学生公寓用电管理系统设计
摘 要：福星晓程PL3000单片机是一款多功能单相电能表的专用芯片，本项目组采用它作为用户模块的控制核心，加以通讯网络构成集中式智能用电管理系统。本文给出了其系统硬件原理图，分析了系统的软件设计思想。本系统可以有效地解决如学校等集体宿舍电费管理难和安全隐患等亟需解决的问题。
0 引言
近年来，我国高等教育规模迅速扩大，在校生成倍增加，而后勤发展相对滞后，高校学生宿舍用电管理难等问题格外突出。一是大量学生宿舍电量计费仍然停留在老式的电度表计量阶段，计量精度低，人工抄表效率低、易出错，且对欠费用户很难有效管理。二是对学生使用.电器无法自动识别，产生很大的安全隐患。因此设计一种带有精确计量、智能控制、恶性负载识别、分时段限功率送电等功能的智能控电系统有着十分重要的意义。本文给出了采用福星晓程PL3000单片机的具有上述功能的控制系统设计方案，本产品已在本地进入了推广阶段。
1 硬件电路设计
1.1 控制系统总体方案
每个用户端由一个多功能电表完成用电计量计费和管理，上位计算机将相关用电控制参数传送到用户终端，终端系统则根据管理中心设定的参数对用电情况进行实时监控，向管理中心计算机报送计量数据、恶性负载判别等功能，并执行管理中心发送的断电、供电指令。从而构成整个供电场所的柔性智能管理系统。其总体方案如图1所示。
本方案采用北京福星晓程公司开发的多功能电表专用处理器PL3000。该芯片具有以下特点和功能：
(1)内嵌增强型8051兼容处理器，配置8/16位ALU、256＋768 bytes SRAM以及8kbytes E2PROM、三个8/16位定时/计数器，一个看门狗定时器和三个外部中断。
(2)超级指令流水线结构，同等主频情况下8倍速于标准8051微处理器。
(3)内置高精度数字多功能电能计量单元，计量精度优于0.1％；(4)电流通道内置可编程增益放大器(PGA)(5)内置双通道电流采样、正/负功指示数字逻辑电路，具有防窃电功能。
(6)提供有功功率和无功功率瞬时值输出。
(7)外围模块包括LCD驱动、在系统编程、电源电压监测电路、双通道ISO7816接口、实时钟。
该芯片集成了丰富的功能模块，外部只需少量的辅助元件即可完成所有功能，达到了整机低成本、高可靠的要求。电表设计框图如图2所示。
1.3 电流电压互感器采样电路
其工作原理是：首先，通过电流互感器CT、电压互感器PT对电流、电压采样，采样电路如图3所示；采样后直接送入IC引脚，经过内部放大电路放大，通过A/D转换器转换成为数字信号；接下来经过数字滤波、移相等处理；最终，得到有效的电能计量数据。从而完成对有功/无功功率、瞬时电流和电压的有效值以及当前的交流频率值的计量、计算。
