新型電網(wǎng)電壓監測儀的組成和驅動(dòng)程序設計

摘要：針對電網(wǎng)電壓數據的實(shí)時(shí)監測，提出了一種基于STCl2C5A60S2微處理器的方案。該系統包括電壓采集模塊、轉換模塊和數據顯示模塊，可以顯示實(shí)時(shí)時(shí)間和電壓，并具有電壓越限報警、系統變比設定、系統電壓系數調節、電壓統計等功能。該系統采用了最新的1T高性能51單片機和存儲器，加快了系統的處理和存儲速度。軟件采用高級語(yǔ)言編寫(xiě)，主要包括初始化、按鍵掃描、菜單處理、電壓統計等模塊化子程序。
關(guān)鍵詞：電壓監測儀；STCl2C5A60S2微控制器；實(shí)時(shí)時(shí)間；交直流變換

0 引言
電壓監測系統是對電網(wǎng)電壓質(zhì)量進(jìn)行監測并自動(dòng)記錄的智能化儀表系統，為統計電壓的合格率及其他參數、反映電壓質(zhì)量的管理提供正確的數據。電壓監測系統的最小組合為一臺智能電壓監測儀。通過(guò)儀表的使用，即可實(shí)現對電壓監測點(diǎn)的各種電壓參數進(jìn)行測量并記錄，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算結果。電壓監測系統的另外一種組合是由電壓監測儀加上電卡、通訊機及上位計算機等配套設備組成。電壓監測儀所記錄的數據很多，通過(guò)儀表鍵盤(pán)來(lái)查詢(xún)抄錄十分耗時(shí)耗工，而直接用小打印機打印也有許多缺點(diǎn)和不便之處。本系統可實(shí)現電網(wǎng)電壓集中監測，并有查詢(xún)、統計報表、電壓越限報警、典型工作日設定、系統變比和電壓值誤差系數可調整等一系列功能。

1 系統設計
采集模塊以高性能微處理器STCl2C5A60S2為核心，外圍由信號變換、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、串行通信和大容量串行存儲器等模塊電路構成。整個(gè)系統結構組成如圖1所示。

STCl2C5A60S2是宏晶科技今年新推出的一款處理器，全面兼容傳統的51系列。STCl2C5A60S2是一個(gè)時(shí)鐘／及其周期，增強型51內核，速度比普通的8051快8～12倍。工作電壓比較寬，為3．3～5．5 V。增加第二復位功能引腳，并且具有外部掉電檢測電路，可在掉電時(shí)，及時(shí)將數據保存進(jìn)E2PROM。內部有1 280 B的RAM數據存儲器。芯片內部有E2PROM功能，擦寫(xiě)次數達10萬(wàn)次以上。具有ISP／IAP功能，8通道10位高速ADC，速度可達2．5×105次／s，2路PWM還可作2路D／A使用。內部已經(jīng)集成了獨立的波特率發(fā)生器，此系列單片機串行通信的速率可以不由內部定時(shí)器T1的溢出率來(lái)決定，這樣可以讓T1來(lái)實(shí)現定時(shí)或者計數的功能。此系列的單片機還有雙串口的功能，一個(gè)串口可以被系統使用，剩下的串口可以用來(lái)作系統程序調試信息的輸出，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。
監測系統是弱電系統，而電網(wǎng)電壓一般是220 V左右的交流電，不能由系統直接進(jìn)行測量。必須把測量的電壓通過(guò)帶緩沖器的降壓器，降至3～4 V的交流小信號。
降壓之后的電壓信號為交流小信號，再通過(guò)真有效值轉換芯片AD536轉換成有效值相等的直流信號并輸出。