專利名稱：一種電能表計數(shù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種計數(shù)器電路，尤其涉及一種電能表計數(shù)器。
背景技術(shù)：
目前計數(shù)器已經(jīng)成為單片機最普通的配置，而且結(jié)構(gòu)和功能也越來越復(fù)雜，計數(shù) 器主要完成定時、計數(shù)、捕捉、P麗等功能。 盡管普通單片機的計數(shù)器能完成大部分的功能，但在處理基于電能表的計量信號 時這些計數(shù)器的結(jié)構(gòu)還是不能很好的滿足對信號的計數(shù)分頻、平均頻率、瞬時功率的處理 要求。 使用現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)有兩種方法1，使用外部通用電路或可編程器件實現(xiàn)，此方法 硬件成本高、電路復(fù)雜、系統(tǒng)可靠性下降；2，用現(xiàn)有的單片機配合復(fù)雜的軟件實現(xiàn)，此方法 由于需要復(fù)雜的軟件控制，導(dǎo)致整個系統(tǒng)實時性和靈活性欠佳，系統(tǒng)工作可靠性下降。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種電能表計數(shù)器，該電路能對計量信號進(jìn)行計數(shù)分 頻，平均頻率和瞬時功率的處理。本實用新型完全使用硬件實現(xiàn)，實施性好，而且電路結(jié)構(gòu) 簡單，整體可靠性能高。本實用新型還可以完成通用計數(shù)的功能，具有較好的通用性。 為了達(dá)到上述目的，本實用新型提供一種電能表計數(shù)器，包括第一信號處理電路， 第二信號處理電路，瞬時功率比較器和雙路選擇器； 所述的第一信號處理電路的輸入端與計量電路連接，接收計量電路的輸出信號； 第一信號處理電路的輸出端分別連接瞬時功率比較器和雙路選擇器； 所述的第二信號處理電路的輸入端與計量電路連接，接收計量電路的輸出信號； 第二信號處理電路的輸出端分別連接瞬時功率比較器和雙路選擇器； 所述的瞬時功率比較器的輸出端連接雙路選擇器的控制端； 所述的雙路選擇器的輸出端連接下一級計數(shù)電路。 上述的電能表計數(shù)器，其中，所述的第一信號處理電路包括第一計數(shù)器，第二計數(shù) 器和第三計數(shù)器； 所述的第一計數(shù)器的輸入端連接計量電路，接收計量電路的輸出信號；第一計數(shù) 器的輸出端連接雙路選擇器的輸入端； 所述的第二計數(shù)器的輸入端連接計量電路，接收計量電路的輸出信號；第二計數(shù) 器的輸入端還接收一個精確時間信號； 所述的第三計數(shù)器的輸入端連接計量電路，接收計量電路的輸出信號；第三計數(shù)
器的輸入端還接收一個高頻信號，第三計數(shù)器的輸出端連接瞬時功率比較器。 上述的電能表計數(shù)器，其中，所述的第二信號處理電路包括第四計數(shù)器，第五計數(shù)
器和第六計數(shù)器； 所述的第四計數(shù)器的輸入端連接計量電路，接收計量電路的輸出信號；第四計數(shù)器的輸出端連接雙路選擇器的輸入端； 所述的第五計數(shù)器的輸入端連接計量電路，接收計量電路的輸出信號；第五計數(shù) 器的輸入端還接收一個精確時間信號； 所述的第六計數(shù)器的輸入端連接計量電路，接收計量電路的輸出信號；第六計數(shù)
器的輸入端還接收一個高頻信號，第六計數(shù)器的輸出端連接瞬時功率比較器。 上述的電能表計數(shù)器，其中，所述的第一計數(shù)器包括計數(shù)器，比較寄存器，數(shù)字比
