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基于射频识别技术的智能电表的设计

射频识别技术是一种非接触式自动识别技术,是通过射频信号来白动识别门标对象并获取相关数据。基本的RFID系统是由电子标答(射频卡)、阅读器及应用支撑软硬件二部分组成。RFTD标签由芯片和天线组成,何个标签都具有唯一的电子编码。根据发送射频信号的方式不同。标签又分为主动式和被动式两种口主动式标签由内置电池供电主动向读写器发送射频信号。被动式标签在接收到阅读器发出的电磁波信号后,将部分电磁能量转化为供自己工作的能量从而做出响应。阅读器负责向标签发射读取信号并接受标签的应答,标签的对象标识信息进行解码,将对象标识信息连带标签上其它相关信息传输到主机以供处理。RFID应用支撑软硬件主要实现与企业或组织应用相关的功能。感应式电能表以及普通电了式电能表存在诸多缺陷,如功能单一、防窃电效果差、抄表方式落后、IC卡易损坏污染等、为了适应电能表智能化的趋势。将射频识别(RFID)技术应用到电量信息的传输、更好地体现RFID免接触、无源、信息安全等优势。电能表的发展趋势是高精度、多功能和智能化。射频识别技术已经成为信息技术的生力军。其超低功耗性能促进了“低碳经济”的发展;射频卡代替接触式IC 卡,寿命长,使用方便,数据传输安全;多功能。该电表能实现复费率、分时段计费、预付费、负荷控制、近红外抄表及远程RS485 总线抄表、掉电保护等功能。

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由于电表的工作环境非常恶劣,常见的干扰源主要有: 瞬变及高频脉冲,低频脉冲,雷电,辐射电磁场,谐波与闪变等。作为一种非常重要的计量仪表,电能表在运行中要确保CPU 在十年内正常运转程序不跑飞,数据不丢失,芯片不异常复位,即使偶尔发生异常,系统要能够及时地从故障中恢复,所以必须从软硬件两方面进行细致的可靠性设计。

硬件抗干扰

1) 减小带宽,隔离系统的敏感部分: 如电量采集模块由于从电网中采集用户电量,其干扰非常多,可将它与电量计量电路单独金属封装,并保持一定的距离。

2) 采用压敏电阻: 电能表遭到瞬变干扰时,压敏电阻以纳秒级的速度极快响应,在过压期间形成一个低阻的分流器,能加强电能表抗电网瞬间浪涌冲击的能力。

3) 光电隔离:产生的脉冲信号通过光电隔离后再供单片机采集,可防止脉冲干扰信号窜入单片机。

4) 电路板抗干扰设计: ①模拟电路与数字电路分开; ②模拟地与数字地分开并单点接地; ③PCB板大面积铺地; ④CPU 芯片引脚不悬空; ⑤将有较大干扰的芯片放在距单片机较远的位置等。

软件抗干扰

1) 按键重复检测: 利用定时器进行重复检测.

2) 指令冗余: 指令冗余就是在程序关键的地方人为插入一些单字节指令,或将有效单字节指令重写。它是使程序从“乱飞”状态恢复正常的一种有效措施,其前提条件要求PC 指针必须指向程序运行区,且必须执行到冗余指令。

3) 软件陷阱: 当乱飞的程序进入非程序区,通过软件陷阱的设定,即加入跳转指令,拦截乱飞程序,将其迅速引向一个指定位置,再进行错误处理,使程序重新纳入正轨。

4) 程序监视定时器 : 通过监视程序运行状态,判断程序是否进入死循环或出现程序“跑飞”现象,进而强迫程序回到复位状态。系统的主程序是循环结构,在循环路径上设置清零指令。

电能表的发展趋势是高精度、多功能和智能化。射频识别技术已经成为信息技术的生力军。其超低功耗性能促进了“低碳经济”的发展;射频卡代替接触式IC 卡,寿命长,使用方便,数据传输安全;多功能。该电表能实现复费率、分时段计费、预付费、负荷控制、近红外抄表及远程RS485 总线抄表、掉电保护等功能。



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