新型電網(wǎng)電壓監(jiān)測(cè)儀的組成和驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)電網(wǎng)電壓數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提出了一種基于STCl2C5A60S2微處理器的方案。該系統(tǒng)包括電壓采集模塊、轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊，可以顯示實(shí)時(shí)時(shí)間和電壓，并具有電壓越限報(bào)警、系統(tǒng)變比設(shè)定、系統(tǒng)電壓系數(shù)調(diào)節(jié)、電壓統(tǒng)計(jì)等功能。該系統(tǒng)采用了最新的1T高性能51單片機(jī)和存儲(chǔ)器，加快了系統(tǒng)的處理和存儲(chǔ)速度。軟件采用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)，主要包括初始化、按鍵掃描、菜單處理、電壓統(tǒng)計(jì)等模塊化子程序。
關(guān)鍵詞：電壓監(jiān)測(cè)儀；STCl2C5A60S2微控制器；實(shí)時(shí)時(shí)間；交直流變換

0 引言
電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是對(duì)電網(wǎng)電壓質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)并自動(dòng)記錄的智能化儀表系統(tǒng)，為統(tǒng)計(jì)電壓的合格率及其他參數(shù)、反映電壓質(zhì)量的管理提供正確的數(shù)據(jù)。電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的最小組合為一臺(tái)智能電壓監(jiān)測(cè)儀。通過(guò)儀表的使用，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)的各種電壓參數(shù)進(jìn)行測(cè)量并記錄，同時(shí)給出電壓合格率、電壓偏高不合格率、電壓偏低不合格率等計(jì)算結(jié)果。電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的另外一種組合是由電壓監(jiān)測(cè)儀加上電卡、通訊機(jī)及上位計(jì)算機(jī)等配套設(shè)備組成。電壓監(jiān)測(cè)儀所記錄的數(shù)據(jù)很多，通過(guò)儀表鍵盤(pán)來(lái)查詢(xún)抄錄十分耗時(shí)耗工，而直接用小打印機(jī)打印也有許多缺點(diǎn)和不便之處。本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓集中監(jiān)測(cè)，并有查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、電壓越限報(bào)警、典型工作日設(shè)定、系統(tǒng)變比和電壓值誤差系數(shù)可調(diào)整等一系列功能。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
采集模塊以高性能微處理器STCl2C5A60S2為核心，外圍由信號(hào)變換、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、串行通信和大容量串行存儲(chǔ)器等模塊電路構(gòu)成。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

STCl2C5A60S2是宏晶科技今年新推出的一款處理器，全面兼容傳統(tǒng)的51系列。STCl2C5A60S2是一個(gè)時(shí)鐘／及其周期，增強(qiáng)型51內(nèi)核，速度比普通的8051快8～12倍。工作電壓比較寬，為3．3～5．5 V。增加第二復(fù)位功能引腳，并且具有外部掉電檢測(cè)電路，可在掉電時(shí)，及時(shí)將數(shù)據(jù)保存進(jìn)E2PROM。內(nèi)部有1 280 B的RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。芯片內(nèi)部有E2PROM功能，擦寫(xiě)次數(shù)達(dá)10萬(wàn)次以上。具有ISP／IAP功能，8通道10位高速ADC，速度可達(dá)2．5×105次／s，2路PWM還可作2路D／A使用。內(nèi)部已經(jīng)集成了獨(dú)立的波特率發(fā)生器，此系列單片機(jī)串行通信的速率可以不由內(nèi)部定時(shí)器T1的溢出率來(lái)決定，這樣可以讓T1來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)或者計(jì)數(shù)的功能。此系列的單片機(jī)還有雙串口的功能，一個(gè)串口可以被系統(tǒng)使用，剩下的串口可以用來(lái)作系統(tǒng)程序調(diào)試信息的輸出，避免一個(gè)串口被占用的情況下，只能使用I／O口去模擬UART時(shí)序的麻煩。
監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是弱電系統(tǒng)，而電網(wǎng)電壓一般是220 V左右的交流電，不能由系統(tǒng)直接進(jìn)行測(cè)量。必須把測(cè)量的電壓通過(guò)帶緩沖器的降壓器，降至3～4 V的交流小信號(hào)。
降壓之后的電壓信號(hào)為交流小信號(hào)，再通過(guò)真有效值轉(zhuǎn)換芯片AD536轉(zhuǎn)換成有效值相等的直流信號(hào)并輸出。