較器； 所述的計數(shù)器的輸入端連接計量電路，其輸出端分別連接數(shù)字比較器的輸入端和 數(shù)字比較器的輸出端； 所述的比較寄存器的輸出端連接數(shù)字比較器的輸入端； 所述的數(shù)字比較器的輸出端連接雙路選擇器的輸入端。 上述的電能表計數(shù)器，其中，所述的第二計數(shù)器包括計數(shù)器，鎖存器，捕捉寄存 器； 所述的計數(shù)器的輸入端連接計量電路，其輸出端連接鎖存器的輸入端； 所述的鎖存器的輸入端還接收一個精確時間信號，其輸出端連接捕捉寄存器的輸入端。 上述的電能表計數(shù)器，其中，所述的第三計數(shù)器包括計數(shù)器，鎖存器，捕捉寄存 器； 所述的計數(shù)器的輸入端接收一個高頻信號，其輸出端連接鎖存器的輸入端； 所述的鎖存器的輸入端還連接計量電路，其輸出端連接捕捉寄存器； 所述的捕捉寄存器的輸出端連接瞬時功率比較器的輸入端。 上述的電能表計數(shù)器，其中，所述的第四計數(shù)器包括計數(shù)器，比較寄存器，數(shù)字比 較器； 所述的計數(shù)器的輸入端連接計量電路，其輸出端分別連接數(shù)字比較器的輸入端和 數(shù)字比較器的輸出端； 所述的比較寄存器的輸出端連接數(shù)字比較器的輸入端； 所述的數(shù)字比較器的輸出端連接雙路選擇器的輸入端。 上述的電能表計數(shù)器，其中，所述的第五計數(shù)器包括計數(shù)器，鎖存器，捕捉寄存 器； 所述的計數(shù)器的輸入端連接計量電路，其輸出端連接鎖存器的輸入端； 所述的鎖存器的輸入端還接收一個精確時間信號，其輸出端連接捕捉寄存器的輸入端。 上述的電能表計數(shù)器，其中，所述的第六計數(shù)器包括計數(shù)器，鎖存器，捕捉寄存 器； 所述的計數(shù)器的輸入端接收一個高頻信號，其輸出端連接鎖存器的輸入端； 所述的鎖存器的輸入端還連接計量電路，其輸出端連接捕捉寄存器； 所述的捕捉寄存器的輸出端連接瞬時功率比較器的輸入端。 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和積極效果，本實用新型由于設(shè)有第 一計數(shù)器，因此能完成對計量信號進(jìn)行計數(shù)分頻處理；由于設(shè)有第二計數(shù)器，因此能計算計量信號的平均頻率；由于設(shè)有第三計數(shù)器，因此能計算計量信號的瞬時功率；各個計數(shù)器 還可以完成通用計數(shù)功能，使本實用新型具有較好的通用性。

圖1為本實用新型提供的電能表計數(shù)器的電路框圖； 圖2為本實用新型提供的電能表計數(shù)器的輸入信號波形圖； 圖3為本實用新型提供的電能表計數(shù)器的具體實施例的電路原理圖。
具體實施方式如圖1和圖3所示，為本實用新型一種較好的實施例，其中包括第一信號處理電路 IO，第二信號處理電路20，瞬時功率比較器30和雙路選擇器40 ; 所述的第一信號處理電路IO包括第一計數(shù)器ll，第二計數(shù)器12和第三計數(shù)器
13 ; 所述的第一計數(shù)器11包括計數(shù)器111，比較寄存器112，數(shù)字比較器113 ; 所述的計數(shù)器111的輸入端連接計量電路，其輸出端分別連接數(shù)字比較器113的
輸入端和數(shù)字比較器113的輸出端； 所述的比較寄存器112的輸出端連接數(shù)字比較器113的輸入端； 所述的數(shù)字比較器113的輸出端連接雙路選擇器40的輸入端。 所述的第二計數(shù)器12包括計數(shù)器121，鎖存器122，捕捉寄存器123 ; 所述的計數(shù)器121的輸入端連接計量電路，其輸出端連接鎖存器122的輸入端； 所述的鎖存器122的輸入端還接收一個精確時間信號，其輸出端連接捕捉寄存器
123的輸入端。 所述的第三計數(shù)器13包括計數(shù)器131，鎖存器132，捕捉寄存器133 ; 所述的計數(shù)器131的輸入端接收一個高頻信號，其輸出端連接鎖存器132的輸入
丄山
順； 所述的鎖存器132的輸入端還連接計量電路，其輸出端連接捕捉寄存器133 ; 所述的捕捉寄存器133的輸出端連接瞬時功率比較器30的輸入端。 所述的第二信號處理電路20包括第四計數(shù)器21，第五計數(shù)器22和第六計數(shù)器
