專利名稱：“日負(fù)荷報(bào)表”自動(dòng)記錄打印儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于對(duì)電量的測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是屬于一種能自動(dòng)生成用電量日負(fù)荷報(bào)表的自動(dòng)、記錄打印儀。
對(duì)電度表的監(jiān)視，分時(shí)記錄用電量，是節(jié)約用電量、計(jì)劃用電的一種手段，例如為解決北京地區(qū)用電量逐年劇增，華北電網(wǎng)供電量不足的嚴(yán)峻形勢，北京供電局于87年正式要求在京的數(shù)千家企、事業(yè)單位嚴(yán)格、認(rèn)真記錄規(guī)定時(shí)刻的用電量，并計(jì)算、填寫統(tǒng)一規(guī)格的“日負(fù)荷報(bào)表”。由于采用人工記錄、計(jì)算、填表，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，易出錯(cuò)，特別是有兩個(gè)考核時(shí)刻定在每日凌晨300與400，更有諸多不便，為此各種自動(dòng)記錄電量儀紛紛問世。目前已有的儀器一般完成通用性任務(wù)，即有分時(shí)記錄用電量、予置最大用電量，超量則報(bào)警控制(斷電)等功能，但還不具備對(duì)“日負(fù)荷報(bào)表”進(jìn)行全自動(dòng)記錄、打印功能，有些只能打印窄條數(shù)據(jù)，最終尚需人工二次填寫“日負(fù)荷報(bào)表”，有些用24針寬行打印機(jī)實(shí)現(xiàn)打印報(bào)表，使其造價(jià)高，不宜推廣、普及使用。
為克服上述儀器的不足之處，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)出一種“日負(fù)荷報(bào)表”自動(dòng)記錄、打印儀，該儀器不但能按“日負(fù)荷報(bào)表”所規(guī)定的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行全自動(dòng)采集、計(jì)算，并且能用9針打印機(jī)打印出“日負(fù)荷報(bào)表”來。
本實(shí)用新型提出的一種“日負(fù)荷報(bào)表”自動(dòng)記錄、打印儀由CPU及串／并行通信模板(簡稱CPU模板)、RAM－ROM擴(kuò)展、顯示器、打印機(jī)接口板(簡稱接口板)和與該板相連接的顯示器、打印機(jī)、以及多路電量采集與時(shí)鐘控制板(簡稱采集板)，及與其相連的光電二極管等部件所組成，所說光電二極管設(shè)置在電度表轉(zhuǎn)盤靠外側(cè)一處，轉(zhuǎn)盤上的數(shù)個(gè)小孔依次通過該光電二極管使其曝光發(fā)出脈沖信號(hào)，該信號(hào)通過電纜送到所說采集板，所說CPU模板、接口板、采集板均由地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線聯(lián)接，其特征在于所說采集板由多路電量記錄器、二次地址碼鎖存器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘所組成，該多路電量記錄器包括前級(jí)基準(zhǔn)量計(jì)數(shù)器(U1)與進(jìn)位緩沖、鎖存器(U2、U3)及雙字節(jié)計(jì)數(shù)器(U4、U6)及數(shù)據(jù)鎖存器(U5、U7)，在所說的U1與U4、U6之間設(shè)有三狀態(tài)門，以便在U1處于進(jìn)位狀態(tài)時(shí)用二次地址碼低電平封住U1向U4、U6進(jìn)位的通道，避免進(jìn)位脈沖被丟失，所說的打印機(jī)為9針打印機(jī)。
