基于R7F0C004的单相智能电能表的设计与实现

摘要

随着我国的智能电网的快速发展，智能电能表终端设备在建设中国智能电网中成为最为基础的一项内容，是智能电网的智能终端和数据入口。随着国家电网对智能电能表的需求不断增大，为满足智能电网建设目标，本文进行了一款符合国家电网最新规范，且智能化、低成本、低功耗、高精度的单相智能电能表的设计。
　　本文首先介绍了智能电能表的国内外发展现状，分析了目前国内智能电能表的几项关键技术及计量原理，然后根据国家电网对智能电能表的技术标准规范，提出单相智能电能表的总体设计框架。在硬件设计中，选用瑞萨公司的R7F0C004作为主控芯片，因为它是专用电能表控制芯片，内部集成了 L C D驱动器/控制器和可温补的RTC电路，降低了硬件成本。计量芯片选用锐能微RN8209C芯片，为了数据通信的安全，电能表内嵌ESAM加解密模块，同时对电源电路、采样电路、继电器电路、复位电路、存储电路、液晶显示电路等电路的设计进行了阐述。在软件设计中，采用模块化、层次化设计方法，将软件部分分为驱动层，中间层，数据中心，应用层，方便后期不同硬件平台的移植与维护。在软件功能方面采用时钟片轮询架构单任务执行方法，避免多个功能模块的冲突，总体实现了单相智能电能表的645通信、事件记录、预付费、状态监测、液晶显示等功能。
　　最后对本文所设计的单相智能电能表系统进行了测试，包括基本性能测试，电磁兼容测试和功能测试三个方面，其中基本性能测试包括有功基本误差测试、起动测试、常数测试、频率改变测试、电压改变测试、环境温度对曰计时误差影响测试等。测试结果表明本文设计的单相智能电能表性能可靠，计量误差小，功能完善，并且通过了国家电网电科院的检验，满足国家电网的相关技术要求。

目录

声明

第 1章绪论

1 .1课题背景与意义

1 .2国内外研究现状

1 .3课题来源

1 .4本文的主要研究内容

第2章单相智能电能表关键技术与总体设计方案

2 .1单相智能电能表的关键技术

2 .2单相智能电能表的总体设计方案

2 .3本章小结

第3章基于R7F0C004单相智能电能表硬件设计

3.1 M C U控制电路设计

3 .2电源电路设计

3 .3计量模块电路设计

3 .4其它电路设计

3 .5本章小结

第4章基于R7F0C004单相智能电能表软件设计

4 .1 电能表系统软件结构设计

4 .2驱动层

4 .3中间层

4 .4数据中心

4 .5应用层

4 .6本章小结

第5章基于R7F0C004单相智能电能表系统测试

5 .1单相智能电能表基本性能测试

5 .2单相智能电能表电磁兼容测试

5 .3单相智能电能表功能测试

5 .4本章小结

总结与展望

1 论文研究的主要结果

2 课题展望

参考文献

致谢

附录A(攻读硕士学位期间的学术成果)

附录B(攻读硕士学位期间参加的科研项目）

附录C (单相智能电能表PCB制版)

附录D (部分程序代码）