电子式多功能电能表的设计与实现
本文阐述了电子式多功能电能表的设计方法、硬件设计的技术关键和软件设计流程。并以NEC的uPD78F0338单片机为例,实现了一款具有四种费率、六条负荷曲线和两套费率结构的三相四线电子式多功能电能表
电子式多功能电能表主要针对国内市场三相用电的工业用户。随着电力行业改革深入,工业三相用电对多功能电能表的需求大量增加。目前国内多功能表种类少、价格较高、功能不完善,往往仅是针对某些地区的特定要求开发,缺乏通用性,某些产品未能完全达到国标的要求。本文介绍的电子式多功能电能表正是为了适应这种市场需求而设计的。
这是一款智能型高科技电能计量产品,该表可以同时计量正/反向有功电能、正/反向无功电能、四象限无功电能,还具有多费率控制,负荷曲线记录,各相失压、过压、频率超限记录,数据LCD显示等多种功能。主站可以通过RS-485总线或手持红外抄表器对该电表进行查表、设表、抄表等操作。
软件代码全部采用C/C++语言编写,编码效率高,可维护性好,便于实现模块化设计,可根据用户的需求方便地对功能模块进行裁剪。而且代码经过优化,其生成的目标代码大小和执行效率已与汇编代码相差无几。该产品的技术指标全面符合GB/T 17215-1998《1级和2级静止式交流有功电度表》、DL/T614-1997《多功能电能表》和DL/T645—1997《多功能电能表通信规约》的要求。
多功能电能表的总体结构和硬件设计
多功能表总体结构
电子式多功能电能表硬件的核心MCU主控制器,它负责按键输入扫描、工作状态检测,计量数据的读入、计算和存储、电表参数的现场配置以及与外界的通信控制等。其主要功能单元包括MCU主控制器单元、电量计量模块、红外和RS—485通信模块、校表模块、EEPROM存储阵列等;其他辅助模块主要有:时钟日历电路、工作异常报警电路、按键输入电路、复位和看门狗电路、开关电源模块和后备电池电路、大屏幕液晶显示模块和LED显示模块。多功能表总体结构框图如图1所示。
高性能主控制器单元
主控制器采用NEC公司8位单片机中的高档产品uPD78P0338。该款单片机为120脚QFP封装,单片集成有60KBFlash、一个异步通信串行口、40x4段LCD驱动器、高达10MHz的总线时钟和10路10位精度的ADC,并可通过简单的接口进行在系统编程,极大地方便在线调试和软件升级。并且支持高级语言,较好地满足了多功能表任务繁多、数据量庞大、算法较复杂的功能要求。
串口复用通信单元
通信电路模块主要包括TSOPl838红外接收头、红外发射二极管、载波电路、MAX487专用485收发电路、驱动/开关二极管和其他元件。
本电能表为便于用户抄表,设计有红外本地抄表和RS-485集中抄表两种串行抄表方式,因为uPD78F0338仅有一个串口,故通信电路设计时采用串口复用技术。由9012、9014和若干电阻等器件组成互补开关,由MCU的一个I/O口来控制红外和RS-485通信方式的切换,如图2所示。
高精度电量计量模块
计量模块由高精度专用电能计量芯片SA9904,电流互感器和其他外围电路元件组成。SA9904是Sames公司生产的一款三相双向功率/电能计量芯片,可以计量有功/无功功率、电压、频率、相序异常等,可以单独计量每一相的用电信息,符合IEC521/1036标准,可达到1级交流电能表的精度要求,各数据寄存器具有24位精度,可通过三线SPI接口与CPU交换数据。从而可以较好地适应多功能表需要计量多种电量数据的要求。SA9904引脚及其外围电路图如图3所示。
其中,CLK、DO、DI构成与MCU控制器的接口,用于传输控制命令和测得的电量数据,IIps、IIPt、IIPr用来对电流取样,IVPl、IVP2、IVP3用来对电压取样。
时钟日历模块
时钟电路采用EPSON生产的RTC-4553实时时钟芯片。内部集成了32.768kHz的石英晶体振荡器,简化外围电路,并可以根据需要进行自由设置以得到较高的频率;同时集成有时钟和日历计数器,可选择24或12小时显示模式,时钟可通过软件方式进行间隔30秒的调整,并提供0.1Hz或1024Hz的定时脉冲输出,以便于在电能表的外部对时钟精度进行定期检查。RTC-4553引脚及其外围电路图如图4所示。
其中,SCK、Sin、Sout与主处理器接口,用于发送控制指令或者传输日期时间数据,本系统日历时钟模块采用电池作后备电源,以确保在停电状态下,日期时间的准确无误。
多功能电能表的软件设计
数据结构设计
多功能电能表涉及的数据类型种类繁多。按字节分包括单字节、双字节、三字节、四字节和六字节等,按表征的意义分有时间、时刻、电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能、次数、功率因数、门限、状态字、系数、表号等。复杂的数据类型对数据结构的设计提出了较高的要求,本实现方案通过采用多种数据寻址方式和多种类型存储器较好地解决了这一问题。
