Разработка структуры устройства

В основу устройства отвечающего, вышесказанным требованиям, будет положена ИМС К1446ПМ1, являющаяся преобразователем мощность-частота, которая будет выполнять роль измерительного преобразователя активной потребляемой мощности. Применение данной ИС обосновано высокими техническими характеристиками, такими как высокая точность преобразования, довольно не сложная схема включения, с доступными компонентами, а так же высокая надежность. Структурная схема электросчетчика представлена на чертеже 050702 ДП 03.01.Э1.

Для измерения мгновенной мощности необходимо измерить частоту на выходе микросхемы, учитывая при этом ее коэффициент пересчета, но кроме измерения частоты интеллектуальный счетчик должен выполнять следующее: обрабатывать и анализировать получаемые данные, производить необходимые расчеты, осуществлять обмен данными с другими устройствами. Реализация всех перечисленных функциональных аспектов невозможна без применения микропроцессорного устройства, в силу сложности алгоритмов и необходимости произведения математических расчетов. Так же применение перепрограммируемого микроконтроллера делает устройство гибким с точки зрения его функциональности, ведь весь алгоритм работы заложен именно в программе, а ее можно изменить в любой момент.

В качестве микропроцессорного устройства будет применен микроконтроллер фирмы Atmel Atmega 16, технических характеристик, которого достаточно для осуществления необходимых функций. Atmega 16 имеет достаточно аппаратно реализованных периферийных блоков в своем составе, не имеет смысла перечислять все их, а достаточно упомянуть только используемые в данном устройстве, а именно это - 8 и 16 разрядные таймеры-счетчики, что необходимо для измерения частоты, приемопередатчик UART, необходимый для обмена данными с ПК и модуль SPI-для обмена данными с Flash ПЗУ. Помимо наличия аппаратно реализованных функциональных модулей микроконтроллер Atmega 16 имеет достаточную тактовую частоту для обработки достаточного объема данных, a RISK архитектура позволяет выполнять команды с высокой производительностью.

Узлом индикации будет служить жидкокристаллический символьный индикатор Winstar, имеющий 2 строки по 16 символов. Использование символьного индикатора позволяет отображать любую текстовую информацию, что невозможно осуществить на сегментном индикаторе. Управление индикатором осуществляется по достаточно простому протоколу, благодаря, наличию встроенного контроллера, непосредственно управляющего ЖК матрицей.

В счетчике будет предусмотрен обмен данных с flash ПЗУ формата MMC и SD, обмен будет осуществляться по средствам протокола SPI. Для хранения данных на карте памяти будет использована файловая система FAT 16, что позволит писать на нее данные с помощью обычного персонального компьютера.

Обмен данными с ПК или другим устройством будет осуществлен по средствам протокола RS232, так как электрические уровни «0» и «1» микроконтроллера и персонального компьютера различны, необходимо применение специализированной ИС для преобразования электрических уровней КМОП в RS232 и обратно. В качестве такой ИС будет использована микросхема MAX 232