基于Modem通信的多用户智能电能表系统的研究

　　0引言

　　随着电子技术与通信技术的日益发展，电子式电能表由于其计量准确，功能完备，可实现远

　　程抄表等优点，已逐渐被电力企业和(居民)用户认可和接受，而且提升了供电部门对用电的现代化管理。本文提出了一种基于Modem通信，使用ARM微控制器LPC2210作为控制中心的多用户智能电表系统的研究方案，这是一种可实现远程控制及自动结算的电表系统，也为实现大规模自动抄表提供了基础。

　　1系统工作环境与总体结构框图

　　可实现远程通信的多用户电表系统总体框图如图1所示。主要由多用户电表单元、通信模块、系统管理中心、银行收费系统组成。多用户电表单元采用一个微处理器和多个计量芯片组成，不仅结构相对简单，而且大大降低了成本。微处理器是整个系统的核心部分，它一方面对多个计量芯片采集的电能数据进行处理，另一方面作为嵌入式网关，与Modem进行连接以实现与上位机管理系统的通信。微处理器在收到管理系统的上传命令时，就会通过Modem电话线上传数据，管理系统对收到的数据进行处理和分析;如果某用户用电出现异常，管理系统在发出报警信号的同时，向微处理器发送异常命令，由微处理器及其外围电路共同对该用户用电进行控制。

　　2系统硬件设计

　　多用户电表单元是整个系统的核心，由多个电压通道输入电路、多个双电流通道输入电路、多个电能计量芯片BL6501A、微控制器LPC2210、LCD、FLASH、SDRAM、EEPROM、报警器、73M2901Modem模块、断电控制模块等部分组成。系统中采用32位LPC2210作为整个控制电路的中心，选择合适的外围电路，来实现电能的定时、实时采集和显示，与上位机的远程通信，对用户的供断电控制和防窃电功能等。系统硬件结构如图2所示。

　　2.1 CPU模块

　　选用LPC2210作为控制系统的核心，LPC2210是基于一个支持实时仿真和跟踪的16/32位ARM7TDMI-S CPU的微控制器，具有低成本、低功耗、高性能等优点。LPC2210具有144管脚封装，极低的功耗，16 KB片内静态RAM，2个32位定时器，8路10位ADC，PWM单元6路输出，实时时钟和看门狗，2个标准UART，高速I2C接口，2个SPI接口，通过配置总线可达76个通用I/O口(可承受5V电压)，通过片内锁相环可实现最大为60MHz的CPU操作频率，有空闲和掉电两种低功耗模式。

　　2.2计量模块

　　为了提高工作可靠性和便于调试，本研究采用独立的电能测量电路对各用户的电能进行分开测量。选用BL6501A电能计量芯片，各用户的电能测量结果以脉冲形式从BL6501A的CF端输出，然后经I/O口送入LPC2210进行集中处理。用LPC2210测量时，只需对每个电能计量芯片产生的脉冲进行计数，再乘以脉冲常数，即可测出各个用户所用的实际电量。