本發(fā)明屬于智能電網(wǎng)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種智能電表。

背景技術(shù)：

智能電表是智能電網(wǎng)的終端，除了具備傳統(tǒng)電能表基本用電量的計(jì)量功能以外，還具有用電信息存儲(chǔ)、雙向多種費(fèi)率計(jì)量功能、用戶端控制功能、多種數(shù)據(jù)傳輸模式的雙向數(shù)據(jù)通信功能、防竊電功能等多種智能化功能。與電表緊密相關(guān)的一個(gè)部件是集中器，集中器是自動(dòng)抄表系統(tǒng)的核心部件之一，具有數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、處理和轉(zhuǎn)發(fā)等功能，在自動(dòng)抄表系統(tǒng)中，主站定時(shí)或即時(shí)抄錄廠站端的集中器的抄表數(shù)據(jù)，而集中器負(fù)責(zé)完成對(duì)廠站端電能表數(shù)據(jù)的高精度采集。而采集器的位置處于電表和集中器之間，主要有三個(gè)功能：采集電表數(shù)據(jù)(如峰、谷、平不同時(shí)段的數(shù)據(jù))、保存、通過電力載波響應(yīng)集中器的命令上傳數(shù)據(jù)或向電表下傳執(zhí)行命令(如電表有可以切斷用戶用電的功能)。

現(xiàn)在多功能智能電表的設(shè)計(jì)大多采用整體固定的設(shè)計(jì)模式，即把電表的顯示、按鍵、存儲(chǔ)、控制、通信、計(jì)量和電源等功能模塊全部固定焊接在一塊控制板上。隨著智能電表技術(shù)的不斷完善現(xiàn)在也出現(xiàn)了一些通信模塊可拆卸、可更換的智能電表。目前，國內(nèi)的智能電表的通信方式主要有RS485通信、紅外通信、電力線載波(Power Line Communication，PLC)通信、GPRS無線通信等，其中RS485通信和紅外通信主要用于本地通信，而電力線載波通信和GPRS無線通信主要用于遠(yuǎn)程通信。因此，現(xiàn)有的智能電表通信方案的研究也大多采用以上一種或幾種通信方式的組合，如：RS485和紅外通信組合通信、RS485和電力載波組合通信等。

然而，現(xiàn)有技術(shù)中的上述智能電表盡管通信模塊可拆卸更換，但其他功能模塊出現(xiàn)故障時(shí)，整個(gè)電表就得拆除進(jìn)行維修或者整表更換，而且電表設(shè)計(jì)好之后各部分的性能都已經(jīng)確定，如果某些功能模塊用不到則會(huì)造成這部分功能模塊的浪費(fèi)，如果某一個(gè)功能模塊的性能達(dá)不到需求則需要更換整個(gè)電表，如果需要的某些功能電表沒有，則需要更換成帶有這種功能的智能電表，例如：電表設(shè)計(jì)用了RS485和電力載波組合的通信方式，而現(xiàn)場(chǎng)安裝需要使用GPRS通信方式時(shí)，只能更換為帶有GPRS通信方式的智能電表或外接RS485轉(zhuǎn)GPRS的轉(zhuǎn)換器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種智能電表，能夠根據(jù)實(shí)際需求，來添加或拆卸相應(yīng)的功能模塊，提高了靈活性和針對(duì)性，降低成本。

本發(fā)明提供的一種智能電表，包括：

主控芯片模塊；

均與所述主控芯片模塊可拆卸式連接的電源模塊、計(jì)量模塊、通信模塊、顯示模塊、按鍵模塊、存儲(chǔ)模塊和繼電器模塊，且所述各個(gè)模塊之間均相互獨(dú)立；

所述計(jì)量模塊用于完成智能電表計(jì)量需求相關(guān)的電量信息采集。

優(yōu)選的，在上述智能電表中，

所述電源模塊包括交流變直流單元和備用直流電源單元，用于為所述計(jì)量模塊、所述通信模塊、所述顯示模塊、所述主控芯片模塊、所述存儲(chǔ)模塊和繼電器模塊供電。

