[实用新型]一种集成高精度实时时钟的电能表

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电能表，特别是涉及一种集成高精度实时时钟的电能表。

背景技术

在电力系统中，电能表的时钟非常重要，如果时钟走动不准确，首先给供电部门或者是用户造成的是极大的经济损失，对于分时计价的用户更是如此，同时，时钟不准确，如果是用户恶意窜改，又将成为复杂的窃电问题。如何保证电能表时钟精准度是智能电能表研发领域的重要课题。

目前国内广泛使用的智能电能表均带有实时时钟功能，现有技术是使用一个微处理芯片外加一颗专用实时时钟芯片，电能表通过I2C总线从专用实时时钟芯片读取当前日期和时间。专用实时时钟芯片内部具有温度补偿功能，自动根据外部温度调节时钟误差。虽然该方法具有设计简单，时钟精度高的优点，但也存在明显的缺陷：使用专用实时时钟芯片，提高产品的整体成本；实时时钟芯片及其外围电路，增了线路板设计的复杂度，同时增加了线路板的面积，从而增加产品的整合成本；专用实时时钟通常具有14个以上的引脚，连同外围器件总计多大30个焊点以上，增加了生产成本；外围电路复杂，不利于维修，增加了维修成本；专用实时时钟芯片需要独立电源供电，增加电能表的功耗。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种集成高精度实时时钟的电能表，该电能表在MCU内部建立温度补偿表，不需要外部总线操作，算法简单，读写速度快，对温度的补偿更加快速，提高实时时钟精度且只对MCU维持供电，因此更加节能环保。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种集成高精度实时时钟的电能表，包括有微处理器芯片、内部实时时钟、逐次比较型A/D转换器、温度传感器；其MCU内部设有温度传感器，G1为晶体振荡器，频率为32.768KHz，G1与MCU的15及16引脚相连接；C12和C13为晶体振荡器的谐振电容，连接与G1与地之间；C14和C15为MCU的滤波电容，连接于MCU的第14引脚与地之间；微处理器芯片具有智能卡接口、I2C、SPI、UART接口；计量芯片通过SPI总线与MCU连接，IC卡接口电路和安全认证电路通过智能卡接口与MCU直接连接，该智能卡接口符合ISO7816标准，直接与ESAM和IC卡相通；存储电路和显示电路通过I2C总线与MCU连接；通信电路通过UART与MCU直接连接，按键电路通过MCU的IO引脚连接。

所述的一种集成高精度实时时钟的电能表，其所述温度传感器内置逐次比较型12位A/D转换器。

所述的一种集成高精度实时时钟的电能表，其所述MCU外接有晶体振荡器。

本实用新型的优点与效果是：

（1）MCU内部集成实时时钟、温度检测功能，降低产品成本；

（2）外围电路简单，节约线路板面积，降低了生产成本和加工成本，维修简单；

（3）通过软件算法对MCU内部时钟温度补偿，对每一电能表逐一校准，实时时钟精度高，在-45℃~+75℃范围内，时钟误差小于0.1秒/天，远高于国家电网要求1秒/天；

（4）在MCU内部建立温度补偿表，MCU从RAM读取数据，并将数据写入内部寄存器，不需要外部总线操作，算法简单，读写速度快，对温度的补偿更加快速，提高实时时钟精度；

（5）只对MCU维持供电，电能表功耗低，更加节能环保。

附图说明

图1是本实用新型硬件结构框图；

图2是本实用新型电路原理图；

图3是晶振频率随温度变化的误差曲线。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例对本实用新型进行详细说明。

本实用新型的高精度实时时钟相关部分的硬件电路如图2所示。图中MCU为微处理器芯片，具有内部实时时钟、逐次比较型A/D转换器、温度检测温度传感器；G1为晶体振荡器，频率为32.768KHz，G1与MCU的15及16引脚相连接，为MCU提供低速晶体振荡频率，MCU依据G1的振荡频率计算日期及时间；C12和C13为晶体振荡器的谐振电容，连接与G1与地之间；C14和C15为MCU的滤波电容，连接于MCU的第14引脚与地之间。

实时时钟补偿方法如下：

MCU内部带有温度传感器，通过内置逐次比较型12位A/D转换器检测当前环境温度传感器的电压值，并通过软件计算得到当前环境温度，计算温度的精度为±1℃。

实时时钟的精度只与32.768KHz晶体振荡器相关，晶体振荡器的频率温度特性曲线是以T.P为顶点的二次方程曲线，如图3所示，频率温度特性的近似公式如下：