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內容描述：	介紹一款基于8位單片機ATmega128為主控芯片，具有接收32路脈沖信號輸入的ARTU-P32型遙脈單元設計原理，以及該產品主要技術指標與應用案例。
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* 所屬類別： (不超過20項)	電源產品分類： UPS電源穩(wěn)壓電源 EPS電源變頻電源凈化電源特種電源發(fā)電機組開關電源(AC/DC) 逆變電源(DC/AC) 模塊電源(DC/DC) 電源應用分類：通信電源電力電源車載電源軍工電源航空航天電源工控電源 PC電源 LED電源電鍍電源焊接電源加熱電源醫(yī)療電源家電電源便攜式電源充電機(器) 勵磁電源電源配套分類：功率器件防雷浪涌測試儀器電磁兼容電源IC 電池/蓄電池電池檢測變壓器傳感器軸流風機電子元件連接器及端子散熱器電解電容 PCB/輔助材料新能源分類：太陽能(光伏發(fā)電) 風能發(fā)電潮汐發(fā)電水利發(fā)電燃料電池其他類：其他
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* 內容：	<P align=right>1 于宏業(yè) 2 任景瑞 3李海全 </P> <P align=right>（1長春黃金設計院，吉林長春 130012 </P> <P align=right>3．江蘇安科瑞電器制造有限公司，江蘇　江陰　214405） </P> <P>    <STRONG>摘要：</STRONG>介紹一款基于8位單片機ATmega128為主控芯片，具有接收32路脈沖信號輸入的ARTU-P32型遙脈單元設計原理，以及該產品主要技術指標與應用案例。 </P> <P>    <STRONG>0　引言 </STRONG></P> <P>    隨著國家機關大樓、大型公共建筑能耗計量考核規(guī)范的推出，主要電氣干線加裝電能計量裝置已成為設計、審圖和竣工驗收的內容之一，有條件的省市還要建立能耗監(jiān)測系統(tǒng)。 </P> <P>    但已建樓宇主要電氣干線上一般安裝的往往是壁掛式機械電能表，不帶RS485通訊接口，拆除重裝智能表既造成浪費，又增加成本。本文介紹一款具有32路遙脈接點輸入的ARTU-P32，該裝置可接受32路有源或無源電能脈沖信號，把各路脈沖分別進行累加計數(shù)，再經通訊實現(xiàn)和上位機監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，既不浪費原有電表，又實現(xiàn)電能集中抄表，減少人工抄表成本，提高管理效率。 </P> <P>    <STRONG>1　電路設計原理 </STRONG></P> <P>    ARTU-P32遙脈單元硬件電路包括，主CPU芯片、撥碼開關設定輸入、實時時鐘、雙路RS485通訊、脈沖計數(shù)存儲、電源管理及看門狗控制、光電隔離輸入采集、供電電源模塊等8部分組成。（見圖1） </P> <P align=center><IMG alt="" src="http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/25/9396pp.jpg"></P> <P align=center>圖1　電路結構 </P> <P>    <STRONG>1.1 主控CPU </STRONG></P> <P>    32路開關量信號采集單元（ARTU-P32）設計采用ATMEL公司的ATmega128,單芯片實現(xiàn)雙路RS485通訊、數(shù)據(jù)處理、脈沖記錄存取，顯示狀態(tài)控制等。ATmega128是ATMEL公司推出的一款8位RISC結構高速低功耗單片機，在16M時鐘頻率時系統(tǒng)性能可達16MIPS，內帶128k的Flash、4k的EEPROM、4k系統(tǒng)SRAM；可擴展64k外部存儲器；兩路UART通訊口。同時該芯片擁有JTAG在線編程口，方便用戶調試，降低了開發(fā)成本，53個可編程I/O口可以掛接足夠多的外圍設備。 </P> <P>    <STRONG>1.2 撥碼開關設定輸入 </STRONG></P> <P>    撥碼開關提供用戶一個簡化的人機接口，用于設定RS485通訊中的地址、波特率、數(shù)據(jù)格式等設定功能，撥碼開關（SW1）的10位數(shù)據(jù)口都接10k電阻上拉到Vcc，電路使用一個74HC244（IC5）數(shù)據(jù)緩沖器，把撥碼開關的狀態(tài)傳送到8位數(shù)據(jù)總線，剩余兩根數(shù)據(jù)線則直接接到CPU的I/O端口。（見圖2） </P> <P align=center><IMG style="WIDTH: 491px; HEIGHT: 398px" alt="" src="http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/25/93920pf.jpg" width=533 height=411></P> <P align=center>圖2　撥碼開關設定輸入電路 </P> <P>    <STRONG>1.3 實時時鐘 </STRONG></P> <P>    實時時鐘芯片RX-8025A（IC4）提供給系統(tǒng)當前時間數(shù)據(jù)，該芯片擁有400kHz 串行IIC總線接口，其內置的32.768 kHz 石英振蕩器，提供寬溫、高穩(wěn)定性的實時時間數(shù)據(jù)。 </P> <P>    <STRONG>1.4 通訊方式 </STRONG></P> <P>    通訊方式采用雙路RS485方式，調試及設定和上位機通訊部分在物理上分成兩路，互不干擾，有效防止可能存在的誤操作。（見圖3） </P> <P align=center><IMG style="WIDTH: 460px; HEIGHT: 311px" alt="" src="http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/25/93930ie.jpg" width=548 height=333></P> <P align=center>圖3　雙路RS485通訊電路 </P> <P>    <STRONG>1.5 脈沖計數(shù)存儲 </STRONG></P> <P>    脈沖計數(shù)存儲器使用32k低功耗SRAM（IC3）IC61C256AH和后備電源形成一個斷電不丟失的數(shù)據(jù)存儲單元，使用數(shù)據(jù)鎖存器74HC373（IC2）和CPU的PC端口組成15位數(shù)據(jù)地址對IC3進行數(shù)據(jù)存儲操作。（見圖4） </P> <P align=center><IMG alt="" src="http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/25/93942lf.jpg"></P> <P align=center>圖4　脈沖計數(shù)存儲電路 </P> <P>    <STRONG>1.6 看門狗控制 </STRONG></P> <P>    掉電自動保存部分使用MAX691CWE（IC8）作為電源管理，在系統(tǒng)有輔助供電的情況下保證IC3由主電源Vcc供電，當主電源掉電時則自動切換到后備電池供電方式。同時此芯片還兼有看門狗功能，在系統(tǒng)死機的極端情況下及時復位CPU，使系統(tǒng)快速恢復至受控狀態(tài)。（見圖5） {$page$}</P> <P align=center><IMG alt="" src="http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/25/9486e5.jpg"></P> <P align=center>圖5　看門狗電路 </P> <P>    <STRONG>1.7 光電隔離的輸入信號狀態(tài)采集 </STRONG></P> <P>    外部開關信號采集使用光耦（IC1，IC2只畫出其中四路）作電器隔離，光耦輸出端使用一個數(shù)據(jù)緩沖器74HC244（IC9）對光耦輸出信號進行緩沖后傳送到CPU的數(shù)據(jù)總線供CPU讀取。（見圖6） </P> <P align=center><IMG alt="" src="http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/25/94815l6.jpg"></P> <P align=center>圖6　信號狀態(tài)采集 </P> <P>    <STRONG>1.8 電源部分 </STRONG></P> <P>    電源模塊采用PI公司的開關電源芯片，輸入范圍為AC/DC 80-270V，電源共有3路輸出，分別給CPU，12V電源輸出、通訊等部分電路提供電源。 </P> <P>    <STRONG>2 　軟件設計 </STRONG></P> <P>    軟件流程見圖7 </P> <P align=center><IMG alt="" src="http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/21/165059gp.jpg"></P> <P align=center>圖7　軟件流程圖 </P> <P>    <STRONG>3　產品特點 </STRONG></P> <P>    ARTU-P32采用DIN35mm導軌安裝。前端帶通信指示和信號運行通道指示2組指示燈，32個通道掃描一周僅需時間為1ms，每個輸入通道可以最大計數(shù)到4294967296，同時帶GPS校時功能,可實現(xiàn)電能計數(shù)的凍結、解凍等功能，在外部電源掉電后可以保證脈沖數(shù)據(jù)記錄一個月內不丟失。通信有兩路RS485接口，一路用于通用參數(shù)的設置及調試，另一路用于和上位機通訊。產品頂端設有撥碼開關窗口，可通過撥碼開關設置產品通訊地址和波特率。產品符合JB/T10388-2002《帶總線通信功能的智能測控節(jié)點產品通用技術條件》、GB/T7261-2000《繼電器及裝置基本試驗方法》和GB/T13729-2002《遠動終端設備》標準。 </P> <P>    <STRONG>4　技術指標 </STRONG></P> <P>    產品主要技術指標詳見表1 </P> <P>    表1 </P> <DIV align=center> <TABLE style="BORDER-BOTTOM: medium none; BORDER-LEFT: medium none; WIDTH: 435.5pt; BORDER-COLLAPSE: collapse; BORDER-TOP: medium none; BORDER-RIGHT: medium none" border=1 cellSpacing=0 cellPadding=0 width=581> <TBODY> <TR style="HEIGHT: 14.2pt"> <TD style="BORDER-BOTTOM: black 1pt solid; BORDER-LEFT: black 1pt solid; PADDING-BOTTOM: 0cm; BACKGROUND-COLOR: transparent; PADDING-LEFT: 5.4pt; WIDTH: 138.5pt; PADDING-RIGHT: 5.4pt; HEIGHT: 14.2pt; BORDER-TOP: black 1pt solid; BORDER-RIGHT: black 1pt solid; PADDING-TOP: 0cm" width=185> <DIV style="LAYOUT-GRID-MODE: char" align=center><SPAN style="FONT-SIZE: 12pt">項 目</SPAN></DIV></TD> <TD style="BORDER-BOTTOM: black 1pt solid; PADDING-BOTTOM: 0cm; BACKGROUND-COLOR: transparent; PADDING-LEFT: 5.4pt; WIDTH: 297pt; PADDING-RIGHT: 5.4pt; HEIGHT: 14.2pt; BORDER-LEFT-COLOR: #ffffff; BORDER-TOP: black 1pt solid; BORDER-RIGHT: black 1pt solid; PADDING-TOP: 0cm" width=396> <DIV style="LAYOUT-GRID-MODE: char" align=center><SPAN style="FONT-SIZE: 12pt">指<SPAN>   </SPAN>標</SPAN></DIV></TD></TR> <TR style="HEIGHT: 14.2pt"> <TD style="BORDER-BOTTOM: black 1pt solid; BORDER-LEFT: black 1pt solid; PADDING-BOTTOM: 0cm; BACKGROUND-COLOR: transparent; BORDER-TOP-COLOR: #ffffff; PADDING-LEFT: 5.4pt; WIDTH: 138.5pt; PADDING-RIGHT: 5.4pt; HEIGHT: 14.2pt; BORDER-RIGHT: black 1pt solid; PADDING-TOP: 0cm" width=185> <DIV style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt 1.1pt; LAYOUT-GRID-MODE: char" align=center><SPAN style="FONT-SIZE: 12pt">輸入回路/方式</SPAN></DIV></TD> <TD style="BORDER-BOTTOM: black 1pt solid; PADDING-BOTTOM: 0cm; BACKGROUND-COLOR: transparent; BORDER-TOP-COLOR: #ffffff; PADDING-LEFT: 5.4pt; WIDTH: 297pt; PADDING-RIGHT: 5.4pt; HEIGHT: 14.2pt; BORDER-LEFT-COLOR: #ffffff; BORDER-RIGHT: black 1pt solid; PADDING-TOP: 0cm" width=396> <DIV style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt 1.1pt; LAYOUT-GRID-MODE: char" align=center><SPAN style="FONT-SIZE: 12pt">32</SPAN><SPAN style="FONT-SIZE: 12pt">路有源濕接點或無源干接點</SPAN></DIV></TD></TR> <TR style="HEIGHT: 17.75pt"> <TD style="BORDER-BOTTOM: black 1pt solid; BORDER-LEFT: black 1pt solid; PADDING-BOTTOM: 0cm; BACKGROUND-COLOR: transparent; BORDER-TOP-COLOR: #ffffff; PADDING-LEFT: 5.4pt; WIDTH: 138.5pt; PADDING-RIGHT: 5.4pt; HEIGHT: 17.75pt; BORDER-RIGHT: black 1pt solid; PADDING-TOP: 0cm" width=185> <DIV style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt 1.1pt; LAYOUT-GRID-MODE: char" align=center><SPAN style="FONT-SIZE: 12pt">總線方式</SPAN></DIV></TD> <TD style="BORDER-BOTTOM: black 1pt solid; PADDING-BOTTOM: 0cm; BACKGROUND-COLOR: transparent; BORDER-TOP-COLOR: #ffffff; PADDING-LEFT: 5.4pt; WIDTH: 297pt; PADDING-RIGHT: 5.4pt; HEIGHT: 17.75pt; BORDER-LEFT-COLOR: #ffffff; BORDER-RIGHT: black 1pt solid; PADDING-TOP: 0cm" width=396> <DIV style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt 1.1pt; LAYOUT-GRID-MODE: char" align=center><SPAN style="FONT-SIZE: 12pt">二線制半雙工RS485，ModBus—RTU協(xié)議</SPAN></DIV></TD></TR> <TR style="HEIGHT: 14.2pt"> <TD style="BORDER-BOTTOM: black 1pt solid; BORDER-LEFT: black 1pt solid; PADDING-BOTTOM: 0cm; BACKGROUND-COLOR: transparent; BORDER-TOP-COLOR: #ffffff; PADDING-LEFT: 5.4pt; WIDTH: 138.5pt; PADDING-RIGHT: 5.4pt; HEIGHT: 14.2pt; BORDER-RIGHT: black 1pt solid; PADDING-TOP: 0cm" width=185> <DIV style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt 1.1pt; LAYOUT-GRID-MODE: char" align=center><SPAN style="FONT-SIZE: 12pt">總線容量</SPAN></DIV></TD> <TD style="BORDER-BOTTOM: black 1pt solid; PADDING-BOTTOM: 0cm; BACKGROUND-COLOR: transparent; BORDER-TOP-COLOR: #ffffff; PADDING-LEFT: 5.4pt; WIDTH: 297pt; PADDING-RIGHT: 5.4pt; HEIGHT: 14.2pt; BORDER-LEFT-COLOR: #ffffff; BORDER-RIGHT: black 1pt solid; PADDING-TOP: 0cm" width=396> <DIV style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt 1.1pt; LAYOUT-GRID-MODE: char" align=center><SPAN style="FONT-SIZE: 12pt">≤32</SPAN></DIV></TD></TR> <TR style="HEIGHT: 18.85pt"> <TD style="BORDER-BOTTOM: black 1pt solid; BORDER-LEFT: black 1pt solid; PADDING-BOTTOM: 0cm; BACKGROUND-COLOR: transparent; BORDER-TOP-COLOR: #ffffff; PADDING-LEFT: 5.4pt; WIDTH: 138.5pt; PADDING-RIGHT: 5.4pt; HEIGHT: 18.85pt; BORDER-RIGHT: black 1pt solid; PADDING-TOP: 0cm" width=185> <DIV style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt 1.1pt; LAYOUT-GRID-MODE: char" align=center><SPAN style="FONT-SIZE: 12pt">脈沖寬度</SPAN></DIV></TD> <TD style="BORDER-BOTTOM: black 1pt solid; PADDING-BOTTOM: 0cm; BACKGROUND-COLOR: transparent; BORDER-TOP-COLOR: #ffffff; PADDING-LEFT: 5.4pt; WIDTH: 297pt; PADDING-RIGHT: 5.4pt; HEIGHT: 18.85pt; BORDER-LEFT-COLOR: #ffffff; BORDER-RIGHT: black 1pt solid; PADDING-TOP: 0cm" width=396> <DIV style="LAYOUT-GRID-MODE: char" align=center><SPAN