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1、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 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 单相电能表单相电能表及检测电路及检测电路 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（
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（2.58%） Fz由主时钟分频获得，分频系数由S0 和S1 确定，详见表1： Gain-
3、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 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 电子产品装配与调试 产品说明书 第 2 页 共 6 页 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
4、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Q1Q3，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
5、、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：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
6、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-485 口，每月定时上报抄表数据， 也可通过上位机查询、控制智能电能表的工作。 二、按键功能：二、按键功能： 1、 K1 显示翻页（年、月日、时分、电能计数值） ； 2、 K2 调整日期、时间，均做+1，年（20122020 循环显示） 、月（112 循环显示） 、 日（131 循环显示） 、
7、时（023 循环显示） 、分（059 循环显示） 三、使用步骤介绍：三、使用步骤介绍： 1、 上电后，LED 显示电能的测量值； 2、 将 J7 连接到时 J4 （注意地线位置） ， J8 连接到时 J3 （注意地线位置） ， 用示波器观察 BL0930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 电子产品装配与调试 产品说明书 第 3 页 共 6 页 高职/教师组 的 CF 引脚，该有方波输出。 3、 用 k1 按键控制 LED 显示电能测量值，可见电能显示数值增加。 4、 通过 RS-485 口可查询当前的电能读数。 5、 每月的 15 日为抄表日，0 点时
8、自动将当前的年、月、日及电能表的读数保存到 24C02 中 （当月抄表数据） ，可通过将系统当前日期设置为 14 日 23 点 59 分，等待系统时间为 0 点后，抄表数据就应该已经保存了。 6、 通过 RS-485 口可查询当前的电能读数，J1 为 RS-485 口，其中的 3 脚为 RS-485 的 B 线， 4 脚为 RS-485 的 A 线，通过 RS-485 到 USB 口的转换器，可将该口连接到计算机，并通过 串口测试程序模仿上位机给智能电能表发送命令，串口的波特率为 9600bps,8 位数据位， 1 位停止位，无较验。具体的指令如表 4，串口发出一个字节的命令值和一个字节的结束
9、 字符（16 进制值的 0xff） 。 表 4 RS-485 命令功能 命令 功能 备注 0 查询系统当前的年、月、日及电能表的读 数 1-12 查询与命令值相应的月份的抄表数据 （年、月、日及电能表的读数） 无相应抄表数 据通信时， 返回 0xff。 13 查询系统的当前密码 如：发送十六进制数 0b ff（十六进制 0b 对应十进制 11，表示查询 11 月的抄表数据） ， 返回的数据 DC 07 表示十六进制值 07DC（对应十进制 2012，表示年） ，十六进制 0B 对应十 进制 11 表示 11 月，十六进制 0F 对应十进制 15 表示 15 日，51 1B 表示十六进制值 1B
10、51， 表示电能表的抄表读数为 6993。 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 电子产品装配与调试 产品说明书 第 4 页 共 6 页 高职/教师组 装配图如下 装配注意 除了 J5 需要焊接插座用于连接测试以外，其余几个插座的连接请选手自己焊接导线连接，以便 于调试。 在现场所发元器件中，贴片电容没有写明电容量，是根据使用量发放的，可以据此判断。 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 电子产品装配与调试 产品说明书 第 5 页 共 6 页 高职/教师组 元器件清单如下： 类型参数位号封装类型参数位号封装 0R2
11、O805100R16O805 0R3O805104C6O805 0R4O805104C4O805 1R35O805104C5O805 22R26O805104C14O805 22R25O805104C20O805 33R34RES2104C13O805 470R36O805104C10O805 33kR38O805105C19O805 33kR39O805105C21O805 33kR13O805105C17O805 47KR29O805333C11O805 47KR28O805333C12O805 51RR6O805333C9O805 100kR37O805333C8O805 100kR14
12、O805333C15O805 1KR9O80520pC1O805 1KR8O80520pC2O805 1KR11O80510uF/25VC3RB.1/.2 1KR10O805220uF/16VC16CD0.2 2kR5O805220uF/16VC24CD0.2 2kR33O805220uF/16VC7CD0.2 2kR30O805220uF/16VC18CD0.2 2kR31O8059012Q1TO-92B-BC 2kR32O8059012Q4TO-92B-BC 3kR40O8059012Q2TO-92B-BC 3kR12O8059012Q3TO-92B-BC 5.1kR41O8054LED-
13、VCCLEDLED8888 5.1kR42O8051N4148D2DIODE0.2 5.1kW1VR41N4148D1DIODE0.2 10KR27O80511.0592MHz/CY3GXTAL1 10kR15O80524C02U2SO-8 10kR1O80589S52U1DIP40 10kR7O805BL0930U4SOP16 220R22O805LM358U5SO-8 220R21O805LM7O805U6TO-220-3 220R23O805SP485EENU3SO-8 220R24O805RS-485J1CON4 220R20O805电流互感器J4SIP2 220R17O805电压互感
14、器J3SIP2 220R18O805CON2J5SIP2 220R19O805CON2J7SIP2 4.7Kx8RX2SIP9CON2J8SIP2 方式K1SW_PB_1跳线J9SIP3 清除K2SW_PB_1注意，清单中 R35 应为 33 欧姆 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 电子产品装配与调试 产品说明书 第 6 页 共 6 页 高职/教师组 C310uF/25VEA/VP31X119 X218RESET9RD17 WR16INT012INT113T014T115P101 P112 P123 P134 P145 P156 P167 P178P
15、0039 P0138 P0237 P0336 P0435 P0534 P0633 P0732P2021 P2122 P2223 P2324 P2425 P2526 P2627 P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U189S52VCC G 11.0592MHz/CY3C120pC220pD00 D01 D02 D03 D04 D05 D06 D07C1 R12 R23 R34 R45 R56 R67 R78 R89RX24.7Kx8VCCR110kVCCa11b7c4d2e1f10df3g5D29D112D38D46LED 4LED-VCCCD1 CD2 CD3 CD4R24
16、R23R22R21R20R19R18R17D00 D01 D02 D03 D04 D05 D06 D07Q1 9012Q2 9012Q3 9012Q4 9012VCCR30 2kR31 2kR32 2kR33 2kCD1CD2CD3CD4CD11CD12CD13CD14CD11 CD12 CD13 CD14F1 F2G220x8S1 SCFRXD TXDREVPCFS0RXDR01RE2DE3DI4GND5 A6 B7 VCC8U3SP485EENR2847KR2947K R2522 R27 10KVCCC20 104VCCR26221 2 3 4J1RS-485C_RX_TXRS_ARS_BRS_ARS_BVCCR81KR91KC8 333C9333C14104VCCF116F215CF14NC13REVP12G11S0
