單片機嵌入式在遠程電網(wǎng)監測系統中的應用

２．２ 電壓電流采樣模塊

根據采樣信號的不同，可分為直流采樣與交流采樣兩大類(lèi)。直流采樣是把交流電壓、電流信號轉化為０～５Ｖ的直流電壓，再送到Ａ／Ｄ轉換器進(jìn)行轉換。即Ａ／Ｄ轉換器采樣的模擬量為直流信號。它的主要特點(diǎn)是：數據刷新速度快，隨著(zhù)元器件技術(shù)的發(fā)展，穩定度、精確度大為提高。

交流采樣是相對直流采樣而言，直接對交流電壓和電流波形進(jìn)行采樣，然后通過(guò)一定的算法計算出電壓、電流的有效值、有功功率、無(wú)功功率等。

交流采樣對環(huán)境溫度有一定要求，同時(shí)對Ａ／Ｄ轉換器的轉換速度和采樣保持器要求較高；為了保證測量精度，一個(gè)周期內，必須保證足夠的采樣點(diǎn)數，而且采樣計算程序相對復雜，對ＣＰＵ要求較高，因此該儀器采用直流采樣。其工作原理如圖３所示。

２．３ 功率因素檢測模塊

功率因素檢測模塊有兩大功能：（１）判別電壓是超前還是滯后電流；（２）判別功率因素大小。具體相關(guān)電路如圖４所示。是當電壓超前電流時(shí)，Ｕ１５Ｂ輸出為"１"；反之輸出為"０"。電壓、電流的正弦波形分別經(jīng)過(guò)零比較器后（電路忽略）轉換為方波，輸入２／４譯碼電路。譯碼電路只有當Ａ、Ｂ信號為"０１"或"１０"時(shí)Ｘ端口才輸出Ｖｒｅｆ，對積分電路充電；當Ａ、Ｂ信號為"００"或"１１"時(shí)，輸出端口為零。而Ａ、Ｂ信號為"０１"或"１０"的時(shí)間正是電壓、電流相位差的時(shí)間。時(shí)間越長(cháng)，對電容Ｃ２３充電的時(shí)間也越長(cháng)。因此，電容上的電壓反映了相位差的大小。ＣＰＵ經(jīng)過(guò)數據處理可確定功率因素的大小。

２．４ 以太網(wǎng)接口模塊

以太網(wǎng)接口模塊選用ＲｅａｌＴｅｋ公司的ＲＴＬ８０１９ＡＳ全雙工以太網(wǎng)控制器，主要功能是處理以太網(wǎng)協(xié)議。它自帶１６ＫＢ的ＳＲＡＭ，并通過(guò)ＲＪ４５接口與以太網(wǎng)通信。數據的流向為：請求信息從以太網(wǎng)來(lái)，通過(guò)ＲＪ４５送到ＲＴＬ８０１９ＡＳ，處理后的數據包送入ＳＸ５２ＢＤ協(xié)議棧，由協(xié)議棧對數據包進(jìn)行解析，得到原始請求信息。請求信息再經(jīng)過(guò)ＳＸ５２ＢＤSX52BD的處理，產(chǎn)生回復信息?；貜托畔⒌揭蕴W(wǎng)的過(guò)程與上述過(guò)程正好相反。

２．５ 其它模塊電路

ＥＥＰＲＯＭ：ＣＰＵ通過(guò)Ｉ２Ｃ總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)ＥＥＰＲＯＭ器件２４Ｃ２５６24C256。網(wǎng)頁(yè)就存儲在ＥＥＰＲＯＭ中。ＥＥＰＲＯＭ中的網(wǎng)頁(yè)內容通過(guò)主ＣＰＵ的讀寫(xiě)操作可以實(shí)現網(wǎng)頁(yè)的瀏覽、重新下載和更新。受容量的限制它不可能存儲大量頁(yè)面。

時(shí)鐘模塊電路：選用了時(shí)鐘芯片ＤＳ１２Ｂ８８７DS12B887。它可以產(chǎn)生秒、分、時(shí)、日、星期、月及年等七個(gè)時(shí)標?？梢酝ㄟ^(guò)編程讀取和修改這些時(shí)標，也可以編程產(chǎn)生定時(shí)中斷。采用硬時(shí)鐘，可以不占用單片機的定時(shí)器資源，減輕軟件設計量。

看門(mén)狗電路：電網(wǎng)監測儀的工作環(huán)境通常具有強烈的電磁干擾，在工作要求極高的情況下為了防止干擾，引入了看門(mén)狗電路。采用ＭＡＸ８１３ＬMAX813L芯片。該芯片具有監控電路，如果程序在１．６ｓ之內還不給ＭＡＸ８１３Ｌ"喂狗信號"，它就會(huì )產(chǎn)生看門(mén)狗輸出，系統復位。