数据结构设计要点
系统的数据存放方式有:内部ROM、RAM和外挂EEPROM。
内部ROM用来存放大量的常数表格,RAM用于存放临时变量和堆栈,本方案需要2.5KB左右的RAM,串行EEPROM则存储各种用户电量数据和设表参数,通过12C总线与CPU交换数据,电能表按设计需求的最大要求大约需要250KB的EEPROM,本方案采用8片256位EEPROM通过级联来实现。
数据寻址方式
EEPROM数据访问采用两种方式;直接地址访问,通过数据的EEPROM地址直接读写数据;数据ID寻址,通过数据的编码读写数据。
通信口复用功能设计
红外通信和RS-485共用一个串行口(RxD/TxD)通信,由于串行口通信开始都有一低电平位(0),因此将红外接收端(与485接收端用一三极管隔开)引到一中断引脚INTP1,通过其引发的中断可判断串行口数据是否来自红外。发送时按时应方式发送,使其不互相干扰。由于红外通信和遥控接收用同一接收管,因此在判断红外来源的中断中启动定时器INTTM4检测红外接收端,如果检测到脉冲宽度为9ms或0.56ms,则判断为红外遥控,并根据定时检测遥控编码;否则判断为红外产生的串行口接收中断,并将定时检测关闭。
红外38.4kHz调制信号由CPU内部分频输出(P05/PCL)。f=fx/27=4.9152/128=38.4kHz。
因红外发送字节之间可选有15～20ms的延时,而485通信则不需要延时。数据发送在发送中断中进行,红外通信在发送操作后立即关闭发送中断允许,待延时时间到后再允许发送中断。
多功能表程序流程图
多功能表主程序流程主要包括初始化、数据校验、负荷曲线修补和事务处理等,其流程图如图5所示。
日常事务处理流程集中体现了多功能表的大部分主要功能,包括费率处理、计量数据采集及处理、自动抄表、电能脉冲输出、校表模块和掉电检测及处理模块等,其流程图如图6所示。
首先要选个题目，最好选个拿手点的，不然做起来有点困难
题目选好后就要确定方向，即用什么方法去做，大的就类似于电子电路的产品设计和生产准备、精密图形制造、数控加工、电路制造的制程控制、电路制造的测试、电路制造的品管和控制工作，也可以从事电子电路及原辅材料的采购和销售、片式元件装联等的，小的就如微电子技术之类的了
至于格式嘛，到百度搜索一下就有了，再按照格式要求去完成了，至于内容就要好好研究了
基于EDI的电子征税系统应用探讨 【论文摘要】作为电子化贸易工具的EDI技术已相当成熟，将其用于电子征税发挥了其安全可靠、数据从计算机到计算机自动传输不需人工介入操作等优点。本文对基于EDI的电子征税系统进行了探讨，提出了自己的一些看法。 1．1 EDI的定义 EDI（Electronic Data Interchange，电子数据交换）是20世纪80年代发展起来的一种新颖的电子化贸易工具，是计算机、通信和现代化管理相结合的产物。国际标准化组织（ISO）对EDI的定义是：“为商业或行政事务处理，按照一个公认的标准，形成结构化的事务处理或消息报文格式，从计算机到计算机的数据传输方法。”通俗地讲，就是标准化的商业文件在计算机之间从应用到应用的传送。EDI是企业单位之间的商业文件数据传输，传输的文件数据采用共同的标准和固定格式，其所通过的数据通信网络一般是增值网和专用网，数据是从计算机到计算机自动传输，不需人工介入操作。 1．2 EDI的组成元素 EDI有3个基本组成要素：通信网络、计算机硬件和专用软件组成的应用系统以及报文标准。通讯网络是实现EDI的基础，可利用公用电话交换网、分组交换网以及广域网、城域网和局域网来建立EDI的增值网络。计算机应用系统是实现EDI的前提，该应用系统是由EDI用户单位建立的，其硬件由PC机（服务器）、调制解调器等组成，软件由转换软件、翻译软件、通信软件等组成。转换软件将计算机系统的文件转换为翻译软件能理解的中间文件，或将翻译软件接受的中间文件转换成计算机系统的文件；翻译软件将中间文件翻译成EDI的标准格式，或将后者翻译成前者；通信软件将要发送的EDI标准格式文件外层加上通信信封，送到EDI交换中心信箱，或从信箱将接受的文件取回，计算机应用系统能将EDI传送的单证等经济信息进行自动处理。EDI报文必须按照国际标准进行格式化，目前应用最广泛的EDI国际标准是UN／EDIFACT标准。 EDI接入如图1所示。 1．3 EDI的工作过程 EDI的工作过程为：你的应用系统产生一个文件，例如报税单，EDI翻译器自动将报税单转换成征纳税双方同意的EDI标准格式，通信部分上增值网进行发送，网络进行一系列的合法性和数据完整性检查，将其放入EDI中心的相应邮箱里，税收征收机关上网取出邮箱里的信件，EDI翻译器将信封里的数据从标准格式转换成内部应用系统可读的格式进行处理，从而实现电子报税。 