本實(shí)用新型的工作原理為CPU板是指揮、協(xié)調(diào)、調(diào)度整個(gè)儀器的核心部件。具有匯集、發(fā)送、處理各類信息流、數(shù)據(jù)流及控制流的功能；接口板為人機(jī)聯(lián)系、對(duì)話的部件，同時(shí)各類工作指令、數(shù)據(jù)表格、字模等都存貯、保留在此板的RAM－ROM之中；采集板是具體的前沿工作部件，各干線的電量參數(shù)，經(jīng)過光電二極管實(shí)現(xiàn)A／D變換，均由此板進(jìn)入，且各個(gè)特定時(shí)刻由此板準(zhǔn)確報(bào)出、通知CPU板。上述工作流程可簡述為CPU板指揮各部件處于值守工作狀態(tài)→采集板發(fā)出其特定時(shí)刻到→CPU板指揮采集板立即采集、處理數(shù)據(jù)→CPU板將數(shù)據(jù)送入接口板保存→CPU板接到顯示、打印命令→CPU板命令接口板將數(shù)據(jù)顯示、打印出→CPU板指揮各部件恢復(fù)值守工作狀態(tài)。上述所有控制、數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、打印、字模程序均用匯編語言事先編制好并固化在ROM中。
本實(shí)用新型CPU板可采用Z80、8085、8086式8031－51系列單片機(jī)等8位、十六位微處理器，接口板可選用通用商品化模板，總線標(biāo)準(zhǔn)可選用S－100BUS，STDBUS，PC BUS等標(biāo)準(zhǔn)。為提高該儀器的工作效率，還可配置PC微處理機(jī)及標(biāo)準(zhǔn)STD BUS鍵盤，實(shí)現(xiàn)信息的保存，按人工命令查詢所需信息。
本實(shí)用新型配置合理、成本低，具備了對(duì)“日負(fù)荷報(bào)表”所規(guī)定的數(shù)據(jù)的全自動(dòng)采集、記錄、打印、制表的特定功能，適于推廣、普及。
附圖簡要說明

圖1本實(shí)用新型的一種實(shí)施例總體示意圖圖2實(shí)施例中CPU板、接口板的元件配置圖及與鍵盤接口連接關(guān)系示意圖該圖分為三部分圖2－1 圖2－2 圖2－3各部分連接處分別用A1～A7B1～B4標(biāo)出。
圖3實(shí)施例中的電量記錄器元件配置圖圖4實(shí)施例中的二次地址鎖存器元件配置圖圖5實(shí)施例中的實(shí)時(shí)時(shí)鐘各腳標(biāo)示意圖圖6主干程序流程簡圖圖7采集程序流程簡圖圖8計(jì)算程序流程簡圖圖9打印程序流程簡圖圖10本實(shí)施例打印出帶條形碼的“日負(fù)荷報(bào)表”實(shí)例本實(shí)用新型提供的一種“日負(fù)荷報(bào)表”自動(dòng)記錄打印儀，其總體組成、各部分結(jié)構(gòu)及程序流程圖如圖1～圖9所示，
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述如下圖1為本實(shí)施例的總體組成示意圖。它包括安裝在電度表轉(zhuǎn)盤外側(cè)下方的紅外光電二極管，與二極管相連接的多路電量采集與時(shí)鐘控制模板(簡稱采集板)、CPU及串／并行通信板(簡稱CPU板)、顯示器、打印機(jī)接口及RAM－ROM擴(kuò)展板(簡稱接口板)，上述三塊板均通過數(shù)據(jù)總線(DB BUS)、地址總線(AB BUS)和控制總線(CB BUS)相互連接安裝在打印儀主機(jī)箱中；PC微機(jī)與標(biāo)準(zhǔn)鍵盤用電纜與CPU板連通，PC機(jī)是為完成附加功能而設(shè)，即將記錄儀中每月所記錄、保留的信息通過PC機(jī)轉(zhuǎn)貯于磁盤中；顯示器和9針打印機(jī)與接口板聯(lián)通。上述各部分除采集板外均選用通用商品化模板配置而成，其連接關(guān)系如圖2所示，在此不再詳細(xì)描述。