[发明专利]基于uCOS操作系统的智能电表

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能电表，尤其涉及一种基于uCOS实时操作系统的智能电表。

背景技术

目前，智能电表的软件系统都使用运行着一个主程序的裸机程序，此种架构的智能电表程序结构复杂，实时性不强，稳定性差，后期开发新的功能也比较困难，往往需要重新开发，这就导致重复开发，降低了开发效率，不但延长了产品开发周期而且增加了开发成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种软件系统结构简单、实时性能强、稳定性强、而且利于后期功能扩展的智能电表。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种基于uCOS操作系统的智能电表，包括中央处理器单元，中央处理器单元分别与电量采集模块、显示模块、外部存储模块、RTC实时时钟模块、输入模块及通信模块相连，由电源模块为中央处理器单元、电量采集模块、显示模块、外部存储模块、RTC实时时钟模块、输入模块及通信模块提供工作电源，电量采集模块分别连接电流传感器及电压传感器，其特征在于：在中央处理器单元上运行uCOS实时操作系统，将对应于硬件的电量采集模块、显示模块、外部存储模块、RTC实时时钟模块、输入模块及通信模块划分成相应的电量采集任务、电量处理任务、输入任务、显示任务、输出任务以及MODBUS通信任务，uCOS通过消息队列与信号量来协调与同步各种任务。

优选地，由电量采集模块通过电流传感器模块以及电压传感器模块获得的电压参数、电流参数以及电流波形数据然后通过计算得到电压有效值、电流有效值、功率、频率、功率因素、相位角以及消耗的电能后将其存储入相应的寄存器。电量采集任务通过读取电量采集模块相应的寄存器将电压有效值、电流有效值、功率、频率、功率因素、相位角以及消耗的电能等数据读入中央处理器单元，电量处理任务则使用相应的算法处理电量采集任务获取的数据，然后生成显示数据、报警数据以及通信数据，电量处理任务依据生成的报警数据判断是否生成报警以驱动报警输出模块，报警输出模块与中央处理器单元相连，由显示任务将显示数据通过显示模块显示，由MODBUS任务的作用是通过MODBUS通信协议与其他设备通信并发送通信数据。

由于uCOS操作系统是经过严格测试的可以用于航天器的实时操作系统，所以其稳定性强、安全性能高、实时性好。对于后期的功能扩展，只是增加相应功能的任务，这样开发周期短，软件系统重用性高，同时缩短产品上市的周期，大幅度减少研发成本。

本发明的有益效果是：稳定性强、安全性能高、实时性好、系统扩展容易，可以缩短产品上市的周期，大幅度减少研发成本。

附图说明

图1为本发明提供的一种基于uCOS操作系统的智能电表的硬件结构图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

如图1所示，本发明提供的一种基于uCOS实时操作系统的智能电表，包括STM32微处理器、RS485通信模块、铁电存储模块、开关量输入模块、电量采集模块、实时时钟模块、键盘输入模块、报警输出模块、液晶显示模块、电源模块、电流传感器模块以及电压传感器模块。

电源模块与STM32微处理器、RS485通信模块、铁电存储模块、开关量输入模块、电量采集模块、实时时钟模块、键盘输入模块、报警输出模块以及液晶显示模块连接，为整个系统供电。STM32微处理器与RS485通信模块、铁电存储模块、开关量输入模块、电量采集模块、实时时钟模块、键盘输入模块、报警输出模块以及液晶显示模块连接，建立数据交换的通道。电量采集模块与电流传感器模块以及电压传感器模块连接，用于采集电压参数与电流参数。

上述基于uCOS实时操作系统的智能电表工作方法：系统上电后，首先关闭总中断系统、接下来诊断并初始化所有的系统硬件、初始化uCOS、然后分别创建输入任务、输出任务、显示任务、MODBUS通信任务、电量采集任务、电量处理任务以及创建用于任务间通信的消息队列与信号量，最后启动uCOS多任务调度系统。电量采集任务通过读取电量采集模块相应的寄存器将其通过电流传感器模块以及电压传感器模块采集并计算生成的电压有效值、电流有效值、功率、频率、功率因素、相位角以及消耗的电能等数据读入STM32CPU，电量处理任务使用相应的算法处理电量采集任务获取的数据，然后生成显示数据、报警数据以及通信数据。电量处理任务还将依据生成的数据判断是否生成报警以驱动报警输出模块、是否存储当前的数据等。