23 ; 所述的第四計數(shù)器21包括計數(shù)器211，比較寄存器212，數(shù)字比較器213 ; 所述的計數(shù)器211的輸入端連接計量電路，其輸出端分別連接數(shù)字比較器213的
輸入端和數(shù)字比較器213的輸出端； 所述的比較寄存器212的輸出端連接數(shù)字比較器213的輸入端； 所述的數(shù)字比較器213的輸出端連接雙路選擇器40的輸入端。 所述的第五計數(shù)器22包括計數(shù)器221，鎖存器222，捕捉寄存器223 ; 所述的計數(shù)器221的輸入端連接計量電路，其輸出端連接鎖存器222的輸入端； 所述的鎖存器222的輸入端還接收一個精確時間信號，其輸出端連接捕捉寄存器
223的輸入端。 所述的第六計數(shù)器23包括計數(shù)器231，鎖存器232，捕捉寄存器233 ;[0067] 所述的計數(shù)器231的輸入端接收一個高頻信號，其輸出端連接鎖存器232的輸入
丄山
順； 所述的鎖存器232的輸入端還連接計量電路，其輸出端連接捕捉寄存器233 ; 所述的捕捉寄存器233的輸出端連接瞬時功率比較器30的輸入端。 所述的瞬時功率比較器30的輸出端連接雙路選擇器40的控制端； 所述的雙路選擇器40的輸出端連接下一級計數(shù)電路。 圖2所示為電路的輸入信號A，信號B的波形圖。本實用新型電能表計數(shù)器的電路 工作原理是 第一信號處理電路10的第一計數(shù)器11為輸入信號A的計數(shù)分頻電路，計數(shù)器111 對輸入的信號A自由加法計數(shù)，比較寄存器112為設(shè)定的分頻值，數(shù)字比較器113監(jiān)視計數(shù) 器111和比較寄存器112的值，當(dāng)計數(shù)器111計數(shù)至與比較寄存器112的值相等時，數(shù)字比 較器113輸出比較匹配信號，并將該信號送至雙路選擇器40 ; 第二計數(shù)器12為輸入信號A通道平均頻率的處理電路，計數(shù)器121以A通道的輸 入信號為計數(shù)源自由計數(shù)，若計數(shù)值超過16位寬度(65535)則產(chǎn)生計數(shù)溢出信號A20V，在 每個"精確時間信號"的上沿將計數(shù)器121的值通過鎖存器122鎖存至捕捉寄存器123，綜 合相鄰兩次的捕捉結(jié)果將兩次得到的結(jié)果結(jié)合第二計數(shù)器12的溢出信號A20V，得到在"精 確時間"內(nèi)的脈沖數(shù)，得到平均頻率； 第三計數(shù)器13為A通道瞬時頻率處理電路，計數(shù)器131以"高頻信號"(該信號頻 率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于A通道的輸入信號頻率)為計數(shù)源進(jìn)行計數(shù)，若計數(shù)器131計數(shù)值超過16位寬 度(65535)則產(chǎn)生計數(shù)溢出信號A30V，在每個A通道輸入信號的上沿將計數(shù)器131的值通 過鎖存器132將131的計數(shù)值鎖存至捕捉寄存器133，將相鄰兩次的捕捉結(jié)果結(jié)合第三計數(shù) 器13溢出信號A30V，得到每個A通道輸入信號周期內(nèi)的脈沖數(shù)，得到瞬時功率； 同理，第二信號處理電路20的第四計數(shù)器21、第五計數(shù)器22、第六計數(shù)器23與第 一計數(shù)器11、第二計數(shù)器12、第三計數(shù)器13的工作方式相同。 瞬時功率比較器30根據(jù)第三計數(shù)器13和第六計數(shù)器23得到的捕捉值進(jìn)行比較， 如果捕捉寄存器133的值大于捕捉寄存器233的值，則說明A路的瞬時功率大于B路，此時 將雙路選擇器開關(guān)切換至A通道；反之雙路選擇開關(guān)切換至B通道。 