優(yōu)選的，在上述智能電表中，

所述通信模塊為紅外通信模塊、RS485通信模塊、Wi-Fi通信模塊、GPRS通信模塊和電力載波通信模塊中的一個(gè)或多個(gè)。

優(yōu)選的，在上述智能電表中，

所述主控芯片模塊包括自動(dòng)識(shí)別單元，用于自動(dòng)識(shí)別所接入的通信模塊，并結(jié)合用戶選擇的工作模式自動(dòng)選擇相應(yīng)的通信方案。

優(yōu)選的，在上述智能電表中，

所述主控芯片模塊包括采集器單元，用于采集與轉(zhuǎn)發(fā)相連接的其它電表的數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，在上述智能電表中，

所述主控芯片模塊為STM32F103ZET6芯片，所述紅外通信模塊、所述RS485通信模塊、所述Wi-Fi通信模塊、所述GPRS通信模塊分別通過串口1、2、3、4端口與所述STM32F103ZET6芯片連接并通信，所述電力載波通信模塊通過SPI2端口與所述STM32F103ZET6芯片連接并通信。

優(yōu)選的，在上述智能電表中，

所述計(jì)量模塊為ADE7880電能計(jì)量芯片，所述ADE7880電能計(jì)量芯片通過SPI1端口與所述STM32F103ZET6芯片連接并通信。

優(yōu)選的，在上述智能電表中，

所述存儲(chǔ)模塊為AT24C256/512/1024/2048存儲(chǔ)芯片，所述存儲(chǔ)模塊通過I²C1端口與所述STM32F103ZET6芯片連接并通信。

優(yōu)選的，在上述智能電表中，

所述顯示模塊、所述按鍵模塊和所述繼電器模塊通過普通I/O端口與所述STM32F103ZET6芯片連接并通信。

優(yōu)選的，在上述智能電表中，

所述紅外通信模塊包括TPS830紅外接收器和TLN231紅外發(fā)射器；

所述RS485通信模塊為MAX485芯片；

所述Wi-Fi通信模塊為ESP8266EX芯片；

所述GPRS通信模塊為SIM800模塊；

所述電力載波通信模塊為MI200E芯片。

通過上述描述可知，本發(fā)明提供的上述智能電表，由于包括主控芯片模塊；均與所述主控芯片模塊可拆卸式連接的電源模塊、計(jì)量模塊、通信模塊、顯示模塊、按鍵模塊、存儲(chǔ)模塊和繼電器模塊，且所述各個(gè)模塊之間均相互獨(dú)立；所述計(jì)量模塊用于完成智能電表計(jì)量需求相關(guān)的電量信息采集，因此能夠根據(jù)實(shí)際需求，來添加或拆卸相應(yīng)的功能模塊，提高了靈活性和針對(duì)性，降低成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第一種智能電表的示意圖；

圖2為利用本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第二種智能電表進(jìn)行通信的第一種設(shè)計(jì)方案圖；

圖3為利用本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第二種智能電表進(jìn)行通信的第二種設(shè)計(jì)方案圖；

圖4為利用本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第二種智能電表進(jìn)行通信的第三種設(shè)計(jì)方案圖；

圖5為利用本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第二種智能電表進(jìn)行通信的第四種設(shè)計(jì)方案圖；

圖6為STM32F103ZET6芯片的示意圖；

圖7為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第八種智能電表的存儲(chǔ)模塊的示意圖；

圖8為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第十種智能電表的紅外通信模塊的示意圖；

圖9為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第十種智能電表的RS485通信模塊的示意圖；

圖10為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第十種智能電表的Wi-Fi通信模塊的示意圖；

圖11為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第十種智能電表的GPRS通信模塊的示意圖；

圖12為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第十種智能電表的電力載波通信模塊的示意圖；

圖13為主程序流程圖；

圖14為通信方案選擇流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的核心思想在于提供一種智能電表，能夠根據(jù)實(shí)際需求，來添加或拆卸相應(yīng)的功能模塊，提高靈活性和針對(duì)性，降低成本。

