本发明揭示了一种单相电能计量系统，包括三路模拟/数字转换电路、数字信号处理电路及UART通信接口电路，其中该三路模拟/数字转换电路至少有一路设有多路选择器电路，用以接收其他的交流、直流信号，该三路模拟/数字转换电路的输出端与数字信号处理电路的输入端连接，数字信号处理电路对该三路模拟/数字转换电路输出的信号进行处理，而UART通信接口电路用以与外部的控制单元进行通信，外部的控制单元获取数字信号处理电路输出的信息，并对模拟/数字转换电路和数字信号处理电路进行配置。
1.一种单相电能计量系统，包括三路模拟/数字转换电路、数字信号处理电路及UART通信接口电路，其特征在于：该三路模拟/数字转换电路至少有一路设有多路选择器电路，用以接收交流、直流信号，该三路模拟/数字转换电路的输出端与数字信号处理电路的输入端连接，数字信号处理电路对该三路模拟/数字转换电路输出的信号进行处理，而UART通信接口电路用以与外部的控制单元进行通信，外部的控制单元获取数字信号处理电路输出的信息，并对模拟/数字转换电路和数字信号处理电路进行配置,该三路模拟/数字转换电路用以对一路电压、两路电流和一路交流、两路直流信号进行转换，从模拟形态转换成为三路数字信号，其中该三路模拟/数字转换电路均配置有低噪声模拟放大电路，第一路和第二路的低噪声模拟放大电路的输入端分别接入电压U和A路电流信号IA，而第三路包括一个多路选择器电路，该多路选择器电路可以选择输入B路电流信号IB、交流输入信号VT、直流信号VDC1、直流信号VDC2，该多路选择器电路的输出端与低噪声模拟放大电路的输入端连接，而三个低噪声模拟放大电路的输出端与模拟/数字转换电路连接，模拟/数字转换电路输出三路数字信号U/I和M。
2.如权利要求1所述的单相电能计量系统，其特征在于：该数字信号处理电路包括角差校正、快速电流检测、电压/电流直流/交流分量、U信号基波频率、基波瞬时有功/无功功率/能量、基波平均有功/无功功率/能量、基波瞬时电压/电流有效值、基波平均电压/电流有效值、全波平均电压/电流有效值、全波瞬时有功/无功功率/能量、全波平均有功/无功功率/能量及全波瞬时电压/电流有效值计算单元。
3.如权利要求1所述的单相电能计量系统，其特征在于：该单相电能计量系统还包括参考电压源，该参考电压源产生一个不受供电电压/芯片温度影响电压供模拟/数字转换电路使用。
4.如权利要求1所述的单相电能计量系统，其特征在于：电源管理电路包括LDO电源和POR复位管理电路，其中LDO电源产生配置到1.4V-2.0V的电源供系统使用，POR复位管理电路用以在当输入电压低于一个水准时产生复位，停止系统工作。
5.如权利要求1所述的单相电能计量系统，其特征在于：中断信号发生电路用以对各种事件提供一个中断形式的信号供外部控制单元处理。
6.如权利要求1所述的单相电能计量系统，其特征在于：系统管理电路根据外部复位输入信号RSTN以及外部控制单元通过UART通信进行的配置管理系统的工作状态。
7.如权利要求1所述的单相电能计量系统，其特征在于：WDT看门狗电路用于检测通信过程中的超时故障。
8.如权利要求1所述的单相电能计量系统，其特征在于：晶体起振电路用以提供芯片一个准确的时钟频率。
单相电能计量系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及对电信号的测量、计量，属于混合信号处理技术领域，特别是指用于测量、计量单相电能计量表装置所需的各种电信号的单相电能计量系统。【背景技术】
[0002] 电能计量表从早期的机械式电能表、计度器数字电能表、液晶简单数字电能表逐渐向智能电表发展。其功能从简单的计量能量逐渐增加，逐步加入了无功计量、有效值测量、基波功率计量、基波有效值测量。在最近的发展趋势中，又增加了继电器状态、外部电磁场等直流、交流信号的测量和监控等。这些对电能计量系统的功能、模拟/数字转换电路的个数及性能都提出了更高的要求。【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种单相电能计量系统，用以解决现有的单相电能计量系统功能单一、无法提供更多测量能力的问题。