采集板是本設(shè)計(jì)人為保證該儀器的性能，而進(jìn)行特別設(shè)計(jì)的專用板，此板由多路(可根據(jù)需要，設(shè)定路數(shù))電量記錄器、二次地址碼鎖存器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘等組成。各部分具體元件配置及工作原理結(jié)合圖3～5描述如下1.圖3為電量記錄器元件配置如圖3所示。每一路電量記錄器由前級(jí)基準(zhǔn)量計(jì)數(shù)器(U1)與進(jìn)位緩沖、鎖存器(U2、U3)，進(jìn)位開關(guān)、雙字節(jié)計(jì)數(shù)器及數(shù)據(jù)鎖存器(U4～U7)構(gòu)成。其工作原理為由紅外二極管完成A／D轉(zhuǎn)換，即電表常數(shù)N＝n轉(zhuǎn)／1KW·h，被變換為脈沖個(gè)數(shù)，依次送入前級(jí)基準(zhǔn)量計(jì)數(shù)器(U1)C216，C216的進(jìn)制取決于N級(jí)PT·CT(電壓、電流互感器)的倍率，例N＝1500轉(zhuǎn)／1KW·h，PT·CT＝20001(PT＝10KV0.1KV；CT＝100A5A)可知電度表每轉(zhuǎn)1500／2000＝0.75(匝)＝3／4轉(zhuǎn)，即為1KW·h(1度電)，若使電表每1／4轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)脈沖，則3個(gè)脈沖即為1KW·h，故將C216接為3進(jìn)制記數(shù)器，計(jì)量的基準(zhǔn)量為1KW·h。
為避免儀器在采集電量的幾十μs期間，前級(jí)基準(zhǔn)量計(jì)數(shù)量正好進(jìn)位、送數(shù)，造成被采集的計(jì)數(shù)器狀態(tài)不定，或進(jìn)位脈沖被丟失的最壞情況出現(xiàn)，本實(shí)施例在前級(jí)基準(zhǔn)量計(jì)數(shù)器C216與雙字節(jié)計(jì)數(shù)器CD4024、CD4040之間設(shè)置三態(tài)門126作為進(jìn)位開關(guān)通道，即首先采樣C216進(jìn)位狀態(tài)，隨即用二次地址碼低電平封住C216向CD4024、CD4040進(jìn)位的通道，即關(guān)閉(74LS126)Q2，而進(jìn)位緩沖器U2(74LS373)是開通的，對(duì)雙字節(jié)計(jì)數(shù)器采集數(shù)據(jù)完畢。再次采樣C216進(jìn)位情況，以修正所采集的雙字節(jié)數(shù)據(jù)。與C216相接的U2(三態(tài)鎖存器74LS373)接成D＝Q狀態(tài)，是保證能連續(xù)采集C216進(jìn)位端變化，與U3(三態(tài)驅(qū)動(dòng)門74LS244)接成三態(tài)可控方式，是為保證采樣完畢，讓出數(shù)據(jù)總線(DB BUS)；同理，與U4、U6(CD4024，4040)相接的U5，U7(74LS373)，被接成D＝Q，數(shù)據(jù)鎖存(D＝QO)，及高阻(Q＝Z)三態(tài)可控方式。
2.二次地址鎖存器由譯碼矩陣構(gòu)成其元件配置，如圖4所示。
為盡量少占用I／O地址，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了只用一個(gè)I／O地址，譯出128個(gè)二次地址，并鎖存的結(jié)構(gòu)I／O寫指令，將譯碼信息通過DB BUS送入(U8)273D鎖存器鎖存，被鎖存的D0～D2三位碼通過(U9)125驅(qū)動(dòng)，送至U11U12…U26(138)16片3～8譯碼器的輸入端(A、B、C)；D3～D6四位碼送至(U10)4～16譯碼器154的輸入端(A、B、C)，D7作(D7＝0)154的片選信號(hào)，154譯出的Y0～Y15(稱Yn)分別作為16片138的片選信號(hào)，每一片138與Yn配合，可譯出8個(gè)二次地址碼，故其(16片)可譯128個(gè)二次地址碼。
3.實(shí)時(shí)時(shí)鐘如圖5所示。