style="FONT-SIZE: 12pt">≥10ms</SPAN></DIV></TD></TR> <TR style="HEIGHT: 17.6pt"> <TD style="BORDER-BOTTOM: black 1pt solid; BORDER-LEFT: black 1pt solid; PADDING-BOTTOM: 0cm; BACKGROUND-COLOR: transparent; BORDER-TOP-COLOR: #ffffff; PADDING-LEFT: 5.4pt; WIDTH: 138.5pt; PADDING-RIGHT: 5.4pt; HEIGHT: 17.6pt; BORDER-RIGHT: black 1pt solid; PADDING-TOP: 0cm" width=185> <DIV style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt 1.1pt; LAYOUT-GRID-MODE: char" align=center><SPAN style="FONT-SIZE: 12pt">累積脈沖數(shù)（MAX）</SPAN></DIV></TD> <TD style="BORDER-BOTTOM: black 1pt solid; PADDING-BOTTOM: 0cm; BACKGROUND-COLOR: transparent; BORDER-TOP-COLOR: #ffffff; PADDING-LEFT: 5.4pt; WIDTH: 297pt; PADDING-RIGHT: 5.4pt; HEIGHT: 17.6pt; BORDER-LEFT-COLOR: #ffffff; BORDER-RIGHT: black 1pt solid; PADDING-TOP: 0cm" width=396> <DIV style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt 1.1pt; LAYOUT-GRID-MODE: char" align=center><SPAN style="FONT-SIZE: 12pt">4294967296</SPAN><SPAN style="FONT-SIZE: 12pt">（四字節(jié)）</SPAN></DIV></TD></TR> <TR style="HEIGHT: 17.6pt"> <TD style="BORDER-BOTTOM: black 1pt solid; BORDER-LEFT: black 1pt solid; PADDING-BOTTOM: 0cm; BACKGROUND-COLOR: transparent; BORDER-TOP-COLOR: #ffffff; PADDING-LEFT: 5.4pt; WIDTH: 138.5pt; PADDING-RIGHT: 5.4pt; HEIGHT: 17.6pt; BORDER-RIGHT: black 1pt solid; PADDING-TOP: 0cm" width=185> <DIV style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt 1.1pt; LAYOUT-GRID-MODE: char" align=center><SPAN style="FONT-SIZE: 12pt">外殼防護等級</SPAN></DIV></TD> <TD style="BORDER-BOTTOM: black 1pt solid; PADDING-BOTTOM: 0cm; BACKGROUND-COLOR: transparent; BORDER-TOP-COLOR: #ffffff; PADDING-LEFT: 5.4pt; WIDTH: 297pt; PADDING-RIGHT: 5.4pt; HEIGHT: 17.6pt; BORDER-LEFT-COLOR: #ffffff; BORDER-RIGHT: black 1pt solid; PADDING-TOP: 0cm" width=396> <DIV style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt 1.1pt; LAYOUT-GRID-MODE: char" align=center><SPAN style="FONT-SIZE: 12pt">IP20</SPAN></DIV></TD></TR> <TR style="HEIGHT: 17.6pt"> <TD style="BORDER-BOTTOM: black 1pt solid; BORDER-LEFT: black 1pt solid; PADDING-BOTTOM: 0cm; BACKGROUND-COLOR: transparent; BORDER-TOP-COLOR: #ffffff; PADDING-LEFT: 5.4pt; WIDTH: 138.5pt; PADDING-RIGHT: 5.4pt; HEIGHT: 17.6pt; BORDER-RIGHT: black 1pt solid; PADDING-TOP: 0cm" width=185> <DIV