[发明专利]可编程的单相电能计量芯片开发装置

说明书

技术领域

本发明涉及芯片开发装置，特别涉及可编程的单相电能计量芯片开发装置。

背景技术

电能计量芯片作为电能计量的专用芯片，在电能管理仪器仪表中占有很大比例，其性能直接影响着电能管理的效率和科技水平。电能表是电力部门计费的依据，因而需保证其性能的稳定性、计量的准确性和可靠性。目前已有大量的电子式电能表在实际运行之中。电子式电能表的技术特性主要取决于电能计量芯片的特性，所以对电能表计量芯片进行研究，具有十分重要的经济价值和理论意义。

早期的电能计量芯片只有一个数据采集器，提供给单片机系统高、低频率的脉冲输出，单片机利用自身的计数器或定时器记取脉冲数。目前的电能计量芯片跟以前相比，在功能和性能上有了很大改进，不仅有数据采集功能，而且电能计量芯片对采集的数据进行了大量的加工和运算，直接给出了电能计量参数，比如有功功率(能量)、无功功率(能量)、视在功率(能量)、电压有效值、电流有效值、功率因数、频率等量值。此外，还能对电能计量芯片进行校正，比如有功校正、无功校正、电流增益校正、直流偏置校正、相位校正等。

对于电能计量芯片的开发测试历来是一个复杂的过程，不管是校表还是改变硬件上的布局布线，都是非常繁琐的。因此，现有技术中亟需一种可以允许用户在不改变外围电路的情况下，重复的修改芯片的设计，并测试修改之后的性能，能极大地简化电能计量芯片的开发设计及测试过程的开发装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可编程的单相电能计量芯片开发装置，可重复下载编程，允许用户在不改变外围电路的情况下，重复的修改芯片的设计，并测试修改之后的性能，极大地简化开发设计和测试过程，也大大降低了芯片的开发成本，同时具有很高的数据精度。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种可编程的单相电能计量芯片开发装置，包括：

第一模数转换器，用于对电表的电压输入信号进行模数转换；

第二模数转换器，用于对电表的电流输入信号进行模数转换；

可编程输入输出口，用于将现场可编程门阵列与外部连接；

现场可编程门阵列，与第一和第二模数转换器连接，用于根据第一模数转换器输出的电压采样信号、第二模数转换器输出的电流采样信号和用于校正计量精度的校表参数，计算电能计量参数，并生成电能脉冲通过可编程输入输出口输出；

单片机，与现场可编程门阵列连接，用于从该现场可编程们阵列内读取电能计量参数，并写入校表参数；

通信口，用于将单片机和外部的上位机连接，完成单片机和上位机之间的通信。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

以现场可编程门阵列实现电能计量芯片的功能，上位机通过单片机对现场可编程门阵列进行校正和控制，可重复下载编程，允许用户在不改变外围电路的情况下，重复的修改芯片的设计，并测试修改之后的性能，极大地简化开发设计和测试过程，也大大降低了芯片的开发成本，同时具有很高的数据精度。

进一步地，一般的单相电能计量芯片至少有两路输入，一路电表的电压输入信号，一路电表的电流输入信号，通过对电压、电流采样信号的处理完成基本的电能计量。为了实现电表的防窃电功能，再增加了一路电流输入信号，即电表的电流输出信号，通过比较两路电流输入信号的大小，可以判断是否存在窃电现象，并进行相应的处理。

进一步地，单片机作为控制芯片，可以通过通信口与外部的上位机进行通信，并且可以将上位机的读写命令发送至现场可编程门阵列，现场可编程门阵列返回相应的值给单片机，单片机又同时控制显示器的显示和存储器的存储。

进一步地，现场可编程门阵列可重复下载编程，可以很方便地修改芯片的设计，具有简单、快捷、高效等优点。

进一步地，单片机通过通信口和上位机相连，从而设计自动化的测试软件，极大地简化和缩短电能计量芯片的验证过程，可以完全实现和测试现有的单相电能计量芯片的功能。

附图说明

图1是本发明第一实施方式中一种可编程的单相电能计量芯片开发装置的结构示意图；

图2是本发明第二实施方式中一种可编程的单相电能计量芯片开发装置的结构示意图；

图3是本发明第三实施方式中一种可编程的单相电能计量芯片开发装置的结构示意图；

图4是本发明中现场可编程门阵列内电压或电流有效值的计算方法示意图；

图5是本发明中现场可编程门阵列内有功功率、脉冲和电能的计算方法示意图；

图6是本发明中现场可编程门阵列内无功功率、脉冲和电能的计算方法示意图。

具体实施方式