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第一種智能電表如圖1所示，圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第一種智能電表的示意圖。該智能電表包括：

主控芯片模塊1；

均與所述主控芯片模塊1可拆卸式連接的電源模塊2、計(jì)量模塊3、通信模塊4、顯示模塊5、按鍵模塊6、存儲(chǔ)模塊7和繼電器模塊8，且所述各個(gè)模塊之間均相互獨(dú)立；

所述計(jì)量模塊3用于完成智能電表計(jì)量需求相關(guān)的電量信息采集。

在這種情況下，該智能電表可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行組裝和更換，只安裝所需要的模塊，而不需要的模塊則可以去掉，具有更高的安裝靈活性，使用者可根據(jù)不同的通信組合選擇出最佳的通信方案，可見其具有節(jié)約安裝和維修成本的優(yōu)點(diǎn)，可以滿足任意安裝環(huán)境的需要。

通過上述描述可知，本申請(qǐng)實(shí)施例提供的上述第一種智能電表，由于包括：主控芯片模塊；均與所述主控芯片模塊可拆卸式連接的電源模塊、計(jì)量模塊、通信模塊、顯示模塊、按鍵模塊、存儲(chǔ)模塊和繼電器模塊，且所述各個(gè)模塊之間均相互獨(dú)立；所述計(jì)量模塊用于完成智能電表計(jì)量需求相關(guān)的電量信息采集，因此能夠根據(jù)實(shí)際需求，來添加或拆卸相應(yīng)的功能模塊，提高了靈活性和針對(duì)性，降低了成本。

本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第二種智能電表，是在上述第一種智能電表的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

所述電源模塊包括交流變直流單元和備用直流電源單元，用于為所述計(jì)量模塊、所述通信模塊、所述顯示模塊、所述主控芯片模塊、所述存儲(chǔ)模塊和繼電器模塊供電。

本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第三種智能電表，是在上述第一種或第二種智能電表的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

所述通信模塊為紅外通信模塊、RS485通信模塊、Wi-Fi通信模塊、GPRS通信模塊和電力載波通信模塊中的一個(gè)或多個(gè)。

下面以四個(gè)實(shí)例來對(duì)這種智能電表進(jìn)行說明，參考圖2至圖5，圖2為利用本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第二種智能電表進(jìn)行通信的第一種設(shè)計(jì)方案圖，圖3為利用本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第二種智能電表進(jìn)行通信的第二種設(shè)計(jì)方案圖，圖4為利用本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第二種智能電表進(jìn)行通信的第三種設(shè)計(jì)方案圖，圖5為利用本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第二種智能電表進(jìn)行通信的第四種設(shè)計(jì)方案圖。每種通信的設(shè)計(jì)方案只需選擇不同的通信模塊組合即可。其中，對(duì)于第一種方案，表A1、A2和A3之間通過RS485通信進(jìn)行連接；表B1、B2和B3之間則通過Wi-Fi通信連接。第一種設(shè)計(jì)方案和第二種設(shè)計(jì)方案中智能電表通過集中器進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，其中，第一種設(shè)計(jì)方案中的表A1、A2、A3通過RS485總線與集中器連接，表B的通信則由表B1采用Wi-Fi通信與表B2、B3進(jìn)行連接，并由表B1通過RS485總線與集中器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，此時(shí)表B1具有采集器的功能；第二種設(shè)計(jì)方案與第一種設(shè)計(jì)方案中表B的連接方式類似，均由表A1、B1連接相應(yīng)的電表，然后通過電力載波與集中器進(jìn)行通信，表A1、B1均具有采集器的功能。第三種設(shè)計(jì)方案、第四種設(shè)計(jì)方案與第二種設(shè)計(jì)方案的連接方式類似，但特點(diǎn)是省略了集中器。第三種方案中的表A1、B1均采用GPRS與遠(yuǎn)程主站進(jìn)行通信；第四種方案中表A1、B1、B2、B3則利用公共網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程通信，由無線路由器代替了集中器的通信功能。

