专利名称：一种电能量采集装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种采集装置，尤其是一种用于发电厂、变电站和大用户等 场合采集电度表数据并将数据上传给主站系统的电能量釆集装置。
技术背景现在的电能量采集装置的功能日益强大，装置对MCU的运行速度和功能要 求越来越高，用户对人机操作模块的简捷性、实用性要求也越来越高，但是，现 在电能量釆集装置在功能扩展时电路改动较大，甚至要更换MCU，周期长、费用 高、工作量大，人机操作模块一般有小尺寸的液晶显示器、简单按键，用户在配 置参数、更改设置和日常维护时操作繁烦，严重影响工作效率，目前，还未有好 的解决方案。 实用新型内容本实用新型的技术任务是针对上述现有技术中的不足提供一种电能量采集装 置，该电能量采集装置具有高性能的MCU,人机操作模块功能强大的特点。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是它包括CPU模块、人机操 作模块和电源模块，CPU模块分别通过人机操作模块接口和电源模块接口与人机 操作模块和电源模块相连;CPU模块包括MCU及外围芯片、人机操作模块接口 、 USB接口、音频接口、多口串行总线模块、脉冲采集处理模块、电子盘接口、扩 展模块接口、电源模块接口和网络、专线、GPRS/CDMA模块;MCU及外围芯片 分别与人机操作模块接口、 USB接口、音频接口、多口串行总线模块、脉冲采集 处理模块、电子盘接口、扩展模块接口、电源模块接口和网络、专线、GPRS/CDMA 模块相连，多口串行总线模块与智能表相连，脉冲釆集处理模块与脉冲表相连， 音频接口与音频设备相连，USB接口与鼠标、键盘、U盘相连，电子盘接口与电
子盘相连，网络、专线、GPRS/CDMA模块与主站系统相连，扩展模块接口与扩 展模块相连，电源模块接口与电源模块相连，人机操作模块接口与人机操作模块 相连。人机操作模块包括彩色液晶屏、触摸屏、按键、液晶屏控制线、触摸屏控制 线、按键控制线和CPU模块接口， CPU模块接口分别通过液晶控制线、触摸屏 控制线和控键控制线与彩色液晶屏、触摸屏和按键相连。电源模块包括多功能开关电源、交直流滤波模块、CPU模块接口、扩展接口 1和扩展接口 2， CPU模块接口分别与扩展接口 1、扩展接口 2和多功能开关电源 相连，多功能开关电源与交直流滤波模块相连，交直流滤波模块与AC220V和 DC220V相连。MCU采用Intel32位工业级嵌入式微控制器PXA270, MCU通过地址总线、数 据总线和外设总线跟各种外围芯片连接，外围芯片包括音频芯片、触摸屏驱动芯 片、UART、 USB接口、 LCD接口、 FLASH、 SDRAM、网络芯片、串口芯片、实时实钟 和CPLD，外设总线分别与音频芯片、触摸屏驱动芯片、UART、 USB接口、 LCD接 口相连，地址总线和数据总线分别与FLASH、 SDRAM、网络芯片、串口芯片、实时 实钟和CPLD相连。本实用新型的一种电能量采集装置和现有技术相比，具有以下突出的有益效 果不需要更换MCU,只通过装置预留的扩展接口设计扩展电路板即可实现装置 功能的扩充，大大降低了二次开发的时间和费用;人机操作界面友好，可以只使用 触摸屏对装置操作，也可以使用丰富的按键方便的操作，还可以通过USB接口的 键盘或鼠标操作，极大的方便了用户的使用。

附图1是本实用新型的原理结构图； 附图2是图1中所示的人机操作模块原理结构图； 附图3是图1中所示的电源模块原理结构图； 附图4是图1中所示的MCU及外围芯片连接关系图。
具体实施方式
