电能表，于普通人而言，是每个月一次的缴费数字；于初入行的人而言，是几个元器材、零部件的组合；而关于资深的电表工程师而言，这则是一场牵一发而动全身的修行。一款电表的研制过程中，除了对技能人员自身的技能阅历累积要求高外，还需求倾泻更多的恒心和意志。本文将以ADE7755芯片规划单相复费率电能表为例，为读者揭开电表研制的奥秘面纱。
当企业决议研制一款新电表，拿到一份客户的技能规格书的时分，第一步是做什么呢？是找计划公司规划计划？找供货商选器材？这些都不是。这儿需求要点阐明的一点是，没有哪一个大的厂商会乐意彻底投入阅历去研制一款全新的表型，全新产品不只研制周期长，人员精力投入大，出资本钱高，并且危险很大。企业的利益趋向决议了它们不会做这种高出资高危险的作业。一切的产品研制都是依据现有产品，在现有产品上做改动。所以，当工程师拿到一分新产品的技能规格书的时分，第一步要做的是细心地阅览规格书的每一条功用要求，并且与现有的产品做比较，找出与新产品最类似的产品——即最适合进行改造的现有表型，下一步便是依据每一条不同的功用要求拟定改善开始计划。了解改善中硬件需求做什么，软件需求做什么，哪些元器材需求代替替换。下一步则是针对需求替换的元器材寻觅供货商，上板编程调试。
为读者咱们更具体的了解电表的研制流程，以下将以单相复费率电能表为例来具体论述电表的规划办法、硬件规划的技能要害和软件规划流程。
电能表的硬件电路规划
电能表的硬件电路规划由电源电路规划、计量电路规划、通讯电路规划、MCU及其它部分电路规划四大部分组成。
首要功用模块
MCU主操控器也便是咱们常常说的电表的CPU，首要担任按键输入扫描、作业状况检测、计量数据的读入、核算和存储、电表参数的现场装备以及与外界的通讯操控等。，一般来说，在新产品的规划中，MCU是不会换的；但凡触及到替换MCU的新品研制，必将是愈加的费时吃力。所以，电表厂商关于MCU的选用都是十分稳重和安稳的，不会容易替换品牌和供货商。当然，为了躲避缺货等危险，以及坚持必定的价格竞争，对大厂而言，一般的做法是不会让一家供货商独领风骚，2-3家分摊一切产线的元器材供货是比较保险的做法。电能表MCU的干流供货商有TI、Freescale、ST、NXP等。
计量电路的规划是电能表的中心部分，是电能表计量准确性的要害部分，也是电能表计量功用的表现，。现在干流的计量芯片有ADI、ST、CirrusLogic、IDT、TI等。
存储器材的挑选又会依据所要存储数据的类型数量来决议。如一般的时刻记载,简略功用的电能表，选用EEPROM就满足，而要完结复合曲线的记载，如按日/小时/分钟/秒存储，因存储的信息量巨大，则需求更大的存储容量，测验则需求选用flash,容量越大，软件设置也会越杂乱。
其他首要功用模块还包含红外和RS—485通讯模块、校表模块、时钟日历电路、作业反常报警电路、按键输入电路、复位和看门狗电路、开关电源模块和后备电池电路、大屏幕液晶显现模块和LED显现模块。而像RS-485芯片、载波芯片，一般在进行新产品规划时，是不必替换的。
单相复费率电能表的硬件组成框图
由上图所示，电源电路为了进步体系的抗搅扰性、牢靠性，分为三个独立的电源，使计量电路，RS485通讯和MCU的电源彼此阻隔，抵达互不影响的意图，可是它们运用同一个变压器，所以应留意变压器的挑选。在计量电路部分，ADE7755芯片是一个数模混合的电路，因而规划较为困难，要抵达杰出的计量效果，要采纳必定的抗搅扰办法（比方数字地和模仿地应在PCB板上单点衔接），特别是在对电流、电压采样的电路直接接在外部线路上，搅扰比较严重。I2C总线在整个体系中占有重要的位置，它关系到LCD显现、电量数据存储、时刻和日期的读取等等，它是MCU与外部设备的接口，是MCU获取信息的窗口，并且依据外部信息作出相应的判别和动作（比方冻住时刻到，MCU作出冻住电量事情产生）。在通讯电路中，电能表有两个通讯信道（红外信道、RS485通讯信道），在通讯产生时MCU要判别是那个信道进行通讯，并且接纳通讯帧，判别是否正确，并履行通讯指令。从上面能够看出MCU的效果，它是体系的操控器，起着决议性的效果。
