恩智浦半導(dǎo)體產(chǎn)品在電表領(lǐng)域中的應(yīng)用

電子式電表概述

電子式電表是通過(guò)電子計(jì)量設(shè)備，為個(gè)人家庭、工業(yè)和商用住宅提供用電結(jié)算的儀表，原有傳統(tǒng)結(jié)算儀表使用機(jī)電計(jì)量設(shè)備。除電表外，此項(xiàng)技術(shù)也可以用于水表和煤氣表，并實(shí)現(xiàn)三表合一。

電子式電表或自動(dòng)抄表系統(tǒng)（AMR）可通過(guò)無(wú)線連接（如ISM RF鏈路、蜂窩網(wǎng)絡(luò)等）或有線連接（如電話線或電力線）讀取用戶的用電量數(shù)據(jù)。通過(guò)高級(jí)電表架構(gòu)（AMI，Advanced Metering Infrastructure），自動(dòng)抄表系統(tǒng)（AMR）可擴(kuò)展出更多復(fù)雜的應(yīng)用，如分析和管理系統(tǒng)，與客戶端的通信等。

目前在電表中使用的主要網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)包括移動(dòng)無(wú)線電、固定無(wú)線電、撥入電話、播出電話、電力線載波通信、寬帶以及Internet等。

從圖1中可以看出，一個(gè)電子式電表的最小系統(tǒng)至少包括了前端模擬部分、電量存儲(chǔ)芯片、微控制器、顯示設(shè)備、實(shí)時(shí)時(shí)鐘以及通信接口設(shè)備。前端模擬部分是用來(lái)進(jìn)行電量計(jì)量，其結(jié)果存儲(chǔ)在由Flash或EEPROM組成的存儲(chǔ)器中。在這個(gè)最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，用戶可以根據(jù)需要增加必要的接口，如網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)接口UART、USB，以及無(wú)線連接的Bluetooth、UWB、ZigBee以及非接觸式的智能卡等。此外，還具有邏輯管理和低功耗電源部件。

個(gè)人家庭中多用單相220電表，電流量較小。小區(qū)或家庭中更復(fù)雜的電能信息收集則使用單相多功能電表，可實(shí)現(xiàn)集中抄表功能。三相電表多用于工業(yè)或商業(yè)環(huán)境，針對(duì)380V的三相電壓。針對(duì)不同的應(yīng)用需求，NXP公司開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的控制芯片，如LPC931/936和LPC9401/9408用于單相電表中，基于8位微控制器，成本較低?；诘统杀続RM7的LPC210x兼有ARM7架構(gòu)高速度和51微控制器的成本優(yōu)勢(shì)，具有豐富的接口，適用于單相多功能電表。而LPC23xx/24xx則適用于三相電表中構(gòu)造復(fù)雜的電表系統(tǒng)。

LPC900系列微控制器采用了80C51內(nèi)核，主頻6倍于標(biāo)準(zhǔn)的51器件，采用3V低功耗工藝，集成可用作EEPROM的1kB~8kB的Flash，頁(yè)編程/擦除時(shí)間為2ms。最大數(shù)據(jù)EEPROM達(dá)到512字節(jié)，具有128~768字節(jié)的SRAM。同時(shí)外設(shè)資源豐富，具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘、看門(mén)狗、增強(qiáng)型UART、SPI、I 2 C以及比較/捕獲單元，具有10位ADC/DAC，配置了LCD驅(qū)動(dòng)器接口等。它的工作電壓為2.4~3.6V。LPC900系列的主要特性是片上集成多種資源，有效降低系統(tǒng)成本，其Flash存儲(chǔ)器可擴(kuò)展，產(chǎn)品以系列劃分，便于軟件移植。

LPC2000系列ARM7微控制器則具有極高的性價(jià)比，采用了ARM7TDMI-S內(nèi)核，具有三級(jí)流水線和馮