style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt 1.1pt; LAYOUT-GRID-MODE: char" align=center><SPAN style="FONT-SIZE: 12pt">電源</SPAN></DIV></TD> <TD style="BORDER-BOTTOM: black 1pt solid; PADDING-BOTTOM: 0cm; BACKGROUND-COLOR: transparent; BORDER-TOP-COLOR: #ffffff; PADDING-LEFT: 5.4pt; WIDTH: 297pt; PADDING-RIGHT: 5.4pt; HEIGHT: 17.6pt; BORDER-LEFT-COLOR: #ffffff; BORDER-RIGHT: black 1pt solid; PADDING-TOP: 0cm" width=396> <DIV style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt 1.1pt; LAYOUT-GRID-MODE: char" align=center><SPAN style="FONT-SIZE: 12pt">DC24V</SPAN><SPAN style="FONT-SIZE: 12pt">或AC/DC200V</SPAN></DIV></TD></TR> <TR style="HEIGHT: 17.6pt"> <TD style="BORDER-BOTTOM: black 1pt solid; BORDER-LEFT: black 1pt solid; PADDING-BOTTOM: 0cm; BACKGROUND-COLOR: transparent; BORDER-TOP-COLOR: #ffffff; PADDING-LEFT: 5.4pt; WIDTH: 138.5pt; PADDING-RIGHT: 5.4pt; HEIGHT: 17.6pt; BORDER-RIGHT: black 1pt solid; PADDING-TOP: 0cm" width=185> <DIV style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt 1.1pt; LAYOUT-GRID-MODE: char" align=center><SPAN style="FONT-SIZE: 12pt">電源功耗</SPAN></DIV></TD> <TD style="BORDER-BOTTOM: black 1pt solid; PADDING-BOTTOM: 0cm; BACKGROUND-COLOR: transparent; BORDER-TOP-COLOR: #ffffff; PADDING-LEFT: 5.4pt; WIDTH: 297pt; PADDING-RIGHT: 5.4pt; HEIGHT: 17.6pt; BORDER-LEFT-COLOR: #ffffff; BORDER-RIGHT: black 1pt solid; PADDING-TOP: 0cm" width=396> <DIV style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt 1.1pt; LAYOUT-GRID-MODE: char" align=center><SPAN style="FONT-SIZE: 12pt">＜５Ｗ</SPAN></DIV></TD></TR></TBODY></TABLE></DIV> <P>    <STRONG>5　應用案例 </STRONG></P> <P>    以計量32個電氣干線電能為例，電能表為DTM862-2型，一次方案見圖8(a)，電能脈沖采集二次見圖8(b)。使用傳統(tǒng)的機械式電能表附帶脈沖接口，利用智能化的脈沖接收裝置實現(xiàn)遠程集中式抄表功能。</P> <P align=center><IMG style="WIDTH: 488px; HEIGHT: 464px" alt="" src="http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/25/94828yg.jpg" width=530 height=475></P> <P align=center>圖8 </P> <P>    <STRONG>6　結束語 </STRONG></P> <P>    ARTU-P32遙脈單元于2007年12月在國家繼電保護及自動化設備質量監(jiān)督檢驗中心測試，符合相關要求。該產品已在某油田供水供電公司、蘇州某稅務大廈、內蒙某煤礦等工程配電監(jiān)控系統(tǒng)中得到應用，降低了投資成本，產生了較好的社會和經濟效益。 </P> <P>    <STRONG>參考文獻： </STRONG></P> <P>    [1] 上海安科瑞電氣有限公司.ARTU四遙單元安裝使用說明書,2008.07版. </P> <P>    [2] 任致遠，周中.電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南,中國電力出版社，2007. <SPAN style="FONT-FAMILY: Webdings"><</SPAN></P>