CDP 1879系RCA公司的可編程實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，通過編程方式對(duì)芯片進(jìn)行續(xù)寫年、月、日、時(shí)、分、秒；可預(yù)置秒、分、時(shí)報(bào)警、中斷時(shí)間，芯片可精確守時(shí)發(fā)出中斷信號(hào)INT；芯片內(nèi)部工作寄存器需占I／O口八個(gè)地址，及使用A0A1A3低三位地址線尋址；外接晶振為4.194304MHZ，本系統(tǒng)使用1879 HOURS，MINUTES，SECONDS的中斷報(bào)警功能，分別進(jìn)行電量采集，及監(jiān)測程序正常運(yùn)行，防止出現(xiàn)死循環(huán)，及程序飛出……等干擾。
本實(shí)施例中用于數(shù)據(jù)采集、計(jì)算及功能控制等程序均為模塊化結(jié)構(gòu)，全部用匯編語言編制而成并固化在接口板的ROM中。其功能如下(1)系統(tǒng)上電，自動(dòng)進(jìn)入主干程序(如圖6所示)，經(jīng)時(shí)鐘校準(zhǔn)輸入年、月、日、時(shí)、分、秒，啟動(dòng)時(shí)鐘，系統(tǒng)就在實(shí)時(shí)時(shí)鐘(REAL－TIME CLOCK)CDP1879的精確控制下工作。CPT顯示時(shí)間及各類工作揭示各供電線路運(yùn)行狀態(tài)，基本用電參數(shù)，匯總情況……。例行顯示完畢，進(jìn)入待命狀態(tài)，ⅰ等待時(shí)鐘中斷信號(hào)；ⅱ等待人工鍵盤命令延時(shí)待命10分鐘，自動(dòng)進(jìn)入值守狀態(tài)CRT關(guān)閉。鍵盤啟動(dòng)命令隨時(shí)可令系統(tǒng)進(jìn)入顯示，待命狀態(tài)，特定的考核時(shí)刻，中斷命令能使系統(tǒng)準(zhǔn)時(shí)采集電量。每月1～6日，系統(tǒng)處于自動(dòng)打印報(bào)表狀態(tài)，可隨時(shí)打印報(bào)表——條形碼。每逢夏時(shí)制始末，季度更換，系統(tǒng)都自動(dòng)準(zhǔn)時(shí)修正時(shí)鐘，及調(diào)整高峰考核時(shí)刻。
(2)采集程序如圖7所示采集程序由(小時(shí)報(bào)警)中斷方式進(jìn)入，以確保電量計(jì)量的精確，在每個(gè)考核時(shí)刻，采集、匯總各干線電量參數(shù)，每日采集24次(每小時(shí)一次)每次所采的原始數(shù)據(jù)，寫入專設(shè)數(shù)據(jù)區(qū)，保留40天，該區(qū)存貯器由掉電保護(hù)RAM組成(帶后備電池的RAM或E2PROM)。全部原始數(shù)據(jù)按日、按考核時(shí)刻有序排列。
(3)計(jì)算程序如圖8所示每月1日800至6日2200，系統(tǒng)都將顯示計(jì)算、打印“日負(fù)荷報(bào)表——條形碼”的提示，此期間可調(diào)用計(jì)算、打印程序、打制報(bào)表。計(jì)算程序?qū)⑷略紨?shù)據(jù)，按時(shí)、日、旬、月，依次計(jì)算報(bào)表各項(xiàng)數(shù)據(jù)，其中計(jì)算各電量參數(shù)據(jù)的加權(quán)平均，累計(jì)和，Ⅰ、Ⅱ旬為10(天)次，Ⅲ旬的(天)次數(shù)，由實(shí)鐘1879寫入的月標(biāo)志而定；計(jì)算結(jié)果送入各打印數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，供顯示或打印所用。