2 基于EDI的电子征税系统 2．1 电子征税系统 税务征纳电子化的总体发展方向是形成以电子报税为主，其他申报方式为辅的格局。电子征税包括电子申报和电子结算2个环节。电子申报指纳税人利用各自的计算机或电话机，通过电话网、分组交换网、Internet等通讯网络系统，直接将申报资料发送给税务征收机关，从而实现纳税人不必亲临税务机关，即可完成申报的一种方式；电子结算指国库根据纳税人的税票信息，直接从其开户银行划拨税款的过程。第1个环节解决了纳税人与税务部门间的电子信息交换，实现了申报无纸化；第2个环节解决了纳税人、税务、银行及国库间电子信息及资金的交换，实现了税款收付的无纸化。 2．2 EDI征纳税系统工作流程 EDI的应用领域非常广泛，涵盖工业、商业、外贸、金融、保险、运输、政府机关等，而EDI在税务系统的应用推进了税务处理电子化的进程。 电子报税流程如图2所示。 EDI征税系统工作流程如下： （1）纳税人通过计算机按一定格式将申报表填写好，并由计算机进行自动逻辑审核后，利用电话网或分组网，通过邮电局主机发往税务局邮箱； （2）税务局主机收到申报表后进行处理，发回执并开出缴款书； （3）纳税户通过邮箱系统收取回执和缴款书，了解税款划拨结果； （4）国库处收到缴款书后，按缴款书内容通知银行划款；银行收到缴款书后进行划款，将划款结果返回国库，并通过国库返回税务局。 2．3 EDI电子征税的优势 利用EDI实现电子报税，有利于实现税收征管现代化。可以节省时间，提高工作效率，消除纸面作业和重复劳动，改善对客户的服务。EDI意味着更准确地实现数据标准化及计算机自动识别和处理，消除人工干预和错误，减少了人工和纸张费用。 3 我国电子征税的现状和几点看法 发展电子税务是中国政府实施信息化的一项重大工程。国家税务总局实施的“金税工程”通过计算机网络已初步实现对企业增值税发票和纳税状况的严密监控。目前全国区县级国税局已配备了低档认证子系统，专门对百万元版、十万元版和部分万元版增值税专用发票进行认证，计算机稽核软件和发票协查软件也已开发完成并正在部分地区试运行，国家税务总局已完成了与北京等九省市国税系统的四级（总局、省局、地市局和县级局）网络建设，其他省区网络建设和全国稽核设备配备工作正在准备中。 应该看到国家发展电子税务的决心。在实施的过程中，笔者认为，应注意以下几点： （1）重视税务部门工作人员计算机应用能力的培养。为了适应电子税务的需要，税务部门工作人员除了要具有专业知识，还应掌握计算机应用知识，要分期分批进行培训。尤其是区县级以及比较偏远落后地区，在网络建设的同时，就应对其工作人员进行计算机知识的培训。将计算机的应用能力作为上岗的一个条件。 （2）由于电子税务作为电子政务的一个组成部分，所以，在构建电子税务系统的时候，在思想上要有全局观念、发展的眼光，要考虑未来与电子政务平台的整合问题，防止 构建一个封闭的系统。 （3）将具有标准性的EDI与具有普遍性的Internet相结合，建立互联网EDI，缴税人员可在家里或办公室利用浏览器从Web上填写税表进行有关电子商务，简单方便，免去在徼税大厅排队之苦。 互联网EDI对于纳税户来讲，基本上是零安装、零维护，不必额外投资，费用低。而对税务部门来讲，采用互联网EDI报税可使税表以电子文件的模式通过电子商务网送达税务部门，提高了工作效率，减轻了税务部门工作量，方便了税户，缩短了报税时间。电子化的税务表格可以直接进入数据库，无需税务部门进行人工输入，减轻了工作量，减少了人为错误；互联网EDI报税系统通过电子报文审查功能可自动识别税户错填、漏填项目，不允许带有这类人为错误的报文进行传送，减轻了税务部门的检查、校对工作，提高了工作效率。 （4）应重视电子征税的宣传工作，使广大纳税户积极参与到电子纳税的行列中来。 4结语 总之，电子征纳税是税收征管现代化的要求，是社会经济发展的必然趋势。而作为实现电子征税的EDI技术，必将和Internet技术相结合，使互联网成为EDI信息的传输媒体。通过互联网EDI进行电子征税，是电子征税的发展方向。 参考文献 〔1〕 http：／／www．ctax．com．cn／fask／20011126213203．htm 〔2〕 http：／／www．e-works．net．cn／jcjs／ia24．htm [3] http://www.mmit.stc.sh.cn/Projects/ecforum／examples／tax．htm 〔4〕 http：／／202．104．84．84／edi／edi／App4．HTML 〔5〕 龚炳铮．EDI与电子商务〔M〕．北京：清华大学出版社，1999．
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