上述技術(shù)方案中的第一計數(shù)器和第四計數(shù)器，用于完成對計量信號進(jìn)行計數(shù)分頻 處理；第二計數(shù)器和第五計數(shù)器用于計算計量信號的平均頻率；第三計數(shù)器和第六計數(shù)器 用于計算計量信號的瞬時功率。各個計數(shù)器還可以完成通用計數(shù)功能，使本實用新型具有 較好的通用性。本實用新型完全使用硬件實現(xiàn)，實時性好，而且電路結(jié)構(gòu)簡單，整體可靠性 能高。本實用新型還可以完成通用計數(shù)的功能，具有較好的通用性。 盡管本實用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上 述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本實用新型的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于 本實用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)由所附 的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求一種電能表計數(shù)器，其特征在于包括第一信號處理電路(10)，第二信號處理電路(20)，瞬時功率比較器(30)和雙路選擇器(40)；所述的第一信號處理電路(10)的輸入端與計量電路連接，接收計量電路的輸出信號；第一信號處理電路(10)的輸出端分別連接瞬時功率比較器(30)和雙路選擇器(40)；所述的第二信號處理電路(20)的輸入端與計量電路連接，接收計量電路的輸出信號；第二信號處理電路(20)的輸出端分別連接瞬時功率比較器(30)和雙路選擇器(40)；所述的瞬時功率比較器(30)的輸出端連接雙路選擇器(40)的控制端；所述的雙路選擇器(40)的輸出端連接下一級計數(shù)電路。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種電能表計數(shù)器，其特征在于所述的第一信號處理電路(10)包括第一計數(shù)器(ll)，第二計數(shù)器(12)和第三計數(shù)器(13);所述的第一計數(shù)器(11)的輸入端連接計量電路，接收計量電路的輸出信號；第一計數(shù)器(11)的輸出端連接雙路選擇器(40)的輸入端；所述的第二計數(shù)器(12)的輸入端連接計量電路，接收計量電路的輸出信號；第二計數(shù) 器(12)的輸入端還接收一個精確時間信號；所述的第三計數(shù)器(13)的輸入端連接計量電路，接收計量電路的輸出信號；第三計數(shù)器(13)的輸入端還接收一個高頻信號，第三計數(shù)器(13)的輸出端連接瞬時功率比較器 (30)。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種電能表計數(shù)器，其特征在于所述的第二信號處理電路(20)包括第四計數(shù)器(21)，第五計數(shù)器(22)和第六計數(shù)器 (23);所述的第四計數(shù)器(21)的輸入端連接計量電路，接收計量電路的輸出信號；第四計數(shù) 器(21)的輸出端連接雙路選擇器(40)的輸入端；所述的第五計數(shù)器(22)的輸入端連接計量電路，接收計量電路的輸出信號；第五計數(shù) 器(22)的輸入端還接收一個精確時間信號；所述的第六計數(shù)器(23)的輸入端連接計量電路，接收計量電路的輸出信號；第六計數(shù)器(23)的輸入端還接收一個高頻信號，第六計數(shù)器(23)的輸出端連接瞬時功率比較器 (30)。