整個(gè)計(jì)算程序首先計(jì)算全月各日的小時(shí)平均負(fù)荷、高峰電量及負(fù)荷率(全日用電量、后夜電量已在采集程序中積算完畢)，①小時(shí)平均負(fù)荷系將全日用電量(SM20)÷24(小時(shí))＝(MEN20)商送入小時(shí)平均負(fù)荷數(shù)據(jù)區(qū)MEN10，MEN20，MEN31；②高峰電量，須首先搜索每日高峰時(shí)刻最大用電量，由子程序CPMAX完成，高峰時(shí)刻最大值KWHmax，送入高峰值數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，其它高峰值送高峰電量數(shù)據(jù)區(qū)KP10，KP20，KP31；高峰時(shí)刻的點(diǎn)數(shù)5或8，由月標(biāo)志位決定；③負(fù)荷率在①②兩項(xiàng)計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，用小時(shí)平均負(fù)荷(MEN20)÷(KWHmax)＝CEN％，(＜1)，所得百分?jǐn)?shù)，即為負(fù)荷率，送于負(fù)荷率數(shù)據(jù)區(qū)CEN10，CEN20，CEN31；上述三項(xiàng)中，積算次數(shù)，由月標(biāo)志位決定是31，30，29，28。
完成上述五項(xiàng)用電參數(shù)的單項(xiàng)積算后，程序進(jìn)入上述五項(xiàng)參數(shù)及小時(shí)電量的旬、月合計(jì)的計(jì)算，每項(xiàng)計(jì)算需積算的次數(shù)由參數(shù)項(xiàng)目數(shù)×31求出，如小時(shí)電量項(xiàng)目數(shù)13×31＝403；全部計(jì)算完畢，顯示算畢標(biāo)志，可由鍵盤命令或顯示結(jié)果，或調(diào)打印程序制表，或返回主程序。
(4)打印程序如圖9所示可由計(jì)算程序調(diào)用或單獨(dú)調(diào)用。打印內(nèi)容分?jǐn)?shù)據(jù)與常數(shù)，數(shù)據(jù)由計(jì)算程序備好，寫入數(shù)據(jù)(打印)緩沖區(qū)；表頭格式、表格框架、漢字、條碼點(diǎn)陣為常數(shù)，固化在打印字模區(qū)(EPROM)，為實(shí)現(xiàn)9針打印機(jī)(80行或132行)打印標(biāo)準(zhǔn)的表格，所用漢字點(diǎn)陣、條形碼點(diǎn)陣、表格框架皆為非標(biāo)準(zhǔn)專用字模。為防止誤操作所致的打印程序陷入死循環(huán)，在打印程序的起始，設(shè)置了軟件抗干擾措施由1879監(jiān)測打印時(shí)間，超時(shí)則報(bào)警中斷，及時(shí)從死循環(huán)中退出。整個(gè)打印程序按報(bào)表的格式，依次打印表格框架，字頭、數(shù)字；程序的起始，須將打印機(jī)置于BIT IMAGE MODE方式，送入，每行總點(diǎn)陣數(shù)，行距等打印參數(shù)；全部程序分為七個(gè)模塊，結(jié)構(gòu)大致相同，漢字模、數(shù)據(jù)區(qū)地址有別，故僅介紹第一個(gè)模塊小時(shí)電量打印模塊循環(huán)最外套LL＝13，由考核時(shí)間的總點(diǎn)數(shù)13個(gè)考核點(diǎn)所定；次外套L＝6，系由每個(gè)考核點(diǎn)的有效數(shù)字的最大位數(shù)及表格結(jié)構(gòu)的要求所定；內(nèi)循環(huán)(BB＝3)，是每月的旬?dāng)?shù)共3個(gè)，而最內(nèi)循環(huán)B＝10，系每旬內(nèi)天數(shù)，10天或11天(亦由月標(biāo)志位定)打印數(shù)據(jù)時(shí)，程序判別0是否為有效數(shù)字，非有效數(shù)字則不打；每個(gè)考核點(diǎn)的數(shù)據(jù)打印完畢，最后打印該點(diǎn)的表頭格式，如此循環(huán)13次，使完成13小時(shí)電量打印模塊，進(jìn)入下一打印模塊，待前六個(gè)打印模塊執(zhí)行完畢，即表格已基本制成，下面是打印條形碼模塊，程序便將需報(bào)局級(jí)統(tǒng)計(jì)、匯總的數(shù)據(jù)用條形碼信息打出，供光筆掃描、自動(dòng)錄入大型數(shù)據(jù)數(shù)庫。條形碼為高可靠、低信息量制式的CODE－B型編碼；所打印條形碼的內(nèi)容為單位名稱、制表日期、各考核電量匯總數(shù)據(jù)等。
