一種集成高精度實時時鐘的電能表制造技術

一種集成高精度實時時鐘的電能表，涉及一種電能表，包括有微處理器芯片、內部實時時鐘、逐次比較型A/D轉換器、溫度傳感器；MCU內部設有溫度傳感器，G1為晶體振蕩器，G1與MCU的15及16引腳相連接；C12和C13為晶體振蕩器的諧振電容，連接與G1與地之間；C14和C15為MCU的濾波電容，連接于MCU的第14引腳與地之間；智能卡接口符合ISO7816標準，直接與ESAM和IC卡相通；存儲電路和顯示電路通與MCU連接。通信與MCU直接連接。電能表在MCU內部建立溫度補償表，不需要外部總線操作，算法簡單，讀寫速度快，對溫度的補償更加快速，提高實時時鐘精度且只對MCU維持供電，因此更加節能環保。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種電能表，特別是涉及一種集成高精度實時時鐘的電能表。
技術介紹
在電力系統中，電能表的時鐘非常重要，如果時鐘走動不準確，首先給供電部門或者是用戶造成的是極大的經濟損失，對于分時計價的用戶更是如此，同時，時鐘不準確，如果是用戶惡意竄改，又將成為復雜的竊電問題。如何保證電能表時鐘精準度是智能電能表研發領域的重要課題。目前國內廣泛使用的智能電能表均帶有實時時鐘功能，現有技術是使用一個微處理芯片外加一顆專用實時時鐘芯片，電能表通過I2C總線從專用實時時鐘芯片讀取當前日期和時間。專用實時時鐘芯片內部具有溫度補償功能，自動根據外部溫度調節時鐘誤差。·雖然該方法具有設計簡單，時鐘精度高的優點，但也存在明顯的缺陷使用專用實時時鐘芯片，提高產品的整體成本；實時時鐘芯片及其外圍電路，增了線路板設計的復雜度，同時增加了線路板的面積，從而增加產品的整合成本；專用實時時鐘通常具有14個以上的引腳，連同外圍器件總計多大30個焊點以上，增加了生產成本；外圍電路復雜，不利于維修，增加了維修成本；專用實時時鐘芯片需要獨立電源供電，增加電能表的功耗。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種集成高精度實時時鐘的電能表，該電能表在MCU內部建立溫度補償表，不需要外部總線操作，算法簡單，讀寫速度快，對溫度的補償更加快速，提高實時時鐘精度且只對MCU維持供電，因此更加節能環保。本技術的目的是通過以下技術方案實現的一種集成高精度實時時鐘的電能表，包括有微處理器芯片、內部實時時鐘、逐次比較型A/D轉換器、溫度傳感器；其1 ^內部設有溫度傳感器，Gl為晶體振蕩器，頻率為32. 768KHz,Gl與MCU的15及16引腳相連接；C12和C13為晶體振蕩器的諧振電容，連接與Gl與地之間；C14和C15為MCU的濾波電容，連接于MCU的第14引腳與地之間；微處理器芯片具有智能卡接口、I2C、SPI、UART接口 ；計量芯片通過SPI總線與MCU連接，IC卡接口電路和安全認證電路通過智能卡接口與MCU直接連接，該智能卡接口符合IS07816標準，直接與ESAM和IC卡相通；存儲電路和顯示電路通過I2C總線與MCU連接；通信電路通過UART與MCU直接連接，按鍵電路通過MCU的IO引腳連接。所述的一種集成高精度實時時鐘的電能表，其所述溫度傳感器內置逐次比較型12位A/D轉換器。所述的一種集成高精度實時時鐘的電能表，其所述MCU外接有晶體振蕩器。本技術的優點與效果是(I)MCU內部集成實時時鐘、溫度檢測功能，降低產品成本；( 2 )外圍電路簡單，節約線路板面積，降低了生產成本和加工成本，維修簡單；(3)通過軟件算法對MCU內部時鐘溫度補償，對每一電能表逐一校準，實時時鐘精度高，在-45°C、75°C范圍內，時鐘誤差小于O. I秒/天，遠高于國家電網要求I秒/天；(4)在MCU內部建立溫度補償表，MCU從RAM讀取數據，并將數據寫入內部寄存器，不需要外部總線操作，算法簡單，讀寫速度快，對溫度的補償更加快速，提高實時時鐘精度；(5)只對MCU維持供電，電能表功耗低，更加節能環保。附圖說明圖I是本技術硬件結構框圖；圖2是本技術電路原理圖；圖3是晶振頻率隨溫度變化的誤差曲線。·具體實施方式以下結合附圖所示實施例對本技術進行詳細說明。本技術的高精度實時時鐘相關部分的硬件電路如圖2所示。圖中MCU為微處理器芯片，具有內部實時時鐘、逐次比較型A/D轉換器、溫度檢測溫度傳感器；G1為晶體振蕩器，頻率為32. 768KHz，Gl與MCU的15及16引腳相連接，為MCU提供低速晶體振蕩頻率，MCU依據Gl的振蕩頻率計算日期及時間；C12和C13為晶體振蕩器的諧振電容，連接與Gl與地之間；C14和C15為MCU的濾波電容，連接于MCU的第14引腳與地之間。