本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第四種智能電表，是在上述第三種智能電表的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

所述主控芯片模塊包括自動(dòng)識(shí)別單元，用于自動(dòng)識(shí)別所接入的通信模塊，并結(jié)合用戶選擇的工作模式自動(dòng)選擇相應(yīng)的通信方案。

需要說明的是，智能電表可工作在普通智能電表模式，即只進(jìn)行電能計(jì)量、監(jiān)測(cè)及控制；還可工作在采集器模式，兼顧了智能電表及采集器的功能。

本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第五種智能電表，是在上述第四種智能電表的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

主控芯片模塊包括采集器單元，用于采集與轉(zhuǎn)發(fā)相連接的其它電表的數(shù)據(jù)。

利用這種采集器單元的功能，就能夠使該電表發(fā)揮采集器的作用，省去了另外添加采集器的成本。

本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第六種智能電表，是在上述第五種智能電表的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

所述主控芯片模塊為STM32F103ZET6芯片，且所述紅外通信模塊、RS485通信模塊、Wi-Fi通信模塊、GPRS通信模塊分別通過串口1、2、3、4端口與所述STM32F103ZET6芯片連接并通信，所述電力載波通信模塊通過SPI2端口與所述STM32F103ZET6芯片連接并通信。

具體的，STM32F103ZET6(后簡(jiǎn)稱STM32)采用ARM 32位的Cortex^TM-M3內(nèi)核，具有最高72MHz工作頻率、帶有512K字節(jié)的閃存程序存儲(chǔ)器、高達(dá)64K字節(jié)的SRAM、帶校準(zhǔn)功能的32kHz RTC振蕩器、112個(gè)快速I/O端口且所有I/O口可以映像到16個(gè)外部中斷、4個(gè)通用16位定時(shí)器和2個(gè)PWM定時(shí)器、1個(gè)SDIO接口、1個(gè)USB接口、1個(gè)CAN接口、2個(gè)I²C接口、5個(gè)USART接口以及3個(gè)SPI接口。芯片采用3.3VDC供電，而幾乎所有I/O口都可耐受5VDC電壓，硬件設(shè)計(jì)方案如圖6所示，圖6為STM32F103ZET6芯片的示意圖。其中，紅外、RS485、Wi-Fi、GPRS通信模塊分別通過串口1、2、3、4端口與STM32建立通信，電力載波模塊通過SPI2端口與STM32連接，SPI1端口負(fù)責(zé)與ADE7880計(jì)量芯片通信，存儲(chǔ)模塊通過I²C1端口與STM32進(jìn)行通信。顯示、按鍵、繼電器等功能模塊由其他普通I/O口控制。

本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第七種智能電表，是在上述第六種智能電表的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

所述計(jì)量模塊為ADE7880電能計(jì)量芯片，所述ADE7880電能計(jì)量芯片通過SPI1端口與所述STM32F103ZET6芯片連接并通信。

本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第八種智能電表，是在上述第六種智能電表的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：

所述存儲(chǔ)模塊為AT24C256/512/1024/2048存儲(chǔ)芯片，所述存儲(chǔ)模塊通過I²C1端口與所述STM32F103ZET6芯片連接并通信。

具體的，AT24C××××是一款I(lǐng)²C二線串行接口的電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)，其中256、512、1024、2048分別代表256K、512K、1024K、2048K位的存儲(chǔ)容量。AT24C××××采用低功耗設(shè)計(jì)，支持硬件寫保護(hù)，具有高可靠性，讀寫次數(shù)可達(dá)1000000次，數(shù)據(jù)保存可達(dá)100年。具體的存儲(chǔ)模塊構(gòu)成如圖7所示，圖7為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第八種智能電表的存儲(chǔ)模塊的示意圖。該智能電表的不同工作模式需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量不一樣，因此對(duì)存儲(chǔ)的容量要求也不同。當(dāng)電表處于普通智能電表模式時(shí)，256K位(32K字節(jié))的存儲(chǔ)容量可能基本滿足數(shù)據(jù)量的需求，但當(dāng)電表處于采集器模式時(shí)，需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量更大，256K位的存儲(chǔ)容量已無法滿足需求，因此，本設(shè)計(jì)可根據(jù)采集的電表數(shù)量選擇更換容量更大的存儲(chǔ)模塊。