参照说明书附图1、附图2、附图3和附图4对本实用新型的一种电能量采集 装置作以下详细地说明。本实用新型的一种电能量采集装置，其结构包括CPU模块、人机操作模块和 电源模块，CPU模块分别通过人机操作模块接口和电源模块接口与人机操作模块 和电源模块相连;CPU模块包括MCU及外围芯片、人机操作模块接口 、 USB接口 、 音频接口、多口串行总线模块、脉冲采集处理模块、电子盘接口、扩展模块接口、 电源模块接口和网络、专线、GPRS/CDMA模块;MCU及外围芯片分别与人机操 作模块接口、 USB接口、音频接口、多口串行总线模块、脉冲釆集处理模块、电 子盘接口、扩展模块接口、电源模块接口和网络、专线、GPRS/CDMA模块相连， 多口串行总线模块与智能表相连，脉冲采集处理模块与脉冲表相连，音频接口与 音频设备相连，USB接口与鼠标、键盘、U盘相连，电子盘接口与电子盘相连， 网络、专线、GPRS/CDMA模块与主站系统相连，扩展模块接口与扩展模块相连， 电源模块接口与电源模块相连，人机操作模块接口与人机操作模块相连。人机操作模块包括彩色液晶屏、触摸屏、按键、液晶屏控制线、触摸屏控制 线、按键控制线和CPU模块接口， CPU模块接口分别通过液晶控制线、触摸屏 控制线和控键控制线与彩色液晶屏、触摸屏和按键相连。电源模块包括多功能开关电源、交直流滤波模块、CPU模块接口、扩展接口 1和扩展接口 2， CPU模块接口分别与扩展接口 1、扩展接口 2和多功能开关电源 相连，多功能开关电源与交直流滤波模块相连，交直流滤波模块与AC220V和 DC220V相连。MCU采用Intel32位工业级嵌入式微控制器PXA270, MCU通过地址总线、数 据总线和外设总线跟各种外围芯片连接，外围芯片包括音频芯片、触摸屏驱动芯 片、UART、 USB接口、 LCD接口、 FLASH、 SDRAM、网络芯片、串口芯片、实时实钟 和CPLD，外设总线分别与音频芯片、触摸屏驱动芯片、UART、 USB接口、 LCD接 口相连，地址总线和数据总线分别与FLASH、 SDRAM、网络芯片、串口芯片、实时
实钟和CPLD相连。装置通过多串口总线模块和脉冲采集处理模块釆集智能表和脉冲表的数据， MCU将这些数据进行分析和处理重要数据存储在FLASH芯片中以保证掉电后数 据不丢失，需要备份的数据通过电子盘接口保存在电子盘中，临时数据保存在 SDRAM中。网络、专线和GPRS/CDMA (统称通讯模块)用于装置和远方的主站系统 通讯，当收到主站系统的请求命令时将相应的数据上传给主站，也可以以主动发 送的方式将上传。对装置的操作通过人机操作模块实现，如添加、删除或更改电 度表的参数设置，与主站的通讯参数设置，存储参数设置等；该模块通过人机操 作模块接口与CPU模块接口对接与CPU模块连接，用户可以通过触摸屏或按键操 作，也可以通过USB接口使用键盘或鼠标操作，驱动芯片SN74LVTH16245用于液 晶屏的控制，驱动芯片ADS784犯用于触摸屏的控制，彩色液晶屏用于显示操作界 面。装置的各种告警信息经MCU处理后，音频芯片经音频接口连接音频设备输出。 实时时钟给MCU提供时钟信号，保证装置掉电再重启时不必重新设置系统时间， 远方主站系统可以通过网络、专线和GPRS/CDMA经MCU设置实时时钟，以达到校 时的目的。另外，为减轻MCU的负担通过CPLD对网络芯片、串口芯片和实时时钟 进行片选管理，逻辑关系由CPLD的软件程序实现。扩展模块接口为4排标准的插针插座，其接线有MCU及其外围芯片的地址总 线、数据总线和各种电源接线。当装置需要采集的电度表数量增加时，可以根据 新增电度表的数量和类型设计扩展模块，将扩展模块插在标准的插针插座上即可， 而不需改变固有的电路。扩展接口1和扩展接口 2为2组标准的插针插座，通过 CPU模块接口与MCU及其外围芯片相连，用于对专线和GPRS/CDMA的扩展，通过 设计专线模块和无线(GPRS/CDMA)模块对通讯方式进行灵活配置。除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的己知技术。
