基于單片機的開關柜智能測控裝置設計及應用

1.3.2開關量控制模塊

開關量控制模塊包括開關量輸入和告警輸出，其電路圖如圖4所示。開關量輸入經光電耦合接入CPU；告警由GPIO口經光電耦合器連接到繼電器輸出。開關量輸入設有8路，依次對應一次圖中的斷路器合、斷路器分、手車工作位置、手車試驗位置、接地刀位置以及彈簧儲能指示，其余預留。開關量輸入對應一次圖可編程設置。開關量輸出設有6路，依次輸出加熱器1、加熱器2、風扇、告警、照明、閉鎖的狀態(tài)。

開關柜智能測控開關量控制模塊

1.3.3人機交互單元

本裝置高端產品的人機交互界面采用LCD液晶顯示模塊。LCD采用128*128點陣顯示，初始界面為電參量顯示界面，通過按鍵輸入進入菜單設置界面，菜單選項均采用中文顯示界面，使得操作直觀易懂。通過菜單選項可以設置諸如接線方式、電壓變比、電流變比、告警定值、通信地址波特率等參數(shù)。低端產品則采用雙排四位LED數(shù)碼管顯示來溫濕度信息及各種可編程信息。用戶可根據(jù)實際需要進行設置各種告警定值參數(shù)、通信地址波特率等。

1.4 評述

本裝置采用的電源模塊為開關電源模塊。該電源模塊輸入電壓為AC90～285V或DC100～300V，輸入頻率45～60Hz，輸出電壓穩(wěn)定、故障率小，輸出紋波＜1％，轉換效率≥75％。具有過壓、過流保護。該模塊經實際現(xiàn)場使用，具有很高的穩(wěn)定性、可靠性和抗干擾能力。

溫濕度傳感器采用SHT10，該系列產品是一款高度集成的溫濕度傳感器芯片，具有超快響應、抗干擾能力強等優(yōu)點，提供全標定的數(shù)字輸出。CPU與SHT10采用串行接口，在傳感器信號的讀取及電源損耗方面，都做了優(yōu)化處理。

高壓帶電顯示模塊由高壓帶電傳感器輸入電信號，由此判斷此高壓柜是否帶電。由于母線電壓較高，所以高壓帶電顯示電路采用了各種過壓保護、隔離保護器件來確保裝置內部電路的正常工作。

此外，本裝置還集成有操控功能、人體感應功能、語音防誤提示功能等。

2 軟件設計流程

系統(tǒng)軟件設計包括主程序、通訊模塊2個部分。

主程序完成上電或復位初始化，電能芯片初始化，其他外設初始化，溫濕度測量，讀取電參數(shù)，電量計算，狀態(tài)顯示及報警處理，LCD顯示刷新及按鍵處理等功能，程序設計流程如圖5。

CPU初始化主要指對CPU的特殊狀態(tài)寄存器SFR進行配置，設置I/O口的輸入輸出狀態(tài)及初始狀態(tài)，讀取鐵電寄存器數(shù)據(jù)等；電能芯片初始化主要指對ADE7758功能寄存器的配置；主程序其余部分則是對各項功能的完成，只有合理安排程序流程來完成這些功能，裝置才能可靠工作。

通訊模塊以中斷方式實現(xiàn)，主要完成接收數(shù)據(jù)，協(xié)議處理等功能。通訊協(xié)議采用標準MODBUS-RTU規(guī)約，便于上位機的通訊，與其他網絡儀表組網使用，實現(xiàn)對開關柜狀態(tài)的實時監(jiān)測。