[发明专利]基于C8051F310SOC单芯片的三相电能表

摘要

本发明涉及一种基于C8051F310SOC单芯片的三相电能表，该电能表包括：该电能表以C8051F310作为系统的中央处理器，显示部分通过SPI接口与主控芯片连接，以进行SPI通信；时钟模块为PCF8563，8脚DIP封装，与主控芯片连接；存储器模块为AT24C16，8脚DIP封装，与时钟芯片PCF8563共享IIC总线；485通信模块核心芯片为MAX485E，8脚DIP封装，与上位机相连负责和上位机网络通信；外部按键连接到主控芯片P3.4引脚；AD采集模块主要由传感器、信号调理模块和C8051F310片内的ADC三部分组成；电压比较器模块，连接到主控芯片内部的比较器输入引脚上；以及一电源供电电路。该电能表具有计量精度高、成本低廉、简单可靠等优点，而且它还具有极强的可重构性，非常适合在民用电表中进行推广。

主权项

1、一种基于C8051F310SOC单芯片的三相电能表，其特征在于：该电能表包括：主控芯片：所述的电能表以C8051F310作为系统的中央处理器，负责对系统的控制和对信息的处理；显示部分：所述的显示部分通过SPI接口与主控芯片连接，以进行SPI通信；所述的显示部分为诺基亚公司的3310液晶屏，该液晶屏共有7个外部引脚，其中SCLK、SDIN、SCE引脚分别连接到主控芯片的P0.0、P0.2、P0.3引脚以进行SPI通信；它的数据/命令选择引脚D/C和复位引脚RES分别连接到主控芯片的P3.0、P3.1引脚；另外还要给它的VCC引脚提供3.3V电压并且将GND引脚接地；时钟模块：所述的时钟模块为PCF8563，8脚DIP封装，其中7脚为CLKOUT用10K电阻上拉，输出频率为晶振频率：32768Hz，作为测试用；3脚/INT、5脚SDA、6脚SCL均用10K电阻上拉，与主控芯片的P3.2、P0.6、P0.7连接；IIC通信地址为：写为0A2H，读为0A3H；电源部分由电线上采得，还需要加上电池在断电情况下继续为PCF8563供电，以防止丢失时间等参数；存储器模块：所述的存储器模块为AT24C16，8脚DIP封装；A0、A1、A2均接地；则IIC通信地址为0A0，与时钟芯片PCF8563共享IIC总线，由主控芯片控制选择读写；485通信模块：485通信模块核心芯片为MAX485E，8脚DIP封装，与上位机相连负责和上位机网络通信；且通过光藕分别连接主控芯片的P0.5、P0.4、P3.3，负责485通信；其中P3.3脚负责发送、接收的切换；外部按键：外部按键连接到主控芯片P3.4引脚，用于快速将测量的各个参数值上传给上位机进行显示和处理；AD采集模块：AD采集模块主要由传感器、信号调理模块和C8051F310片内的ADC三部分组成；传感器将电力线上的三相电压和三相电流转为小信号送给信号调理模块，三相电压信号是通过电阻分压网络降为小信号的，三相电流信号是通过电流互感器转为小信号的；信号调理模块把传感器送来的小电压信号经过抗混叠低通滤波器滤波后偏置到A/D的参考电压电平上，并将其输出给C8051F310片内的ADC进行模拟数字转换，三路差分电压输入信号UA、UB、UC分别与主控芯片的P1.3和P1.4、P1.5和P1.6、P1.7和P2.0引脚相连接，三路单端电流输入信号IA、IB、IC分别与主控芯片的P1.0、P1.1、P1.2引脚相连接；C8051F310片内的ADC集成了两个25通道模拟多路选择器和一个200ksps的10位逐次逼近寄存器型ADC，ADC中还集成了跟踪保持电路和可编程窗口检测器；电压比较器模块：将一路差分电压输入信号UA和外部基准接到主控芯片内部的比较器输入引脚P2.4和P2.5上，可测得信号的频率值；电源供电电路：电源部分由LM7805来稳定变压器产生的5V直流电压，提供给RS485以及作为LM1086输入，LM1086转换成3.3V直流电压提供给C8051F310作为工作电压。