单相复费率电能表的软件规划
软件体系是整个电能表体系的魂灵，它是体系的神经中枢，它是整个体系的操控、指挥中心。电能表软件体系的算法规划在整个电能表体系规划中占有重要的一个环节，操控算法的好坏对整个体系正确、牢靠的运转有决议性的影响，因而在进行电能表软件体系的算法规划时，要细心、重复地进行规划、证明，考虑各个方面地要素，使操控算法正确、牢靠。
软件体系包含程序数据结构模块、程序初始化模块、时钟及显现处理模块、通讯处理模块和电量处理模块五大部分组成，各个部分都其特别的使命，在电表体系中完结它们相应的功用。
程序数据结构模块是对程序中的数据进行剖析，合理的分配数据内存，界说程序触及的变量。它是依据整个程序的算法来拟定的，一起一个好的数据结构对整个程序的写作有十分重要的效果，因而依据电能表软件系列完结的功用及其算法拟定合理的数据结构。DDSF系列电能表的数据结构包含两个部分：MCU内存数据结构和EEPROM数据结构。
程序初始化模块是对整个程序进行初始化，它包含两个部分：MCU初始化和电表各部件初始化。MCU初始化是对MCU各部件进行初始化，为各部件在程序作业时供给适宜的初始状况，它包含装备I/O口作业形式、看门狗初始化、定时器初始化、键盘中止初始化、串口中止初始化、比较器中止初始化等等。电表各部件初始化是对电能表体系各部件进行装备作业状况，初始化它们的作业方式，为程序作业供给电表部件初始状况，它包含指示灯初始化、LCD显现初始化、实时时钟初始化、电量康复、通讯信道、前史电量处理等等部件的初始化。
时钟、显现处理模块是程序体系中进行时钟和显现处理的模块，是经过对当时时钟的比较，对有关时钟事情是否产生进行判别，程序对时钟事情作出处理，能够说时钟便是这个程序模块的节奏，告知程序哪个事情在什么时分产生。比方说显现数据改写事情，它是1S的时刻对显现数据进行改写，当时刻距离1S时，显现数据改写事情产生，程序进行显现数据改写处理。它包含时钟及其相关处理、显现事情处理、电能反向时刻事情处理、费率和电量结算事情处理等等部分组成的。
通讯处理模块是电能表体系进行外界通讯的模块，它是按照国标的通讯规程编写的一个软件模块，它包含通讯接纳处理、通讯指令处理及通讯发送处理，当通讯接纳到一帧正确的数据时，告诉程序通讯指令处理事情产生，履行通讯指令解说及履行指令操作，当指令要求产生通讯数据时，通讯发送事情发送，
进行通讯数据发送。一起因为通讯信道有红外信道和RS485信道两个信道，在通讯时应判别是哪一个信道进行通讯的。
电量处理模块是电能表体系中完结电能计量的程序，是完结其基本功用的程序，这部分程序也是电能表软件体系中最为要害的程序，其计量的正确性，牢靠性及电量数据贮存的正确性是关乎到整个体系的胜败，关系到大局，因而这部分计量的算法要规划正确、合理。它包含MCU上电对各电量值的康复、对各电量脉冲的累计、对各电量小数整数累计、及对电量掉电维护等程序，在电量脉冲累计必定值是，电量小数加1事情产生，当电量小数累计必定值时，电量整数加1事情产生，履行电量整数累计程序。
电能表的软件体系是由五大部分组成的，每一个部分完结其特定的使命，并且是缺一不可的，一起各个模块之间存在着必定的联络，存在着数据交换的或许，它们不是彼此独立的，而是彼此联络、一致，构成整个电能表软件体系。
一场牵一发而动全身的修行
在新产品的研制中，硬件和软件规划两大部分中，任何一个元器材的替换，一条代码的修正都是牵一发而动全身的操作，会触及到一系列的硬件电路的改动、测验，一整套的流程操作悉数要变化，“哪怕是一点点的变化，一切的作业都得要悉数重新开始。”常听电表工程师这样诉苦道。电表产品的研制特色决议了研制人员不只需求丰厚的技能知识和阅历，更需求执着的耐性和意志，才能在把自己逼疯掉之前做出合格的产品。
你，是否也正进行着这样一场修行呢？