實時時鐘補償方法如下MCU內部帶有溫度傳感器，通過內置逐次比較型12位A/D轉換器檢測當前環境溫度傳感器的電壓值，并通過軟件計算得到當前環境溫度，計算溫度的精度為± l°c。實時時鐘的精度只與32. 768KHZ晶體振蕩器相關，晶體振蕩器的頻率溫度特性曲線是以T. P為頂點的二次方程曲線，如圖3所示，頻率溫度特性的近似公式如下f _tem= βζΓ-Tif公式 I其中，盧為二次溫度系數，T為任意的溫度，Ti為頂點的溫度，Τ. P為頂點溫度。由于實際生產過程中制造工藝的原因，通過上面公式推導出的誤差曲線與實際測量的誤差曲線并不完全一致，通過大批量晶體振蕩器的檢測和計算，可以得出，實測頻率溫度曲線和通過公式I計算得出的曲線存在一定的誤差，因此在公式I的基礎上增加三次系數后，晶振頻率溫度曲線可用公式2表示/_iem = β(Τ-Tif + yx'T公式 2其中為三次系數，β為二次系數平力任意的溫度，71為頂點溫度。按照公式2計算可得，在各溫度下的晶體振蕩器的誤差，再依據各點的誤差計算得出各溫度點的補償值，并在程序中建立溫度補償表，在電能表運行時不需要進行復雜去處，直接通過一次查表算法即可得到某一溫度下的補償值。本技術的硬件電路結構如圖I所示，微處理器使用Rohm公司的ML610Q495芯片，該芯片具有內部實時時鐘及溫度檢測功能，并具有智能卡接口、I2C、SPI、UART等硬件接口。計量芯片通過SPI總線與MCU連接，IC卡接口電路和安全認證電路通過智能卡接口與MCU直接連接，該智能卡接口符合IS07816標準，可直接與ESAM和IC卡通信。存儲電路和顯示電路通過I2C總線與MCU連接。通信電路通過UART與MCU直接連接，按鍵電路通過MCU的IO引腳連接。MCU需要32. 768KHZ低速晶體振蕩器維持實時時鐘工作，所以需要外接一個32. 678KHz的晶體振蕩器，通常精度小于20ppm的晶體振蕩器可以很好的滿足實時時鐘的要求。電能表運行時，MCU通過A/D轉換器讀取電能表的當前溫度，并依據當前環境溫度通過查找溫度補償表，獲得實時時鐘的補償值，MCU將該值寫入溫度補償寄存器即可實現溫度的補償。以上所述僅為本技術的示例性實施例，凡在本技術的范圍下進行的等同替換或改進等，均應包含在本技術的保護范圍之內。權利要求1.一種集成高精度實時時鐘的電能表，包括有微處理器芯片、內部實時時鐘、逐次比較型A/D轉換器、溫度傳感器；其特征在于，MCU內部設有溫度傳感器，Gl為晶體振蕩器，頻率為32. 768KHz, Gl與MCU的15及16引腳相連接；C12和C13為晶體振蕩器的諧振電容，連接與Gl與地之間；C14和C15為MCU的濾波電容，連接于MCU的第14引腳與地之間；微處理器芯片具有智能卡接口、I2C、SPI、UART接口 ；計量芯片通過SPI總線與MCU連接，IC卡接口電路和安全認證電路通過智能卡接口與MCU直接連接，該智能卡接口符合IS07816標準，直接與ESAM和IC卡相通；存儲電路和顯示電路通過I2C總線與MCU連接；通信電路通過UART與MCU直接連接，按鍵電路通過MCU的IO引腳連接。2.根據權利要求I所述的一種集成高精度實時時鐘的電能表，其特征在于，所述溫度傳感器內置逐次比較型12位A/D轉換器。3.根據權利要求I所述的一種集成高精度實時時鐘的電能表,其特征在于,所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種集成高精度實時時鐘的電能表，包括有微處理器芯片、內部實時時鐘、逐次比較型A/D轉換器、溫度傳感器；其特征在于，MCU內部設有溫度傳感器，G1為晶體振蕩器，頻率為32.768KHz，G1與MCU的15及16引腳相連接；C12和C13為晶體振蕩器的諧振電容，連接與G1與地之間；C14和C15為MCU的濾波電容，連接于MCU的第14引腳與地之間；微處理器芯片具有智能卡接口、I2C、SPI、UART接口；計量芯片通過SPI總線與MCU連接，IC卡接口電路和安全認證電路通過智能卡接口與MCU直接連接，該智能卡接口符合ISO7816標準，直接與ESAM和IC卡相通；存儲電路和顯示電路通過I2C總線與MCU連接；通信電路通過UART與MCU直接連接，按鍵電路通過MCU的IO引腳連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王占元，張俊哲，雷玉霞，宋延林，
申請(專利權)人：沈陽時尚實業有限公司，
類型：實用新型
國別省市：