[0004] 为实现上述目的，实施本发明的单相电能计量系统包括三路模拟/数字转换电路、数字信号处理电路及UART通信接口电路，其中该三路模拟/数字转换电路至少有一路设有多路选择器电路，用以接收交流、直流信号，该三路模拟/数字转换电路的输出端与数字信号处理电路的输入端连接，数字信号处理电路对该三路模拟/数字转换电路输出的信号进行处理，而UART通信接口电路用以与外部的控制单元进行通信，外部的控制单元获取数字信号处理电路输出的信息，并对模拟/数字转换电路和数字信号处理电路进行配置，该三路模拟/数字转换电路用以对一路电压、两路电流和一路交流、两路直流信号进行转换，从模拟形态转换成为三路数字信号，其中该三路模拟/数字转换电路均配置有低噪声模拟放大电路，第一路和第二路的低噪声模拟放大电路的输入端分别接入电压U和A路电流信号IA，而第三路包括一个多路选择器电路，该多路选择器电路可以选择输入B路电流信号IB、交流输入信号VT、直流信号VDC1、直流信号VDC2，该多路选择器电路的输出端与低噪声模拟放大电路的输入端连接，而三个低噪声模拟放大电路的输出端与模拟/数字转换电路连接，模拟/数字转换电路输出三路数字信号U/I和M。
[0005] 依据上述主要特征，该数字信号处理电路包括角差校正、快速电流检测、电压/电流直流/交流分量、U信号基波频率、基波瞬时有功/无功功率/能量、基波平均有功/无功功率/能量、基波瞬时电压/电流有效值、基波平均电压/电流有效值、全波瞬时有功/无功功率/能量、全波平均有功/无功功率/能量、全波瞬时电压/电流有效值及全波平均电压/电流有效值计算单元。
[0006] 依据上述主要特征，该单相电能计量系统还包括参考电压源，该参考电压源产生一个不受供电电压/芯片温度影响电压供模拟/数字转换电路使用。
[0007] 依据上述主要特征，电源管理电路包括LDO电源和POR复位管理电路，其中LDO电源产生可配置为1.4V～2.0V(复位后默认1.8V)的电源供系统使用，POR复位管理电路用以在当输入电压低于一个水准时产生复位，停止系统工作。
[0008] 依据上述主要特征，中断信号发生电路用以对各种事件提供一个中断形式的信号供外部控制单元处理。
[0009] 依据上述主要特征，系统管理电路根据外部复位输入信号RSTN以及外部控制单元通过UART通信进行的配置管理系统的工作状态。
[0010] 依据上述主要特征，WDT看门狗电路用于检测通信过程中的超时故障。
[0011] 依据上述主要特征，晶体起振电路用以提供芯片一个准确的时钟频率。
[0012] 与现有技术相比较，实施本发明的单相电能计量系统可以提供更多的测量能力，可以实现更为全面的功能，从而能满足不同方便的需求。【附图说明】
[0013] 图1为实施本发明的单相电能计量系统的组成框架示意图。【具体实施方式】
[0014] 请参阅图1所示，为实施本发明的单相电能计量系统的组成框架示意图，实施本发明的单相电能计量系统适用于单相电能计量表装置使用，用于对电信号进行测量计量以及提供额外的交流、直流信号的测量功能。该单相电能计量系统包括：
[0015] 三路模拟/数字转换电路，对一路电压、两路电流和一路交流、两路直流信号进行转换，从模拟形态转换成为三路数字信号，其中该三路模拟/数字转换电路均配置有低噪声模拟放大电路(APGA)，第一路和第二路的低噪声模拟放大电路的输入端分别接入电压U和A路电流信号IA，而第三路包括一个多路选择器电路(MUX)，该多路选择器电路可以选择输入B路电流信号IB、交流输入信号VT、直流信号VDC1、直流信号VDC2，其中图1中IBP/IBN管脚形成IB的差分输入,VTP/VTN管脚形成VT的差分输入,VDC1和VSS(地)管脚形成VDC1的单端输入(VSS与系统的地共用一个信号),VDC2和VSS(地)管脚形成VDC2的单端输入，该多路选择器电路的输出端与低噪声模拟放大电路(APGA)的输入端连接，而三个低噪声模拟放大电路(APGA)的输出端与模拟/数字转换电路(ADC)连接，模拟/数字转换电路输出三路数字信号U/I和M。
