基于C8051F020的配電變壓器監(jiān)測終端設計

摘    要：文章主要介紹了以C8051F020單片機為核心的配電變壓器監(jiān)測終端的設計方案，并給出了硬件和軟件的實現(xiàn)方法。
關鍵詞：C8051F020；配電變壓器監(jiān)測終端

引言
配電變壓器是將電能直接分配給低壓用戶的電力設備，其運行數(shù)據(jù)是整個配電網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)的重要組成部分。本文設計了一種集多功能電表、無功投切控制器、采集器等功能于一體的新型配電變壓器監(jiān)測終端。

硬件設計
根據(jù)配電變壓器終端產(chǎn)品所需實現(xiàn)的功能要求，以單片機C8051F020為核心的硬件結構如圖1所示。
C8051F020簡介
由于配電變壓器監(jiān)測終端需實現(xiàn)的功能較多，經(jīng)反復比較，CPU選用C8051F020芯片。該芯片內(nèi)置有64k Flash、4k RAM、1個SMBus/I2C、1個SPI、2個UART、5個定時器、64個通用I/O口、12位的ADC通道、電壓基準（內(nèi)部、外部）、溫度傳感器等。并具有以下特點：高速的50MIPS與8051 全兼容的微控制器內(nèi)核。Flash 存儲器可實現(xiàn)在線編程和用于非易失性數(shù)據(jù)存儲（E2PROM 的作用），工作電壓典型值為3V（ 2.7V~3.3V），全部I/O、RST、JTAG 引腳均允許5V電壓輸入，工業(yè)級溫度范圍（-45 ~ +85）。片內(nèi)JTAG 仿真電路提供全速非插入式（不使用在片資源）的電路內(nèi)仿真支持斷點、單步觀察點、運行和停止等調(diào)試命令，支持存儲器和寄存器校驗和修改。
監(jiān)控電路
選用MAX706作為微處理器監(jiān)控器，主要實現(xiàn)上電復位、監(jiān)控程序運行和掉電檢測功能。電路如圖2所示。
MAX706可獨立監(jiān)視跟蹤定時器輸出。在1.6s內(nèi)，如果CPU的P2.3腳電平不翻轉，則/WDO腳輸出低電平，通過/MR手動復位輸入端使/RST腳產(chǎn)生復位信號，以防止由于干擾使CPU死機。設跳線器的目的是為了避免在下載程序和調(diào)試時MAX706產(chǎn)生復位信號。
VPP為電源的掉電檢測信號，當電平降至5.5V以下時，/PFO輸出低電平，使CPU進入中斷程序進行掉電處理。CPU的P1.5腳被配置成外部中斷輸入，低電平觸發(fā)。
日歷時鐘和存儲電路
日歷時鐘芯片采用RTC4553，該芯片采用內(nèi)置晶振和獨特的數(shù)據(jù)方法，大大提高了時鐘精度和可靠性。RTC4553配有串行外設通信接口，另有30