本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第九種智能電表，是在上述第六種智能電表的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：所述顯示模塊、按鍵模塊和繼電器模塊通過普通I/O端口與所述STM32F103ZET6芯片連接并通信。

本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第十種智能電表，是在上述第三種智能電表的基礎(chǔ)上，還包括如下技術(shù)特征：所述紅外通信模塊包括TPS830紅外接收器和TLN231紅外發(fā)射器，如圖8所示，圖8為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第十種智能電表的紅外通信模塊的示意圖，TPS830接收到紅外信號(hào)后將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后再進(jìn)行解調(diào)還原成二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，信號(hào)經(jīng)RXD1口進(jìn)入STM32觸發(fā)串口1中斷。應(yīng)答信號(hào)由RXD1口發(fā)送，同時(shí)STM32另一端口產(chǎn)生頻率為38KHz的PWM載波信號(hào)，兩個(gè)信號(hào)用脈沖調(diào)制的方式調(diào)制成38kHz的脈沖序列，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管D₁進(jìn)行發(fā)送。

所述RS485通信模塊為MAX485芯片，具體的如圖9所示，圖9為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第十種智能電表的RS485通信模塊的示意圖，MAX485芯片是一款RS485通信的低功耗接口芯片，芯片中包含有一個(gè)接收器和一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，可以實(shí)現(xiàn)最高2.5Mbps的傳輸速率。該芯片采用5VDC電源供電，額定電流為300μA。FS₁、FS₂為最大電流為0.2A的自恢復(fù)保險(xiǎn)管，用于A、B線上過流過熱保護(hù)。TVS₁為雙向瞬態(tài)二極管，其導(dǎo)通電壓為6.45～7.14V，用于抑制A、B線上可能產(chǎn)生的高壓，如雷擊。R₁₄、R₁₅為偏置電阻，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)失效保護(hù)。G₁、G₂、G₃為光耦，用于隔離主控電路與MAX485電路。

所述Wi-Fi通信模塊為ESP8266EX芯片，具體的如圖10所示，圖10為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第十種智能電表的Wi-Fi通信模塊的示意圖，采用樂鑫信息技術(shù)有限公司生產(chǎn)的ESP8266EX芯片，ESP8266EX內(nèi)置Tensilica L106超低功耗32位微型MCU，是一個(gè)完整且自成體系的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)解決方案，能夠獨(dú)立運(yùn)行，也可以作為從機(jī)搭載于其他主機(jī)MCU運(yùn)行，支持STA/AP/STA+AP工作模式。此芯片可通過SPI/SDIO接口或I²C/UART口連接。ESP8266EX上的高頻時(shí)鐘用來驅(qū)動(dòng)TX和RX兩種混頻器，它由內(nèi)部晶振和外部晶振生成，外部晶振頻率在26MHz到52MHz之間浮動(dòng)，本方案采用26MHz。U₃為64M位的串行Flash存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)Wi-Fi模塊的固件程序，通過更新U₃中的固件程序可以達(dá)到優(yōu)化Wi-Fi模塊性能和功能的目的。D₂為Wi-Fi工作狀態(tài)指示燈，D₃為通信指示燈。PC2為外部復(fù)位信號(hào)接口，低電平有效。

