基于WINCE的电能表检定装置主控部分的设计与实现

摘要

电能表既是用来测量电能消耗的仪表，也是电能交易过程中进行贸易结算的计量器具，它的准确性、可靠性关系到每个用户和电力生产企业的利益，尤其是现在每家每户都实施了分户计量，所以这就直接关系的到普通老百姓的切身利益。为保证电能表计量时的准确性与可靠性，在出厂前或者每隔固定的时间都需要使用电能表检定装置对其进行强制检定。因此电能表检定装置的准确度等级、检定的效率、稳定性、操作方式等都对电能表的检定工作产生着极大的影响。
　　本文通过对电能表检定装置进行深入的研究，结合目前主流厂家的一些常见的电能表检定装置，分析了影响电能表检定装置准确性的几个关键的因素，从而设计了硬件上基于ARM9(S3C2440)，软件上基于WinCE操作系统的电能表检定装置的主控部分。使之能够提高系统的准确性、可靠性、简化操作方式、降低整个系统的价格水平、缩短单个电能表检定所需的时间、提高检定效率，本装置符合国家标准“JJG597-2005交流电能表检定装置检定规程”。本文的工作主要包括以下几点：
　　首先介绍了电能表检定装置各个部分的结构以及如何使用检定装置，一些国家规定的需要强制检定的项目。结合目前厂家的一些电能表检定装置以及他们的缺点和不足，分析了当前电能表检定行业的发展现状，说明了本课题研究目的和实际意义。
　　其次设计了电能表检定装置主控部分的硬件电路，整个硬件电路采用了核心板+扩展板的结构。其中核心板上以S3C2440为核心芯片，并辅以SDRAM、NOR-FLASH、NAND-FLASH等设备的电路，扩展板则包括了多串口的扩展电路、CAN(Controller Area Network)总线通信电路、触摸液晶屏显示电路以及整个装置的电源供电电路。
　　再者设计了电能表检定装置主控部分的软件，当中我们将 WinCE操作系统移植到了S3C2440下并开发了基于 WinCE的多串口扩展芯片 TL16C554的驱动以及 CAN控制芯片MCP2515的驱动程序。在应用程序的设计中采用面向对象的设计思想，以MFC为基础框架结构，使用EVC(Embedded Visual C++)做为开发工具，设计出了串口通信模块、SQLite数据库的操作模块、CAN总线通信模块和检定程序模块等。其中检定程序模块中又包括了基本误差检定、潜动、起动测试、谐波分析等，谐波分析中采用FFT变换对采样的波形数据进行频谱分析，计算出波形中各次谐波的含量以及波形的失真度。
　　最后通过对电能表检定装置整机进行调试，解决了串口多线程同步的问题、内存泄露、电磁干扰以及与误差主机间通信等实际问题。并且结合设计调试中的一些心得体会对本课题所设计的电能表检定装置做出展望，构想出更加准确、可靠、快速、高效的电能表检定装置。
　　本课题实现的电能表检验装置能够达到原定的技术指标要求，特别是人机交互界面十分的美观，而且操作非常方便，只需通过触摸屏就能实现对整个检定流程的掌控。系统整体的准确度达到了0.05级。

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第一章 绪论

1.1电能表检定装置概述

1.2电能表检定装置的研究现状及发展趋势

1.3课题的研究目的和意义

1.4课题研究须达到的目标和论文内容安排

第2章 电能表检定装置主控部分总体设计

2.1核心处理器架构比较与选择

2.2嵌入式操作系统的比较与选择

2.3通信总线的比较与选择

2.4应用程序的总体设计

第3章 电能表检定装置主控部分硬件电路设计

3.1电能表检定装置主控部分整体硬件构架

3.2 S3C2440核心板介绍

3.3以TL16C554为核心的多串口扩展电路设计

3.4以MCP2515为核心的CAN总线收发电路设计

3.5电能表检定装置主控部分供电电路设计

3.6本章小结

第4章 WinCE操作系统的移植以及驱动程序的开发

4.1 BSP包的制作

4.2 WinCE操作系统定制

4.3 SDK的制作

4.4驱动程序开发

4.5本章小结

第5章电能表检定装置主控部分应用程序的设计

5.1串口类CPSerialPort的设计

5.2扩展串口类TCL554的设计

5.3按钮类的设计

5.4数据库SQLite操作类的设计

5.5应用程序功能模块的设计

5.6本章小结

第6章 电能表检定装置的调试

6.1实验室调试

6.2现场调试

第7章 总结与展望

7.1研究成果总结

7.2研究产品的展望

参考文献

致谢

作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目