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苏州市职业学校技能竞赛电工电子类电子产品装配与调试 产品说明书 高职/教师组 单相电能表及检测电路 单相电能表是人们日常生活中必备的测量仪表之一。使用了微处理器的智能单相电能表，不 仅具有传统电能表的电能测量能力，还可具备测量数据远距离传输、远距离用电管理等功能，是 实现智能电网不可缺少的仪表。 图中的电路分两大功能区域:简易的智能电能表部分和交流电压和电流检测测试工装部分。 简易智能电能表主要由电能测量芯片BL0930 （U4）和单片机 （U1）部分组成。 BL0930 （U4）用于实现电能的测量，引脚2 （V2P）和引脚3 （V2N）分别为电压采样输入信号 的正、负输入端，引脚4 （VIP）和引脚5 （VIN）分别为电流采样输入信号的正、负输入端，BL0930 对输入的电压和电流两个通道的输入电压求乘积，并通过信号处理，把获取的有功功率信息转换 成频率。以低电平有效的方式从引脚16 （F1）、引脚15 （F2 ）输出与功率相关的频率信号，实际 功率的输出脉冲（F1，F2）计算公式： 其中： Freq——引脚F1，F2 输出脉冲频率， V(V)——电压通道的输入电压的有效值 V(I)——电流通道的输入电压有效值 Vref——基准电压（2.5±8%） Fz——由主时钟分频获得，分频系数由S0 和S1 确定，详见表1： Gain电流通道的系统增益，由G 的逻辑输入决定，详见表2; 表1 分频关系 表2 电流通道增益 引脚8 （SCF）、引脚9 （S1）、引脚10 （S0）是BL0930 芯片模式选择管脚，可以通过接不 同的电压（+5V ，0V ）来调整芯片的工作模式，选择CF与F1 、F2 的频率比率，比率与SCF、S1、 S0的关系如表3所示： 表3 工作模式 电子产品装配与调试 产品说明书 第1 页 共6 页 高职/教师组 苏州市职业学校技能竞赛电工电子类电子产品装配与调试 产品说明书 高职/教师组 单片机部分中，G1、C1和C2构成了时钟电路，晶体频率使用11.0592MHz；R1和C3构成了系统 的上电复位电路；单片机的P0 口用于4位共阳LED显示器的段码控制驱动（低电平有效），P2口的 低4位用于控制三极管Q1～Q3，实现LED的位码控制和驱动 （低电平选通）；2只控制按键K1和K2通 过P2.4和P2.5 口输入到单片机，用于实现智能电能表的控制操作；U2为串行E2PROM芯片24C02，它 的内部有256字节的存储空间，用于智能电能表的运行参数及1年的电能测量数据的掉电保护， 24C02与单片机之间采用2线接口，P2.6用于实现接口的时钟线SCL,P2.7用于实现接口数据线SDA； U3为SP485，用于将单片机的串行通信口（RXD、TXD,TTL电平）转换为RS-485口(J1：1脚VCC、2 脚GND、3脚485-b、4脚485-a)，实现智能电能表的远距离数据传输与控制。 出于安全的要求，竞赛用智能电能表的测试不使用交流～220V 市电,所需的交流电压和电流 由测试工装电路模拟提供。测试工装由运算放大器LM358 构成的电桥振荡器电路等组成，提供交 流信号，该信号经J7 提供电压采样信号，经J8 提供电流采样信号，分别连接到电能表的电压互 感器和电流互感器输入端。 简易单相电能表及测试工装电路单片机程序的功能简述如 下： 一、基本功能： 1、实现时钟； 2、实现T1(CF)的计数，通过不同的标定实现不同范围的电能测量； 3、实现按键控制与LED 显示，K1 用于切换显示的内容（年、月日、时分、电能计数值），K2 实现日期、时间的调整； 4、实现串行E2PROM （24C02）的读写，可保存系统密码、日期、时间及1 年的抄表数据。每 月15 日的0 点将电能表的当前的年、月、日及电能表的读数保存到24C02 中（当月抄表 数据）。 5、实现RS