所述GPRS通信模塊為SIM800模塊，具體的如圖11所示，圖11為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第十種智能電表的GPRS通信模塊的示意圖，具體的，采用SIMCOM公司生產(chǎn)的SIM800模塊。SIM800模塊可支持4頻GSM/GPRS，工作的頻段為：GSM850、EGSM900、DCS1800和PCS1900MHz，可以自動(dòng)地搜尋四個(gè)頻段，也可以通過AT指令設(shè)置頻段。模塊具有體積小、功耗低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)；模塊內(nèi)嵌的TCP/IP協(xié)議?？梢苑奖愕貙?shí)現(xiàn)智能電表系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)的無縫連接。一路全功能串口，傳輸速率支持從1200bps到115200bps，可以通過串口發(fā)送AT命令和數(shù)據(jù)。圖中U₆為SIM卡槽，用于插放SIM卡。TVS₂為5路瞬態(tài)二極管，其擊穿電壓為6.2V，嵌位電壓為9.8V，用于抑制GPRS通信過程中可能產(chǎn)生的高壓。D₅為網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示燈，模塊處于關(guān)機(jī)狀態(tài)時(shí)該燈保持常滅，亮64ms滅800ms代表沒有找到網(wǎng)絡(luò)，亮64ms滅3000ms表示注冊(cè)到網(wǎng)絡(luò)，亮64ms滅300ms表明正處于GPRS通信狀態(tài)。D₄為工作狀態(tài)指示燈，模塊正常工作時(shí)該燈保持常亮。PC3為模塊開、關(guān)機(jī)信號(hào)接口，關(guān)機(jī)狀態(tài)下信號(hào)拉低1.2s即可開機(jī)，開機(jī)狀態(tài)下信號(hào)拉低1.5s即可關(guān)機(jī)，此外也可通過AT指令關(guān)機(jī)。PC4為外部復(fù)位信號(hào)接口，信號(hào)拉低有效時(shí)間大于300μs時(shí)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。

所述電力載波通信模塊為MI200E芯片，具體的如圖12所示，圖12為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的第十種智能電表的電力載波通信模塊的示意圖，具體的，MI200E是一款專門針對(duì)低壓電力線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的高集成度、高性能的窄帶電力線載波通訊芯片。芯片具備可變擴(kuò)頻增益，提供200、400、800和1600bps四種不同的通信速率。同時(shí)，MI200E具有57.6KHz/76.8KHz/115.2KHz三種可選的載波頻率，低功耗設(shè)計(jì)，最大發(fā)射功耗僅為0.4W，符合歐洲電氣標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)EN50065-1以及IEC61000-3-8標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的低壓電力線載波通信信號(hào)頻段以及EMI的要求。MI200E的發(fā)送、接收均采用差分方式，通過信號(hào)耦合變壓器T₁在電力線上接收或發(fā)送信號(hào)。T₁的次級(jí)與初級(jí)，分別接有TVS₃和TVS₄雙向瞬態(tài)二極管，防止線路上可能出現(xiàn)的高壓脈沖損壞后端器件。PC6控制以NJTD4401N芯片U₈為開關(guān)的LC濾波電路，發(fā)送信號(hào)時(shí)PC6為高電平，使U₈不工作；接收信號(hào)時(shí)，電力線上的信號(hào)經(jīng)T₁耦合，并通過由C₁₉、C₂₀、L₃、R₄₂組成的接收濾波電路進(jìn)入MI200E處理，同時(shí)，PC6為低電平使U₈導(dǎo)通，濾除電網(wǎng)上的高頻脈沖干擾。R₃₃、R₃₄、R₃₅、R₃₆、R₃₇組成電阻分壓電路，將220V交流電壓信號(hào)降壓后，通過光耦G₄送入MI200E進(jìn)行電壓過零檢測(cè)。。

下面對(duì)上述智能電表的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)說明，參考圖13，圖13為主程序流程圖。軟件采用模塊化編程思想，針對(duì)每個(gè)硬件單元編寫相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，各驅(qū)動(dòng)程序相互獨(dú)立，通過主程序?qū)崿F(xiàn)調(diào)用銜接。智能電表上電后，STM32主控芯片開始執(zhí)行主程序。主程序首先對(duì)各功能接口程序及驅(qū)動(dòng)程序初始化，初始化完成后進(jìn)入主循環(huán)程序。在主循環(huán)程序中，STM32首先自動(dòng)識(shí)別接入電表的通信模塊，并結(jié)合工作模式自動(dòng)選擇相應(yīng)的通信方案，之后開始采集ADE7880計(jì)量模塊數(shù)據(jù)，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后存儲(chǔ)。然后通過調(diào)用系統(tǒng)時(shí)鐘每間隔一段時(shí)間(如15min)讀取一次工作模式標(biāo)志位，若電表設(shè)置為采集器模式，則根據(jù)通信方案執(zhí)行采集其他電表數(shù)據(jù)的程序。最后啟動(dòng)延時(shí)程序等待中斷，延時(shí)程序執(zhí)行完后回到主循環(huán)程序起點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行識(shí)別電表通信模塊程序，周而復(fù)始。

