复费率电能表专用芯片制造技术

一种复费率电能表专用芯片，包括：主控模块（１）及以主控模块（１）为中心并分别与之双向连接的复位模块（１１）、通讯接口模块（８）、Ｅ＃＋［２］ＰＲＯＭ接口（９）、所述主控模块（１）的输入端还与掉电检测模块（１０）、电量采集模块（７）的输出端相连接，上述模块集成于同一芯片中。由于采用了上述技术方案，本发明专利技术的电表专用芯片具有中断资源，集成度高，使产品成本有了明显的下降，且通过通讯接口的自动识别波特率，可用于９６００波特率或１２００波特率通讯，这对推行集抄系统极为有利，由于ＲＯＭ、ＲＡＭ内存扩大，本发明专利技术可处理电机常数为５０、１００、２００和４００，实现了电量作队列保存，同时本发明专利技术容易再扩充，可根据用户的要求再作开发。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电子
，尤其涉及一种复费率电能表的专用芯片。
技术介绍
我国是一个电能表消费大国，每年稳定需求单相表2100万块以上。为有效地控制和调节不同时间段的用电负荷，通过峰谷时段不同费率的收费，调整用户的用电习惯和用电策略，达到用电平衡和节能的目的，上海市电力公司提出《复费率电度表技术规范》，并在市政府的支持下于2001年列为上海市实事工程开始在全市范围内推广使用。并在国内其他地区逐步推广，因此复费率电能表具有极强的生命力和巨大的市场需要。目前市场上所使用的复费率电能表，其系统电路板上的芯片均为进口通用产品，系统控制均由几个芯片完成，如上海南科电力遥测有限公司开发和正在使用复费率电能表芯片是采用MICROCHIP的PIC16C57作控制器，RICHO的372作为时钟。从功能上讲，PIC16C57无中断资源，ROM、RAM内存均不多，应用功能受到限制，如，因受ROM的限制，现有的控制系统只处理电机常数为100、200的情况；无论从结构和资源上讲，都不易作修改，补充，难以再升级，如难以实现电量作队列保存；从芯片成本上讲，需使用至少两个芯片，集成度不高，所以相对成本较高。同时，现有的控制系统只能处理单一速率的串口数据，即1200波特率；
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种复费率电表专用芯片，使控制系统简化为单一芯片，其集成了时钟、复位、电压检测、通信等模块，串口增加了自动识别波特率和通道。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了下述技术方案该复费率电能表专用芯片的主要技术方案是以8位RISC微处理器核为基础，配置各类专用ASIC模块，通过SOC方式软硬件系统集成满足各项功能需求，完成芯片设计，该复费率电能表专用芯片，包括主控模块及以主控模块为中心并分别与之双向连接的复位模块、通讯接口模块、E2PROM接口、所述主控模块的输入端还与掉电检测模块、电量采集模块的输出端相连接，所述的主控模块包括嵌入式MCU模块以及与之双向连接的ROM、RAM、时钟模块，上述模块集成于同一芯片中。具有上述模块的复费率电能表专用芯片是通过下述方法工作的，其包括如下步骤1)使系统初始化、确认系统上电、将串行通讯接口设定为接收待机状态；2)、通过E2PROM接口，从E2PROM中恢复数据，打开中断，同时进入主循环所述的主循环包括如下步骤1)、检查掉电标志，确定是否在掉电状态，若是则保存电量后软复位，从头开始；2)、调用时钟模块，每隔一定时间完成时间的校对及校正因子的校对；3)、进行时段的比较；4)、电量计算后启动校表脉冲输出及电机马达驱动输出；5)、检查是否需要通讯命令的处理，若有则将根据接收的命令作相应的处理和响应，结束该次主循环。由于采用了上述技术方案，本专利技术的电表专用芯片具有中断资源，集成度高，使产品成本有了明显的下降，且通过通讯接口的自动识别波特率，可用于9600波特率或1200波特率通讯，这对推行集抄系统极为有利，由于ROM、RAM内存扩大，本专利技术可处理电机常数为50、100、200和400，实现了电量作队列保存，同时本专利技术容易再扩充，可根据用户的要求再作开发。附图说明图1本专利技术的复费率电能表专用芯片的结构框图示意图。图2是本专利技术的复费率电能表专用芯片的主流程框图。图3是本专利技术的复费率电能表专用芯片的中断响应流程图。