[0016] 一数字信号处理电路，耦接上述三个模拟/数字转换电路，对三路数字信号U/I和M进行处理，其中主要对U/I进行角差补偿(即在这两路信号间加入一些相位延时)，并对这些信号进行滤波和处理得到如下的信息：(1)I信号是否超过给定门限的标志；(2)U/I/M信号的直流分量；(3)U/I/M信号的交流分量；(4)U信号基波成份(频率在50Hz附近)的频率值；(5)U/I/M信号的有效值(包括瞬时值和平均值)；(6)U/I/M信号基波成份(频率在50Hz附近)的有效值(包括瞬时值和平均值)；(7)U/I信号对应的有功/无功功率值(包括瞬时值和平均值)；(8)U/I信号基波成份(频率在50Hz附近)对应的基波有功/基波无功功率值(包括瞬时值和平均值)；并且该数字信号处理电路还对一个功率(有功、无功、基波有功、基波无功)进行功率/频率转换，即将功率值转换成为CF信号的频率进行输出。
在具体实施时，该数字信号处理电路包括角差校正、快速电流检测、电压/电流直流/交流分量、U信号基波频率、基波瞬时有功/无功功率/能量、基波平均有功/无功功率/能量、基波瞬时电压/电流有效值、全波平均电压/电流有效值、全波瞬时有功/无功功率/能量、全波平均有功/无功功率/能量、全波瞬时电压/电流有效值及基波平均电压/电流有效值计算单元等，以完成上述各信息的计算与处理，其工作原理在现在技术中多有描述，此处不再详细说明。
[0017] 一UART通信接口电路，与外界的控制单元(未图示)进行通信，外界的控制单元可以获取上述所有信息的值，同时可以对模拟/数字转换电路和数字信号处理电路进行配置，与外界的控制单元的通信通过TX/RX两个管脚进行，而B0/B1二个管脚用于配置通信波特率。
[0018] 另外，该单相电能计量系统还包括其它辅助电路，如参考电压源(REF)、电源管理电路(LDO电源和POR复位管理电路)、中断信号发生电路、系统管理电路(复位管理、时钟管理、工作模式管理等)，WDT看门狗电路以及晶体起振电路等。其中参考电压源用以产生一个不受供电电压/芯片温度影响电压(本实施例中，为1.185V)供模拟/数字转换电路使用；LDO电源在本实例中产生可配置为1.4V～2.0V(复位后默认1.8V)的电源供系统使用；POR复位管理电路，用以在当输入电压低于一个水准时产生复位，停止系统工作；中断发生电路(INT)用以对各种事件(主要是异常复位、内部数据出错、电流检测结果等)提供一个中断形式的信号供外部控制单元处理；系统管理电路(SysCtrl)用以根据外部复位输入信号RSTN以及外部控制单元通过UART通信进行的配置管理系统的工作状态；WDT看门狗电路用于检测通信过程中的超时故障；OSC晶体起振电路用以提供芯片一个准确的时钟频率，在本实施例中采用的是一个6.5536MHz的晶体。
[0019] 利用上述的单相电能计量系统能够完成包括一路电压、两路电流及其基波有效值计算、一路有功、无功以及基波有功/无功功率计算、一路能量计量和功率/频率转换输出、以及对两路直流信号、一路交流信号的测量(包括直流分量和有效值)。
[0020] 同时，利用上述的架构，实施本发明的单相电能计量系统可以提供更多的测量能力，可以实现更为全面的功能，从而能满足不同方便的需求。
[0021] 可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