軟件設(shè)計(jì)中，中斷主要分三種：外部中斷、定時(shí)器中斷和串口中斷。外部中斷由計(jì)量模塊產(chǎn)生進(jìn)行事件報(bào)警；2ms定時(shí)器中斷為接收載波模塊數(shù)據(jù)使用，當(dāng)電表通信端口未插入載波通信模塊時(shí)此中斷不啟動(dòng)；串口中斷由紅外、RS485、Wi-Fi、GPRS通信模塊接收數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生，每個(gè)模塊使用一個(gè)串口中斷。在程序初始化時(shí)，需對(duì)各中斷設(shè)置搶占優(yōu)先級(jí)和響應(yīng)優(yōu)先級(jí)，以確定各中斷服務(wù)程序執(zhí)行的先后順序，搶占優(yōu)先級(jí)較高的中斷可以打斷正在執(zhí)行的優(yōu)先級(jí)較低的中斷服務(wù)程序，響應(yīng)優(yōu)先級(jí)較高的中斷在幾個(gè)中斷同時(shí)產(chǎn)生時(shí)優(yōu)先執(zhí)行。

下面對(duì)上述智能電表的通信方案選擇進(jìn)行詳細(xì)說明，參考圖14，圖14為通信方案選擇流程圖。STM32完成程序初始化后，首先自動(dòng)掃描各通信接口，識(shí)別插入電表的通信模塊，再檢查電表工作模式標(biāo)志位判別電表所設(shè)置的工作模式。若為普通智能電表模式，則自動(dòng)設(shè)置所有通信模塊只做被動(dòng)應(yīng)答，即只根據(jù)上一級(jí)的采集器、集中器或主站指令發(fā)送相應(yīng)數(shù)據(jù)，不主動(dòng)發(fā)送查詢指令；若為采集器模式則需根據(jù)插入的通信模塊選擇相應(yīng)的通信方案。電力載波通信和GPRS通信為遠(yuǎn)程通信方式，在實(shí)際應(yīng)用中智能電表和采集器不可能同時(shí)使用這兩種通信方式，因此根據(jù)這兩種通信模塊的接入可產(chǎn)生通信方案一和通信方案四。當(dāng)電表通信接口未插入電力載波及GPRS通信模塊時(shí)，電表程序?qū)⑦M(jìn)行另外兩種通信方式的判別，首先檢查Wi-Fi模塊是否連接公網(wǎng)，若未連接公網(wǎng)或未插入Wi-Fi模塊則選擇通信方案二，若已連接公網(wǎng)則選擇通信方案三。

在智能電表軟件設(shè)計(jì)中，各通信模塊的接口程序相互獨(dú)立，各通信模塊的插拔均不會(huì)對(duì)其他模塊及程序的功能造成影響。在主程序中，每執(zhí)行一次計(jì)量程序均會(huì)掃描一次通信接口，以確保通信模塊在更換、移除或添加后程序能及時(shí)自動(dòng)地調(diào)整相應(yīng)的通信方案。

綜上所述，本申請(qǐng)實(shí)施例提供的智能電表的各個(gè)模塊相互獨(dú)立，每個(gè)功能模塊均可拆卸、可更換，可根據(jù)實(shí)際需求選擇使用，而且可以有五種通信方式供選擇組合，具有很靈活的通信功能，還兼具采集器的功能，實(shí)際安裝中可省略采集器，降低成本。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。