1 電能計(jì)量芯片ATT7022B
1．1 ATT7022B的功能及結(jié)構(gòu)
    ATT7022B是一款多功能防竊電三相電能計(jì)量專用芯片，該芯片適用于三相三線和三相四線的應(yīng)用,。它集成了7路二階sigma-deatlADC,，其中3路用于三相電壓采樣，3路用于電流采樣,，還有1路可用于零線電流或其他防竊電參數(shù)的采樣,、輸出采樣數(shù)據(jù)和有效值，使用方便,。它集成了參考電壓電路以及所有包括基波,、諧波和全波的各項(xiàng)電參數(shù)測量的數(shù)字信號處理電路，能夠測量各相及合相包括基波,、諧波和全波的有功功率,、無功功率,、視在功率、有功能量以及無功能量,，同時(shí)還能測量頻率,、各相電流及電壓有效值、功率因數(shù),、相角等參數(shù),，提供兩種視在能量(PQS，RMS),。
    ATT7022B的內(nèi)部框圖如圖1所示,，內(nèi)部主要包括模擬信號采樣、數(shù)字信號處理及SPI通信接口等電路,。

1．2 ATT7022B數(shù)據(jù)采集計(jì)量模塊的設(shè)計(jì)
    數(shù)據(jù)采集計(jì)量模塊的設(shè)計(jì)是以電能計(jì)量芯片ATT7022B為核心,，包括電壓及電流模擬輸入、脈沖輸出,、電源及SPI通信接口等電路的設(shè)計(jì),。
    模擬輸入電路設(shè)計(jì)：該部分電路主要由電流、電壓互感器,、抗混疊濾波器和參考電壓輸入電路組成,。從互感器出來的信號，經(jīng)過濾波處理后,。消除了干擾信號,，再疊加上一個(gè)參考電壓信號，即可送入ATT022B的A／D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣,，如圖2所示,。

    SPI通信接口電路設(shè)計(jì)：ATT7022B內(nèi)部集成了一個(gè)SPI串行通信接口，通過該接口可方便的實(shí)現(xiàn)與外部微處理器的通信,。SPI口包含2條控制線和2條數(shù)據(jù)線,，分別為CS，SCLK,，DIN和DOUT,。ATT7022B與外部MCU的SPI通信接口，如圖3所示,。

2 硬件系統(tǒng)構(gòu)成及主要模塊
2．1 系統(tǒng)基本原理
    該系統(tǒng)主要以單片機(jī)STC89C51為控制核心,。三相電壓電流通過電壓互感器，電流互感器轉(zhuǎn)換后,，接入三相專用電能計(jì)量芯片ATT7022B實(shí)時(shí)采集變壓器的參數(shù),，通過SPI接口將采集的各種參數(shù)送入單片機(jī)STC89C5l；同時(shí)，單片機(jī)通過串口建立通信,，將數(shù)據(jù)上傳到中心站,，可以根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行開關(guān)量的采集。電能表的硬件設(shè)計(jì)分成數(shù)據(jù)采集計(jì)量模塊設(shè)計(jì),、主控制模塊(MCU)設(shè)計(jì),、電源模塊設(shè)計(jì)等3部分，如圖4所示,。

2．2 存儲器的選擇
    在電表中一個(gè)重要的問題就是數(shù)據(jù)的保存,，數(shù)據(jù)的存儲不但要正確而且還要及時(shí)，如果檢測到的數(shù)據(jù)不能及時(shí)寫入存儲器或者是寫入錯(cuò)誤,，都會使電能表的精度大為下降，在傳統(tǒng)的電子電表中,，多采用電可擦除可編程存儲器(EEPROM)來保存,。但是EEPROM速度慢，有10 ms的寫周期,，掉電后必須有掉電檢測電路,，這樣會使測到的數(shù)據(jù)不可靠，EEPROM的擦寫次數(shù)比較少,，不能及時(shí)地輸入數(shù)據(jù),。鑒于EEPROM有以上的缺點(diǎn)，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用了鐵電存儲器FM3104,，解決了上述問題,。FM3104具有非易失性、擦寫次數(shù)多,、速度快,、功耗低的特點(diǎn)。鐵電存儲器與微處理器的接口電路設(shè)計(jì)如圖5所示,，應(yīng)用本方案使硬件電路簡化,，而且提高了精度。

2．3 系統(tǒng)的其它部分模塊
    系統(tǒng)的其它部分主要有電源模塊,、LCD液晶顯示和RS485接口模塊,。系統(tǒng)內(nèi)部有許多功能模塊，需要多種不同電壓的直流電源供電,，采用VAF505構(gòu)成電源模塊,，為系統(tǒng)提供抗干擾性和可靠性的直流電源。為了達(dá)到好的顯示效果,，采用北京青云公司生產(chǎn)的LCMl2864P中文液晶顯示模塊,，該顯示模塊可實(shí)現(xiàn)漢字、ASCII碼,、點(diǎn)陣圖形的同屏顯示,，廣泛用于各種儀器儀表,、家用電器和信息產(chǎn)品上作為顯示器件。RS485通信接口允許在簡單的一對雙絞線上進(jìn)行多點(diǎn),、主從式半雙工通信,，它所具有的噪聲抑制能力、數(shù)據(jù)傳輸速率,、傳輸距離以及可靠性等是其他標(biāo)準(zhǔn)所無法比擬的,。本終端采用RS485總線與外部電能表進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表,?？偩€驅(qū)動(dòng)芯片選用SN65ALSl76D完成RS485通信收發(fā)功能。

3 軟件設(shè)計(jì)
    采用模塊化設(shè)計(jì)思想,，單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)主要包括主程序,、初始化程序、ATT7022B復(fù)位程序,、SPI通信程序,、數(shù)據(jù)采集程序和數(shù)據(jù)發(fā)送程序。系統(tǒng)還包括3個(gè)中斷程序：ATT7022B異常判定中斷程序,、定時(shí)中斷程序和串口通信中斷程序,。

4 結(jié)束語
    以STC89C51單片微處理器為核心，利用專用計(jì)量芯片ATT7022B的電能計(jì)量能力實(shí)現(xiàn)對有功,、無功,、視在功率、雙向有功和四象限無功電能,，以及電壓和電流有效值,、相位、頻率等電參數(shù)的準(zhǔn)確測量,。電表的線路設(shè)計(jì)簡單,、計(jì)量精度高。此電表目前已經(jīng)投入批量生產(chǎn),，運(yùn)行良好,。