权利要求1、一种电能量采集装置，其特征是包括CPU模块、人机操作模块和电源模块，CPU模块分别通过人机操作模块接口和电源模块接口与人机操作模块和电源模块相连；CPU模块包括MCU及外围芯片、人机操作模块接口、USB接口、音频接口、多口串行总线模块、脉冲采集处理模块、电子盘接口、扩展模块接口、电源模块接口和网络、专线、GPRS/CDMA模块；MCU及外围芯片分别与人机操作模块接口、USB接口、音频接口、多口串行总线模块、脉冲采集处理模块、电子盘接口、扩展模块接口、电源模块接口和网络、专线、GPRS/CDMA模块相连，多口串行总线模块与智能表相连，脉冲采集处理模块与脉冲表相连，音频接口与音频设备相连，USB接口与鼠标、键盘、U盘相连，电子盘接口与电子盘相连，网络、专线、GPRS/CDMA模块与主站系统相连，扩展模块接口与扩展模块相连，电源模块接口与电源模块相连，人机操作模块接口与人机操作模块相连。
2、 根据权利要求l所述的一种电能量采集装置，其特征是所述的人机操作 模块包括彩色液晶屏、触摸屏、按键、液晶屏控制线、触摸屏控制线、按键控制 线和CPU模块接口， CPU模块接口分别通过液晶控制线、触摸屏控制线和控键 控制线与彩色液晶屏、触摸屏和按键相连。
3、 根据权利要求l所述的一种电能量采集装置，其特征是所述的电源模块 包括多功能开关电源、交直流滤波模块、CPU模块接口、扩展接口 l和扩展接口 2， CPU模块接口分别与扩展接口 1、扩展接口2和多功能开关电源相连，多功能 开关电源与交直流滤波模块相连，交直流滤波模块与AC220V和DC220V相连。
4、 根据权利要求l所述的一种电能量采集装置，其特征是所述的MCU采用 Intel32位工业级嵌入式微控制器PXA270， MCU通过地址总线、数据总线和外设 总线跟各种外围芯片连接，外围芯片包括音频芯片、触摸屏驱动芯片、UART、 USB 接口、 LCD接口、 FLASH、 SDRAM、网络芯片、串口芯片、实时实钟和CPLD,外设 总线分别与音频芯片、触摸屏驱动芯片、UART、 USB接口、 LCD接口相连，地址总线和数据总线分别与FLASH、 SDRAM、网络芯片、串口芯片、实时实钟和CPLD相 连。
专利摘要本实用新型公开了一种电能量采集装置，属于采集装置，其结构包括CPU模块、人机操作模块和电源模块，CPU模块分别通过人机操作模块接口和电源模块接口与人机操作模块和电源模块相连；CPU模块包括MCU及外围芯片、人机操作模块接口、USB接口、音频接口、多口串行总线模块、脉冲采集处理模块、电子盘接口、扩展模块接口、电源模块接口和网络、专线、GPRS/CDMA模块，扩展模块接口与扩展模块相连，电源模块接口与电源模块相连，人机操作模块接口与人机操作模块相连。本实用新型的一种电能量采集装置具有高性能的MCU，人机操作模块功能强大的特点。
文档编号G01R22/00GK201215566SQ20082002547
公开日2009年4月1日 申请日期2008年7月14日 优先权日2008年7月14日
发明者孙晓峰, 张恩忠, 李小刚, 磊 王, 程艳磊, 赵世柏 申请人:山东鲁能慧通科技有限责任公司