0 引言
在電力資源費(fèi)用的收取方面，電力部門希望采取分時(shí)計(jì)費(fèi)的用電制度，即在高峰期用電，將電費(fèi)單價(jià)提高；低峰期用電，將電費(fèi)單價(jià)降低，這是一種采用經(jīng)濟(jì)杠桿方式來引導(dǎo)人們盡量避開高峰期用電的一種有效的辦法。
該方法對(duì)于解決用電負(fù)荷量不平衡問題，充分發(fā)揮現(xiàn)有的發(fā)電能力，可以起到相當(dāng)重要的作用。分時(shí)計(jì)費(fèi)智能電度表正是適應(yīng)分時(shí)計(jì)費(fèi)用電制度的一種新穎的單片機(jī)化智能電能計(jì)量產(chǎn)品。它既保留了原有三相/單相電度表的主要功能，又增加了分時(shí)計(jì)算用電量和電費(fèi)的功能。因此，它既適用于當(dāng)前，更適用于未來。
1 智能分時(shí)計(jì)費(fèi)電度表的結(jié)構(gòu)原理
本智能電度表在保持現(xiàn)行三相/單相電度表作為電量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，僅僅通過在表盤上打一個(gè)很小的光電檢測孔，從而使表盤每轉(zhuǎn)一圈都給出一個(gè)脈沖信號(hào)，然后經(jīng)過放大和整形后，將此脈沖信號(hào)作為單片機(jī)外部計(jì)數(shù)脈沖的輸入信號(hào)。
一般情況下，該智能分時(shí)計(jì)費(fèi)電度表可以由兩部分組成。第一部分是原有的三相/單相電度表，該部分仍可單獨(dú)作為電量計(jì)量系統(tǒng)使用，也就是說，表盤每轉(zhuǎn)一圈，經(jīng)過齒輪傳動(dòng)，由機(jī)械式計(jì)數(shù)器顯示出用電度數(shù)，這一原有的功能保持不變；第二部分是新增加的單片機(jī)系統(tǒng)，主要是將表盤所轉(zhuǎn)圈數(shù)這一信號(hào)，以計(jì)數(shù)脈沖的形式由T0輸入，然后根據(jù)定時(shí)計(jì)費(fèi)用電制度的規(guī)定，對(duì)這一信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚瑥亩o出用戶各用量計(jì)費(fèi)期的用電度數(shù)，再按分時(shí)計(jì)費(fèi)價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)直接算出用戶的電費(fèi)。分時(shí)計(jì)費(fèi)智能電度表的設(shè)計(jì)原理結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2 分時(shí)計(jì)費(fèi)的實(shí)現(xiàn)
利用這種智能電度表對(duì)用電度數(shù)進(jìn)行記錄是很容易實(shí)現(xiàn)的，它的技術(shù)難點(diǎn)在于將用電度數(shù)按不同的計(jì)費(fèi)期(高、中、低峰期)分開，以便分別乘上不同的單價(jià)后求出用戶總的電費(fèi)。解決這一難題的關(guān)鍵在于，要有一個(gè)絕對(duì)的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。
本設(shè)計(jì)使用一片可編程定時(shí)器來作為智能電度表的時(shí)間基準(zhǔn)。所謂"絕對(duì)的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)"，指的是，即使在停電的情況下，電度表不轉(zhuǎn)，無脈沖信號(hào)給出，定時(shí)器也必須照常運(yùn)轉(zhuǎn)。否則，如果停上幾小時(shí)的電，定時(shí)器也跟著停止幾小時(shí)不工作的話，將可能把低峰期誤認(rèn)為高峰期……，從而打亂整個(gè)分時(shí)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。由于停電是經(jīng)常發(fā)生的，所以實(shí)用的分時(shí)計(jì)費(fèi)智能電度表必須帶有備用電源。 停電期間，智能電度表的處理過程是這樣的：當(dāng)檢測到即將發(fā)生斷電信號(hào)時(shí)，可通過INT1中斷單片機(jī)，在其中斷服務(wù)子程序中置位PCON的IDL位，使單片機(jī)進(jìn)入空閑操作狀態(tài)，同時(shí)接入備用電源。再將備用電源切換到外部定時(shí)器上，使定時(shí)器不停止工作。而在停電期間，如果設(shè)定的定時(shí)時(shí)間已到，即某個(gè)計(jì)費(fèi)期到，定時(shí)器INT0將發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，由于INT0編程為高優(yōu)先級(jí)中斷，INT1為低優(yōu)先級(jí)中斷，因此，并在INT1的中斷期間，仍能響應(yīng)INT0的中斷請(qǐng)求，使單片機(jī)結(jié)束空閑操作狀態(tài)，在INT0的中斷服務(wù)子程序中結(jié)算某個(gè)計(jì)費(fèi)期的電費(fèi)。所以，利用單片機(jī)的空閑操作狀態(tài)，一方面可在停電期間減少備用電源的消耗；另方面，結(jié)算電費(fèi)的工作也可以照常進(jìn)行，而不受絲毫的影響。計(jì)算結(jié)束后，仍可使單片機(jī)回到空閑操作狀態(tài)，并等待電網(wǎng)電壓的恢復(fù)。
為了區(qū)分高、中、低峰3段不同的計(jì)費(fèi)期，可在INT0的中斷服務(wù)子程序中設(shè)置一個(gè)可移位的標(biāo)志，每次中斷移位一次，3次為一循環(huán)，即移位3次后返回初值位置。這樣，由標(biāo)志所在的位置，就可判斷出系統(tǒng)處于哪段計(jì)費(fèi)期，從而轉(zhuǎn)入相應(yīng)的電費(fèi)結(jié)算子程序。
3 新型智能電度表的主要功能
一天中的高、中、低峰3段不同計(jì)費(fèi)期的起止時(shí)間以及各段的電費(fèi)單價(jià)，可由供電部門在安裝并啟用智能電度表時(shí)，通過鍵盤輸入，然后加封。在智能電度表工作期間，該表應(yīng)具有如下主要功能：
(1)可由原有三相/單相電度表顯示用戶累計(jì)用電度數(shù)；
(2)通過單片機(jī)系統(tǒng)的LED顯示器，可按需要顯示各段累計(jì)用電量、總的累計(jì)用電量、各段累計(jì)電費(fèi)、總的累計(jì)電費(fèi)；
(3)可按需要打印各種數(shù)據(jù)；
(4)可以查詢當(dāng)天各段時(shí)間內(nèi)的用電量和電費(fèi)；
(5)帶有備用電源，可以自動(dòng)切換。
(6)可按需要將上述各種數(shù)據(jù)從串行口發(fā)送出去，然后通過有線/無線數(shù)傳機(jī)傳送到供電部門的中心控制室，使供電部門能隨時(shí)了解各有關(guān)單位的用電和電費(fèi)結(jié)算情況；
(7)供電部門按月收取電費(fèi)后，可通過清零按鈕將上述量清除，并重新開始累計(jì)；
(8)對(duì)于限額用電單位，供電部門可預(yù)置用電限量，并有超額報(bào)警和超額部分加倍計(jì)費(fèi)功能。
4 結(jié)束語
本文根據(jù)分時(shí)用電計(jì)費(fèi)制度，并通過單片機(jī)系統(tǒng)和絕對(duì)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，提出了一種基于單片機(jī)的分時(shí)計(jì)費(fèi)智能電度表的設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)分析了系統(tǒng)中分時(shí)計(jì)費(fèi)的實(shí)現(xiàn)方案。
