概述:本系统采用高精度的三相电能专用测量芯片ATT7022A作为主控芯片，其有功测量满足 0.5S/0.2S。ATT7022三相电能专用计量精度非常高，适用于三相三线和三相四线。ATT7022 能够测量各相以及合相的有功功率、无功功率、视在功率、有功能量以及无功能量，同时还能测量各相电流、电压有效值、功率因数、相角、频率等参数，充分满足三相复费率多功能电能表的需求。
      以高精度的三相电能专用测量芯片ATT7022A为核心，实现对三相工频交流电三相电压、三相电流、三相有功功率、三相无功功率、总有功功率、总无功功率、功率因数、电网频率、有功电能和无功电能的测量与显示。电表测量精度高，且具有电压和电流相序检测、掉电存储、密码保护等功能。通过RS-485通信实现远程测量，通过红外通信向掌上PDA手抄表传送信息，并通过按键菜单和LCD显示提供人机交互界面。

一、ATT7022引脚功能


二、ATT7022功能和特性
1、有功测量满足0.5S/0.2S，支持IEC 687/1036，GB/T 17883-1999
2、无功测量满足2 级、3 级，支持IEC 1268，GB/T 17882-1999
3、适用三相三线、三相四线
4、瞬时有功、无功、视在功率，有功、无功能量测量
5、功率因数、相位、频率、电压和电流有效值测量
6、同时提供分相以及合相参数
7、提供相序以及断相检测功能
8、合相能量累加模式可选(代数加/绝对值相加)
9、三相四线时提供三相电流向量和之有效值
10、直接提供有功、无功校表脉冲输出
11、电表常数可调
12、起动电流可调
13、提供正向和反向有功电能数据
14、反向有功指示功能
15、提供四象限无功参数
16、软件调试电表
17、支持增益和相位补偿，小电流非线性补偿
18、可测量到21 次以上谐波的有功和无功功率
19、具有SPI 接口，方便与外部MCU 通讯
20、单+5V 供电

三、ATT7022内部方框图

四、ATT7022内部结构组成
 如上面得方框图所示，ATT7022的内部主要包括电源监控电路、ADC和计量模块。电源监控电路对模拟电源(AVcc)进行监控，当电源电压低于4V±5%时，芯片将被复位。ATT7022片内集成了6路16位的ADC，采用双端差分信号输入。最大输入电压是1.5V，即可以输入最大的正弦信号有效值是1V。建议将电压通道Un对应ADC的输入选在0.5V左右，而电流通道Ib对应ADC的输入选在0.1V左右。

五、系统硬件实现方案
系统整体方案设计如下图所示，该系统主要分为5个部分：前端采集模块、运算处理模块、存储模块、键盘输入模块和显示模块。
 
前端采集模块
采集部分采用钳型互感器和三个计量芯片ATT7022同时采集，依据采集电流的大小进行判断识别、自动切换数据传输和接收。
本文选择的电流互感 器规格是一次电流分别为0~500A、0~10A,二次电流为10mA、2mA,精度0.05级，负载为20?，电压互感器规格为220V/0.5V。输入接口电路如图3所示。

运算处理模块
采用华邦W78E516B实现与ATT7022芯片的数据通信，并进行相应运算、驱动LCD显示、控制键盘输入、数据的存储及与USB芯片的接口通信等功能。W78E516B 微处理器支持较宽的电压变化范围，大大增加了芯片的抗干扰性能。它与工业标准的80C51微处理器系列完全兼容，包含4个8位的双向并行口，一个额外的4位寻址I/O口(Port 4), 3个16-bit timer/counters, 一个watchdog timer 和一个标准的UART. 包含512B的 RAM 和64KB的闪存，具有64KB程序存储地址空间，64KB外部数据存储地址空间， 双数据寻址指针，时钟工作频率达40MHz。

存储模块
数据的缓冲采用8KB RAM (HM6264B) ；数据的存储采用4KB EEPROM (AT28C64B)。

显示模块
显示部分采用精电蓬远SED1335图形液晶显示驱动模块，320×240彩色液晶屏。由单片机驱动显示。

通信模块
采用RS-232和USB(CH375)接口，实现计算机对电流钳校验参数、校表参数的写入和显示数据的输出控制。

图 输入接口电路

七、系统的软件实现

驱动程序
显示驱动程序：LCD 显示驱动程序主要负责显示实时数据的大小、位置、颜色、色度、闪烁速度、光标处理等与硬件有关的操作，作为显示数据和硬件之间的载体。
键盘驱动程序：主要完成扫描和键值的返回及按键次数的判断。
存储驱动程序：主要完成整型、实型、浮点型等数据的存储和读取，完全屏蔽硬件和数据类型的差异。
采样驱动程序： 主要完成与ATT7022电路有关的功率、能量、有效值、功率因数以及频率测量等有效参数的读取和开机校表数据的读入。

运算程序
主要完成对读入的采集信号值进行比较，计算误差百分比、常规的比例运算、非常规数据处理等运算处理工作。 

显示和菜单算法
完成图形和汉字显示初始化和数据显示及动态图形处理、多级菜单的处理、菜单的切换、存储位置的定义等操作。

通信程序以及异常处理程序
主要完成与ATT7022的通信，以及与上位机校表参数等数据通信。