本打印機(jī)打印出帶條形的“日負(fù)荷報(bào)表”實(shí)例如圖10所示。
本實(shí)用新型提供的上述實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了對(duì)用電量的全自動(dòng)記錄、計(jì)算、匯總、打印，特別適合于用普通9針打印機(jī)完成北京供電局對(duì)北京地區(qū)企、事業(yè)單位報(bào)表的要求。
權(quán)利要求1.一種“日負(fù)荷報(bào)表”自動(dòng)記錄、打印儀由CPU及串/并行通信模板(簡稱CPU模板)、RAM-ROM擴(kuò)展、顯示器、打印機(jī)接口板(簡稱接口板)和與該板相連接的顯示器、打印機(jī)、以及多路電量采集與時(shí)鐘控制板(簡稱采集板)，及與其相連的光電二極管等部件所組成，所說光電二極管設(shè)置在電度表轉(zhuǎn)盤靠外側(cè)一處，轉(zhuǎn)盤上的數(shù)個(gè)小孔依次通過該光電二極管使其曝光發(fā)出脈沖信號(hào)，該信號(hào)通過電纜送到所說采集板，所說CPU模板、接口板、采集板均由地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線聯(lián)接，其特征在于所說采集板由多路電量記錄器、二次地址碼鎖存器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘所組成，該多路電量記錄器包括前級(jí)基準(zhǔn)量計(jì)數(shù)器(U1)與進(jìn)位緩沖、鎖存器(U2、U3)及雙字節(jié)計(jì)數(shù)器(U4、U6)及數(shù)據(jù)鎖存器(U5、U7)，在所說的U1與U4、U6之間設(shè)有三狀態(tài)門，以便在U1處于進(jìn)位狀態(tài)時(shí)用二次地址碼低電平封住U1向U4、U6進(jìn)位的通道，避免進(jìn)位脈沖被丟失，所說的打印機(jī)為9針打印機(jī)，以及用匯編語言事先編制好并固化在ROM中的控制、數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、打印、字模等程序。
2.如權(quán)利要求1所述的“日負(fù)荷報(bào)表”自動(dòng)記錄、打印儀，其特征在于所說的打印程序包括條形碼打印模塊。
專利摘要“日負(fù)荷報(bào)表”自動(dòng)記錄、打印儀，屬于對(duì)電變量的測量技術(shù)領(lǐng)域。由光電二極管、CPU及串/并行通信模板、RAM-ROM擴(kuò)展、顯示器、打印機(jī)接口板、多路電量采集與時(shí)鐘控制板以及顯示器、9針打印機(jī)等部件構(gòu)成，配以固化在ROM中的控制、采集、計(jì)算程序。實(shí)現(xiàn)了對(duì)用電量的全自動(dòng)記錄、計(jì)算、匯總、打印等功能，特別適合是用普通9針打印機(jī)生成符合北京供電局對(duì)北京地區(qū)企、事業(yè)用電單位報(bào)表的要求，本儀器打印的“日負(fù)荷報(bào)表”帶有用條形碼儲(chǔ)存的統(tǒng)計(jì)、匯總信息，可方便地采用光筆掃描、自動(dòng)錄入大型數(shù)據(jù)庫。
文檔編號(hào)G01R11/00GK2103817SQ9122568
公開日1992年5月6日 申請日期1991年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月28日
發(fā)明者秦瑚, 何泉, 郭偉 申請人:北京農(nóng)業(yè)大學(xué)