过存储接口连接的存储模块；与费控模块采用消息驱动通信的LCD显示模块与任务模块；

所述单相费控智能电能表还包括嵌入式管理系统，用以控制所述费控模块、ESAM模块、CPU卡、存储模块、LCD显示模块与任务模块；

所述嵌入式管理系统包括：

驱动层，所述驱动层包括系统配置模块以及用户自定义配置模块；

应用层，所述应用层包括多项单相费控智能电能表的任务模块；

中间层，所述中间层包括：

消息驱动服务模块；

节拍服务模块，用于判断任务固定的执行时间是否到来；

所述多项任务模块执行的任务根据节拍服务模块的判断循环运行；所述多项任务模块还可接收消息驱动服务模块发出的消息以确定任务的执行状态。

进一步地，所述多项任务模块还可接收消息驱动服务模块发出的消息以延时执行、提前执行或中断执行任务。

进一步地，所述中间层还包括：

计量服务模块，用于提供计量芯片驱动以及电流、功率比较服务函数；

LCD显示服务模块，用于提供显示芯片驱动以及解析显示芯片接口函数；

时钟服务模块，用于提供系统时钟服务；

通信服务模块，用于提供通信驱动；

存储服务模块，用于提供存储读写函数。

进一步地，所述多项任务模块包括：

系统复位任务模块，用于初始化系统各任务；

费控任务模块；

显示任务模块；

采样任务模块，用于采集系统电池电压；

冻结任务模块，用于冻结电量；

计量任务模块，用于计算已产生电量值。

进一步地，所述系统配置模块包括：端口配置模块、中断函数、硬件配置模块、电能表配置模块。

本发明相对现有技术具有如下有益效果：通过将嵌入式管理系统划分为驱动层、中间层和应用层，使得应用层各任务之间相互独立以消息进行信息传递；使得当需要修改应用层的某项功能模块、或者需要升级系统配置等时可以在不改变其他层或者其他功能模块的前提下变更，提升了管理系统的可靠性和可移植性，也方便进行维护。

附图说明

图1为本发明单相费控智能电能表的结构框图；

图2为本发明一较佳实施例中驱动层的结构框图；

图3为本发明一较佳实施例中中间层的结构框图；

图4为本发明一较佳实施例中应用层的结构框图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

请参图1，单相费控智能电能表包括有费控模块，与费控模块采用7816协议通信的ESAM模块；与费控模块采用7816协议通信的CPU卡；与费控模块通过存储接口连接的存储模块；与费控模块采用消息驱动通信的LCD显示模块与任务模块。

上述7816协议为标准通信协议，而上述消息驱动通信方式即为本发明的嵌入式管理系统中的消息驱动服务模块的功能。

本发明采用嵌入式管理系统以控制上述模块，使得上述模块之间的通信方便且便于维护。

为此，请参照图2、图3、图4，本发明的单相费控智能电能表的嵌入式管理系统由三层构成，即驱动层、中间层和应用层。

驱动层作为嵌入式管理系统的最底层，其用来存储系统中变动较小的部分。本实施例中，驱动层分为系统配置模块和用户配置模块两大块。

系统配置模块包括了MCU底层，包括例如NEC0527芯片底层、复旦微FM301芯片底层或美信71M6542芯片底层；还包括各端口配置模块，硬件配置模块，例如PCB选择、MCU选择、计量芯片选择、时钟芯片选择、是否选择载波等等；还包括电表配置模块，例如脉冲常数、电流规格、电压规格、启动电流档位、计量常数参数设置、软硬件版本号等。另外由于中断函数变动较小，因此本实施例中也将中断函数集成于系统配置中。

而用户配置则包括各种用户可自定义的模块，例如任务、消息及消息参数的定义，节拍单位，各种延时时间的定义(包括编程状态保持分钟数、密码闭锁保持分钟数等)，支持的规约个数，电量定制，费控定制，记录定制，冻结定制，各种比较服务定制等。用户配置模块还包括其他可自定义的扩展模块。

上述系统配置和用户配置都是将来改动较小的部分，将其抽离出来便于后续的维护和软件升级。

中间层用于提供应用层所需完成任务的各种服务和消息传送。中间层的各项配置是本发明的核心所在，正是有了中间层的配置才能使得应用层的各项任务功能模块能够独立设置、互补干扰。具体的，中间层包括有：计量服务模块，用于提供计量芯片驱动、电量计量服务、电流、功率因素等比较服务函数；LED显示服务模块，用于提供各种显示芯片驱动和显示解析接口函数；时钟服务，用于提供系统时钟服务函数；通信服务模块，用于提供例如红外通信、485通信、载波通信服务；存储服务模块，用于提供存储区划分、存储区读写函数、高级读写函数等服务；驱动服务模块，用于提供各类IIC、RSIO、SPI、ESAM等驱动；记录和冻结驱动服务模块，用于提供所有记录、冻结采用统一的寻找和增加函数以及公共函数服务模块。

更为重要的，本发明的中间层还提供有节拍服务模块，用于判断应用层中各任务固定的执行时间是否到来。还提供有消息驱动服务模块，用于应用层中各任务间的消息传递。应用层中的各任务模块根据消息驱动服务模块传递的消息来决定任务的执行状态。例如是延时执行还是中断执行等。

具体的，可参见图3，应用层中的各任务模块是根据智能电能表所需实现的功能，按照不同的运行频率、不同的功能而划分设计形成的独立运行的任务模块。

该些任务模块在后台主循环中运行，每个任务模块顺序运行，没有优先级的概念。该些任务模块的循环顺序由节拍服务模块确定。即节拍服务模块判断某一任务模块是否已到了其在后台主循环中的固定执行时间。

该些任务模块均有自己的消息队列，可以接收来自消息驱动服务模块发出的消息或者中断模块发出的消息。任务模块从消息队列中取出消息进而实现消息队列的功能。

如此，使得该些任务模块在功能上彼此独立，在执行时，经由消息驱动服务模块的消息传递功能又彼此关联。从而使得当在器件、接口电路或者功能需求等方便作出变更时，只需要修改相应的服务模块与任务模块而不会影响其他服务模块与任务模块的工作稳定性。

本实施例中，应用层的各任务模块包括：电表规约通信任务模块、费率计算任务模块；消息池任务模块，用于将来源于中断的消息发送给相应的任务模块；系统节拍任务模块，用于维护系统节拍源和调用节拍服务函数；系统服务任务模块，用于初始化系统各任务以及确认电源是否正常；停电任务模块，用于结束各任务模块并进入低功耗模式；结算日任务模块，用于调用结算日函数；费控任务模块，用于各项费控功能；计量任务模块，用于计量参数的定时检测、电表实时数据读取、电量函数的执行以及电量比较函数的执行；时钟任务模块，用于定时调用时钟服务函数以及监视多功能口特征改变；冻结任务模块，用于定时冻结、日冻结和整点冻结；记录任务模块，用于编程记录和开盖记录；MCU口线及寄存器维护任务模块，用于每个大循环时检测口线和寄存器状态，以及统一管理口线和寄存器的方向和高低电平；电表显示任务模块，用于执行显示任务和显示函数的配置；AD采样任务模块，用于按照节拍检测电池电压；费率电价、阶梯电价切换任务模块，用于在费率电价和阶梯电价中切换。

根据实际需求，还可在应用层中增加其他任务模块。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。