[發明專利]基于C8051F310SOC單芯片的三相電能表

無效

• 申請號: 200810239407.4
• 申請日: 2008-12-08
• 公開（公告）號: CN101419251A
• 公開（公告）日: 2009-04-29
• 發明（設計）人: 袁慧梅;楊鈞友;孫浩;陳文;王艷;陳宗英
• 申請（專利權）人: 首都師范大學
• 主分類號: G01R22/06
• 分類號: G01R22/06
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域

本發明涉及一種基于C8051F310SOC單芯片的三相電能表，屬于電能表技術領域。

背景技術

2003年城鄉電網改造結束后，電力系統對三相多功能表的需求量迅速增長。由此，國際、國內電表企業紛紛看好商機，抓緊新技術開發，不斷推出三相多功能表的新產品，以滿足電能表市場的應用需求。據不全完統計，國家電網和南方電網擁有計費電能表總量為19500萬臺。其中，兩網直接管理用于計費的11800萬臺，非直接管理用于計費的7700萬臺。

這幾年國內電子電能表的需求穩中有升，造成市場增長的原因有三：一是電子電能表將逐步替代機械式電能表；二是前幾年安裝的電子電能表功能簡單，目前已經開始更新換代；三是近年來國外電子電能表市場有所擴大，使國內企業出口量增加。

業內人士分析，電子電表將成為未來電表市場的主角。有資料表明，目前全球至少已經安裝了10億塊電表(電子電表和機械電表總和)。未來10年，中國電表市場可能占全球電表市場的40％，而且這個比例還在不斷攀升。北京電力公司已經決定，將在2008年之前將卡表全部更換掉。

在中國的電能表市場上，電子式電能表約占30～40％，其中單相電子式電能表的年需求量穩定為2000萬只左右，三相電子式電能表已增長到600萬只以上。電子式電能表具有精度高、功能強、壽命長等優點，剩余60～70％的傳統機械表正逐漸被電子式電能表所替代。

目前在國內，單、三相電能表的設計規范還不是很嚴格。各個電能表制造廠家在對三相電能表的功能設計上都沒有明確的標準，基本上是按照客戶提出的要求，選擇市場上已有的CPU、電能計量芯片及外圍硬件模塊進行具體的設計。這樣，每次不同功能要求的設計項目都需要對原有的軟硬件設計方案做出相應的調整。其中，對硬件設計方案的改變可能會對產品安全可靠性造成很大的影響，同時也會給設計制造廠家帶來更多的投資及不便。

如果能夠將電能表所需的全部核心電路(例如微處理器，電能計量芯片、各種控制器與通信接口等)放在同一芯片上，就可以大幅縮小整個系統所占的面積，同時還會減少外圍驅動接口單元及電路板間的信號傳遞，加快微處理器數據處理的速度，內嵌的線路還可以避免外部電路板上信號傳遞所造成的系統干擾。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于C8051F310SOC單芯片的三相電能表，針對現有技術中存在的問題，提出一個完整的基于C8051F310SOC單芯片的三相電能表設計方案，將電表所需的全部核心電路(例如微處理器，計量芯片、AD轉換器與通信接口等)放在同一芯片上，以縮小整個系統所占的面積，加快微處理器數據處理的速度，增加系統的集成度，從而節省資源成本。

本發明一種基于C8051F310SOC單芯片的三相電能表，其硬件部分如下：

(1)主控芯片

本發明所述的電能表以C8051F310作為系統的中央處理器(CPU)，負責對系統的控制和對信息的處理。

(2)顯示部分

所述的顯示部分通過SPI接口與主控芯片連接，以進行SPI通信。

所述的顯示部分為NOKIA(諾基亞)公司的3310液晶屏，該液晶屏共有7個外部引腳，其中SCLK、SDIN、SCE引腳分別連接到主控芯片的P0.0、P0.2、P0.3引腳以進行SPI通信；它的數據/命令選擇引腳D/C和復位引腳RES分別連接到主控芯片的P3.0、P3.1引腳；另外還要給它的VCC引腳提供3.3V電壓并且將GND引腳接地。

(3)時鐘模塊

所述的時鐘模塊為PCF8563，8腳DIP封裝，其中7腳為CLKOUT用10K電阻上拉，輸出頻率為晶振頻率：32768Hz，作為測試用；3腳/INT、5腳SDA、6腳SCL均用10K(R400KHz＝10K，R100KHz＝33K)電阻上拉，與主控芯片的P3.2、P0.6、P0.7連接；IIC通信地址為：寫為0A2H，讀為0A3H。電源部分由電線上采得，還需要加上電池在斷電情況下繼續為PCF8563供電，以防止丟失時間等參數。

(4)存儲器模塊

所述的存儲器模塊為AT24C16，8腳DIP封裝；A0、A1、A2均接地；則IIC通信地址為0A0，與時鐘芯片PCF8563共享IIC總線，由主控芯片控制選擇讀寫。

(5)485通信模塊