【摘　要】　介紹了以Motorola公司的M68HC908LJ12高性能單片機為CPU的單相復費率電能表的硬、軟件設計和抗干擾設計。
??? 關鍵詞：復費率，M68HC908LJ12，電能表

1　引　言
　　隨著國民經濟的迅速發展和人民生活水平的不斷提高，用電矛盾越來越突出。1995年，我國全面實施分時電價，通過使用復費率電能表來促進電力資源的優化配置，穩定供電秩序，復費率電能表的性能和成本主要取決于單片機的選型。M68HC908LJ12是美國Motorola公司于2001年推出的高性能單片機，功能強大，用于開發復費率電能表，既能簡化電路設計、降低成本，又提高電路的抗干擾能力。
2　M68HC908LJ12單片機
　　M68HC08系列是一類Motorola高性能的8位單片機，具有速度高、功能強和價格低等特點。硬件結構與M6805，M146805級M68HC05兼容，而且功能更加豐富。其指令系統具有200多條指令和16種方式，最快指令周期僅為125ns，而乘法指令也僅需625ns。具有FLASH（閃速存儲器）的M68HC908系列的單片機，更能極大地方便應用系統的開發。M68HC908LJ12是帶有10位A／D和LCD驅動模塊的單片機，其主要特點有：
　　·最大總線頻率為8MHz（4．5～5．5V）、4MHz（2．7～3．3V）和1MHz（2．4～2．7V）內部總線頻率；
　　·12K FLASH閃速存儲器，具有在線編程和加密功能；
????? ·片內512K字節RAM；
????? ·多功能定時器接口TIM1和TIM2；
????? ·具有紅外功能的串行通信接口SCI；
??? ·CPU正常工作監視模塊COP；
????? ·電源電壓監視模塊LVI；
????? ·實時時鐘RTC；
????? ·串行外圍部件擴展接口SPI；
??? ·6路10位A／D；
　　·8個鍵盤輸入中斷。
3　單相復費率表的硬件組成
??? 復費率表由電量計量電路、CPU、液晶顯示、實時時鐘、通訊接口、電源等部分組成。硬件框圖見圖1。

3．1　電能計量部分
　　當前，電能計量部分一般采用專用的電量計量IC。其中美國AD公司的AD7755、CS5460等性價比較高，采用了上述IC后，電量計量的精度、可靠性及生產的調試、校表就得到了保證。本系統采用AD7755，由計量芯片產生計量脈沖，M68HC908LJ12對計量脈沖計數并根據當前的費率作相應處理。
3．2　液晶顯示部分
　　復費率電能表的顯示一般采用LCD液晶顯示器，M68HC908LJ12內帶LCD驅動模塊，從而節省了外掛的液晶驅動芯片。M68HC908LJ12的液晶驅動模塊的段數可選擇為26　4、27　3、27　1。采用動態驅動，1／3偏壓。
3．3　實時時鐘部分
　　時間是電能分時計量的基礎。當前應用較為廣泛的時鐘芯片有PCF8583、DS1302、4553等。本設計采用的DS1302是美國DALLAS公司推出的串行接口專用實時時鐘芯片。芯片內部有可編程的日歷時鐘和31字節的RAM，工作電壓范圍寬2．5V～5．5V，功耗低，在掉電后，可由電池供電工作10年以上。
3．4　處理器部分
　　處理器部分采用M68HC908LJ12，此單片機與其他系列的單片機實現的電路相比，外圍擴展電路極少。電能表中需要掉電不丟失內容的數據存儲器以往一般用EEPROM實現，M68HC908LJ12有12K FLASH閃速存儲器，具有在線編程和加密功能，可用作這種數據的存儲器。電能表常會遇到停電的情形，需要掉電檢測，一般外掛電壓檢測芯片，而M68HC908LJ12有LVI（低電壓檢測模塊），可實現對電源電壓的檢測，產生可設置的復位或中斷。電能表有紅外遙控電路，以實現快捷的抄表和參數設定，以往這部分電路需要專用紅外芯片來實現調制解調，M68HC908LJ12有紅外調制解調功能的串行接口SCI可直接驅動紅外發射和接收二極管。M68HC908LJ12內有KBI鍵盤輸入中斷，可方便地實現按鍵功能。
3．5　通訊接口部分
　　為了實現與抄表器和自動抄表系統之間的數據傳輸，在通訊接口部分設計了RS485接口和紅外通訊接口。其中485接口電路采用MAXIM3085。紅外通訊接口由于M68HC908LJ12內有紅外模塊的串行接口SCI，節省了外掛的紅外調制解調電路。
4　單相復費率表的軟件設計
　　單相復費率表的軟件主要是實現電量數據采集和處理，并通過紅外和485接口實現與抄表系統的數據交換。圖2為系統主程序框圖。
??? 主要模塊有功能如下：
　　·電量處理模塊的功能是由計量芯片提供計量脈沖，CPU對計量脈沖計數，結合當前時段和費率，累計用戶峰、平、谷各時段的實際用電量。
????? ·通訊模塊的功能是按照通訊規約實現與抄表器和抄表系統的可靠通訊。由抄表系統讀取用戶電量數據和設置時段、費率、地址等電表參數。
　　·顯示模塊的功能是顯示用戶的峰、平、谷、總電量及時間、上月電量等信息。

5　抗干擾設計
　　電能表系統中，干擾源主要是電網的電壓波動、閃電沖擊及變壓器所產生的電磁場等。眾所周知，集成化程度越高，分立元件越少，電路連線越簡潔的電路抗干擾能力越強。從上文可看出本設計的最大特點是集成化——除了計量、時鐘、485接口部分，其余的功能要求M68HC908LJ12的片內模塊均能完成。對于電網中突然掉電和突然上電會產生快速的瞬間脈沖群的現象，本設計在電源進線處使用了磁環，在CPU的電源端加了去耦電容。對于閃電沖擊產生的瞬間高壓，本設計使用了壓敏電阻吸收瞬間高壓沖擊。另外，系統充分利用M68HC908LJ12的片內COP模塊（硬件看門狗），監視CPU的工作情況，在程序陷入“死循環”時，產生復位。
　　在采取上述硬件抗干擾措施的同時，軟件抗干擾技術也不容忽視，對于計量脈沖判定和統計，一般采取數字濾波避免誤判。對于程序“走飛”，采用軟件冗余和“看門狗”技術。對于關鍵數據的改寫保護，可采用附加的條件判定。對于按鍵的去抖，采用重復檢測的方法。當然，軟件抗干擾技術和硬件抗干擾技術并不相互獨立，它們是相輔相成的。
6　結束語
　　本設計充分利用了內部的功能模塊，減少了外圍電路、降低了成本，同時提高了整機的可靠性，所設計的電能表在市場上很具競爭力。

1　王幸之等．單片機應用系統抗干擾技術．北京：北京航空航天大學出版社，2001