具体实施例方式如图1所示本专利技术的复费率电能表专用芯片包括主控模块1及以主控模块1为中心并分别与之双向连接的复位模块11、LCD显示驱动模块6、通讯接口模块8、E2PROM接口9、看门狗13，所述主控制模块1的输出端还分别与计度器驱动模块5、电源管理切换模块12的输入端相连接，所述主控模块1的输入端还与掉电检测模块10、电量采集模块7的输出端相连接，所述的主控模块1包括嵌入式MCU模块14以及与之双向连接的ROM3、RAM2、时钟模块4。上述模块集成于同一芯片中，下面分别描述各模块的功能①嵌入式MCU(多系统通信设备)模块14采用具有中断控制功能的简易指令(35个指令)8位CPU核，完成通讯控制、指令解释、计度器驱动、计量运算、LCD显示控制和E2PROM存储控制等主要功能；②RAM(数据存储器)2其最大可寻址4K的空间，192×8bit为程序运行的数据空间 ③ROM(程序存储器)34K×14bit为程序的存储空间；④时钟模块4低功耗的实时时钟电路，在系统完全掉电情况下，有电池供电时，动态电流为2.5uA。具有自动校正时钟功能，记录数据包括年、月、日、时、分、秒、1/8秒；可实现时钟年月时分秒的累计和闰年的自动识别，可按照自定义的通讯接口与主控模块实现数据交换。可调整时钟精度，调整范围为±30秒，误差小于5ppm。⑤双计度器驱动模块5用于驱动外接的双计度器。⑥LCD显示驱动模块6用于驱动外接的LCD显示器，其采用24×4多电平液晶驱动方式；⑦电能量采样电路模块7用接收外电量采集数据，其具有硬件去抖动和方向判别功能(此模块适用于机电一体式电度表)，以完成电量采集功能。⑧串行通讯接口8完成串行数据双向传输功能，包括红外通讯38K自动调制和RS-485方式速率自动识别的1200bps和9600bps的通讯能力；可接收外部的数据完成输入缓冲、串转并、奇偶校验。⑨E2PROM通讯接口9；用于与E2PROM相连接。⑩掉电检测模块10完成对敏感电平的开关量转换；完成有效的掉电信号判别，判断值为4.6V左右，即当电源电压跌至判决值(4.6v)时，使系统对数据快速完成写保护过程；11复位信号检测模块11完成对复位电平的开关量转换，复位电压值为3.1v左右，回滞电压0.2V，即当电源电压小于额定值(3.1v)时产生复位，复位具有回滞功能，以防止CPU的误操作。12、电源管理切换模块12用于切换外部的备用电池及电源。13、看门狗13，防止程序进入死循环。下面结合各模块描述本控制系统的工作方法该系统控制以一主循环为核心，主要完成时间的校对，电量的计算及计度输出，时段的比较和通讯命令的处理；该系统软件同时有四个中断资源，即外部掉电检测中断，定时中断，发送串行口数据中断和接收串行口数据中断。如图2所示先执行步骤100、使系统初始化，执行步骤101、确认系统上电，执行步骤102、调用时钟模块4、开始读时钟，然后执行步骤103、通过E2PROM接口9，从E2PROM中恢复数据，如读取机器类别、电机常数、电量常数、电量及余数、时段、费率设置等，并作有效性检查，若数据无效则读取自定义的一组数据，然后打开中断300，同时进入主循环200。主循环先执行步骤201、检测RAM的有效性，作RAM的有效性检查，若无效则软复位、执行步骤202、检查是否确定在掉电状态，若是则保存电量后软复位，从头开始，保存电量是将电量，包括余数和相关变量写至E2PROM，若不是则检查SCI的状态，若不在通讯中则将SCI设定为接收待机状态，执行步骤203、调用时钟模块4，每一分钟完成时间的校对及校正因子的校对，若时钟读出不对则要求一秒钟后再读，执行步骤204、进行时段的比较，执行步骤205、电量计算后启动校表脉冲输出及电机马达驱动输出，然后执行步骤206、看是否需要通讯命令的处理，若有则将根据接收的命令作相应的处理和响应，结束该次主循环，若无则执本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复费率电能表专用芯片，其特征在于，包括：主控模块（１）及以主控模块（１）为中心并分别与之双向连接的复位模块（１１）、通讯接口模块（８）、Ｅ↑［２］ＰＲＯＭ接口（９），所述主控模块（１）的输入端还与掉电检测模块（１０）、电量采集模块（７）的输出端相连接，所述的主控模块（１）包括嵌入式ＭＣＵ模块（１４）以及与之双向连接的ＲＯＭ（３）、ＲＡＭ（２）、时钟模块（４），上述模块集成于同一芯片中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：盛兴国，邵汇青，方咏梅，徐康乐，周烈兴，盛明，
申请(专利权)人：上海华龙信息技术开发中心，上海南科电力遥测技术有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]