ワット時間メーターとしても知られる電気メーターは、一般的に使用される電気機器です。その主な機能は、使用する電気の量を測定することです。従来の電気メーターでは、この関数は、固定AC磁場と可動アルミニウムディスクの間に誘導された渦電流のローレンツ力を使用して、アルミニウムディスクを駆動して回転させることによって達成されます。アルミニウムディスクの回転速度は、電圧と電流（すなわち電力）の積に比例します。カウントメカニズムは、アルミニウムディスクの回転数を数えて、消費された電気エネルギーを測定します。
キーワード：シングルチップマイクロコンピューター。スマート電気メーター;広告変換;間隔測定;瞬時測定
コンテンツ
この設計では、単一のチップマイクロコンピューターをメインコントロールチップとして使用し、電流変圧器と電圧変圧器を介してリアルタイム電流と電圧データを収集し、アナログ信号を広告変換を介してデジタル信号にサンプルおよび変換します。これは、単一のチップマイクロコンピューターによって処理および計算され、電気を取得し、LCDスクリーンに表示されます。同時に、システムにはデータストレージと通信機能もあります。電力消費データをEEPROMに保存し、RS485通信インターフェイスを介して上部システムでデータを送信できます。
スマートメーターのハードウェア構成。
現在の変圧器と電圧変圧器：この設計では、精密電流トランスと電圧変圧器を使用して、実際の電流と電圧をシングルチップマイクロコンピューター処理に適した信号に変換します。
広告コンバーター：ADC0809チップは、アナログ信号をデジタル信号に変換するために使用され、収集された電流信号と電圧信号は、シングルチップマイクロコンピューターによって処理できるデジタル信号に変換されます。
シングルチップマイクロコンピューター：AT89C52シングルチップマイクロコンピューターは、収集されたデジタル信号を処理および計算し、システム全体の動作を制御するためのメインコントロールチップとして使用されます。
LCDディスプレイ：12864液晶ディスプレイを使用して、電源やシステムステータスなどの情報を表示します。
Eepromメモリ：AT24C02チップは、データが失われないように電力消費データを保存するために使用されます。
RS485通信インターフェイス：MAX3485チップは、上部システムとの通信を実現し、消費電力データとシステムステータス情報を送信するために使用されます。
この設計は、設置以来の総電力を測定するだけでなく、間隔電力と瞬時の出力を測定できます。間隔電力と瞬時の電力の場合、割り込み方法は測定に使用され、戻り後、測定値は追加の総電力のストレージスペースに返されます。
以下はメインプログラムの設計です。
初期化プログラム：マイクロコントローラー、ADコンバーター、LCDディスプレイ画面などのハードウェアデバイスを初期化します。
データ収集プログラム：リアルタイムの電流および電圧データは、電流トランスと電圧変圧器を介して収集され、アナログ信号はAD変換によりデジタル信号に変換されます。電圧信号または電流信号が収集されるかどうかに関係なく、周波数は5 0 Hzです。この設計は、0.002に1回収集された電力をサンプリングし、サンプリング周波数は500Hzで、ナイキストサンプリング定理の「5倍以上の周波数」の要件を満たしています。この設計のサンプリング方法は、特定の周波数の変動がある場合でも、サンプリングされた電力の情報をよりよく復元できます。
データ処理プログラム：目的は、収集されたデジタル信号を処理および計算することです。サンプリング時間をTSに設定し、サンプリングされた電圧値、サンプリングされた電流値はISであり、単一のサンプリングによって得られるエネルギー値は、それらの3つの積、TS・US・ISです。次に、この値を以前の総エネルギー値に追加し、EEPROMに保存して、単一のデータ処理プロセスを完了します。
私たちの主なプログラムは、データ収集とデータ処理を繰り返し実行することです。また、ディスプレイプログラム、通信プログラム、例外処理プログラムもあります。それらの機能は次のとおりです。
ディスプレイプログラム：LCD画面に表示される電源とシステムのステータスなどの情報を表示します。表示された電力については、1秒ごとに更新されます。
コミュニケーションプログラム：データはRS485通信インターフェイスを介して上部システムで送信され、消費電力データとシステムステータス情報が上部システムに送信されます。
例外処理プログラム：システムに異常な電流や電圧、通信障害などなどの異常な状況がある場合、それに応じて処理でき、アラームプロンプトを与えることができます。
間隔電力の測定は、中断によって実行されます。まず、1時間、1日などのボタンを押すことで測定する間隔電気の長さを入力します。次に、必要なサンプリングの数を計算します。サンプリングの数を決定した後、インターバル電力サンプリングプログラムを開始します。メインプログラムと同様に、データ収集とデータ処理も実行します。違いは、単一の取得によって得られた電気値は、以前の総電力値だけでなく、総間隔電気値にも追加されるべきであることです。サンプリング時間が完了したら、この間隔電気の測定から飛び出し、この間隔電気の測定を完了します。
このペーパーで設計されたシングルチップマイクロコンピューターに基づくスマートメーターは、家庭用電力消費のリアルタイム監視と記録の機能を実現できます。また、データストレージと通信機能もあります。電気データをEEPROMに保存し、RS485通信インターフェイスを介してデータを上部システムに送信できます。後の段階では、WiFiモジュールを追加して外の世界と通信することもできます。測定結果は正確で、優れた反ノイズおよび干渉防止機能を備えています。この設計は、電力効率を改善し、エネルギー廃棄物を減らし、スマートホームシステムのインテリジェンスと自動化を強力にサポートすることができます。