4. 如權(quán)利要求2所述的一種電能表計數(shù)器，其特征在于所述的第一計數(shù)器(11)包括計數(shù)器(lll)，比較寄存器(112)，數(shù)字比較器(113);所述的計數(shù)器(111)的輸入端連接計量電路，其輸出端分別連接數(shù)字比較器(113)的輸入端和數(shù)字比較器(113)的輸出端；所述的比較寄存器(112)的輸出端連接數(shù)字比較器(113)的輸入端；所述的數(shù)字比較器(113)的輸出端連接雙路選擇器(40)的輸入端。
5. 如權(quán)利要求2所述的一種電能表計數(shù)器，其特征在于所述的第二計數(shù)器(12)包括計數(shù)器(121)，鎖存器(122)，捕捉寄存器(123); 所述的計數(shù)器(121)的輸入端連接計量電路，其輸出端連接鎖存器(122)的輸入端； 所述的鎖存器(122)的輸入端還接收一個精確時間信號，其輸出端連接捕捉寄存器 (123)的輸入端。
6. 如權(quán)利要求2所述的一種電能表計數(shù)器，其特征在于所述的第三計數(shù)器(13)包括計數(shù)器(131)，鎖存器(132)，捕捉寄存器(133); 所述的計數(shù)器(131)的輸入端接收一個高頻信號，其輸出端連接鎖存器(132)的輸入丄山順；所述的鎖存器(132)的輸入端還連接計量電路，其輸出端連接捕捉寄存器(133); 所述的捕捉寄存器(133)的輸出端連接瞬時功率比較器(30)的輸入端。
7. 如權(quán)利要求3所述的一種電能表計數(shù)器，其特征在于所述的第四計數(shù)器(21)包括計數(shù)器(211)，比較寄存器(212)，數(shù)字比較器(213); 所述的計數(shù)器(211)的輸入端連接計量電路，其輸出端分別連接數(shù)字比較器(213)的 輸入端和數(shù)字比較器(213)的輸出端；所述的比較寄存器(212)的輸出端連接數(shù)字比較器(213)的輸入端； 所述的數(shù)字比較器(213)的輸出端連接雙路選擇器(40)的輸入端。
8. 如權(quán)利要求3所述的一種電能表計數(shù)器，其特征在于 所述的第五計數(shù)器(22)包括計數(shù)器(221)，鎖存器(222)，捕捉寄存器(223); 所述的計數(shù)器(221)的輸入端連接計量電路，其輸出端連接鎖存器(222)的輸入端； 所述的鎖存器(222)的輸入端還接收一個精確時間信號，其輸出端連接捕捉寄存器(223)的輸入端。
9. 如權(quán)利要求3所述的一種電能表計數(shù)器，其特征在于 所述的第六計數(shù)器(23)包括計數(shù)器(231)，鎖存器(232)，捕捉寄存器(233); 所述的計數(shù)器(231)的輸入端接收一個高頻信號，其輸出端連接鎖存器(232)的輸入丄山順；所述的鎖存器(232)的輸入端還連接計量電路，其輸出端連接捕捉寄存器(233); 所述的捕捉寄存器(233)的輸出端連接瞬時功率比較器(30)的輸入端。
專利摘要本實用新型是一種電能表計數(shù)器，包括第一信號處理電路，第二信號處理電路，瞬時功率比較器和雙路選擇器；第一信號處理電路的輸入端與計量電路連接，接收計量電路的輸出信號；第一信號處理電路的輸出端分別連接瞬時功率比較器和雙路選擇器；第二信號處理電路的輸入端與計量電路連接，接收計量電路的輸出信號；第二信號處理電路的輸出端分別連接瞬時功率比較器和雙路選擇器；瞬時功率比較器的輸出端連接雙路選擇器的控制端；雙路選擇器的輸出端連接下一級計數(shù)電路。該電路能對計量信號進(jìn)行計數(shù)分頻，平均頻率和瞬時功率的處理，完全使用硬件實現(xiàn)，實時性好，電路結(jié)構(gòu)簡單，整體可靠性能高，還可以完成通用計數(shù)的功能，具有較好的通用性。
文檔編號G01R21/133GK201464552SQ20092007495
公開日2010年5月12日 申請日期2009年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月21日
發(fā)明者孟祥旺, 安揚, 梁磊, 翟金剛, 黃德剛 申請人:上海復(fù)旦微電子股份有限公司