基于C8051F020的配電變壓器監測終端設計

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

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

硬件設計
根據配電變壓器終端產(chǎn)品所需實(shí)現的功能要求，以單片機C8051F020為核心的硬件結構如圖1所示。
C8051F020簡(jiǎn)介
由于配電變壓器監測終端需實(shí)現的功能較多，經(jīng)反復比較，CPU選用C8051F020芯片。該芯片內置有64k Flash、4k RAM、1個(gè)SMBus/I2C、1個(gè)SPI、2個(gè)UART、5個(gè)定時(shí)器、64個(gè)通用I/O口、12位的ADC通道、電壓基準（內部、外部）、溫度傳感器等。并具有以下特點(diǎn)：高速的50MIPS與8051 全兼容的微控制器內核。Flash 存儲器可實(shí)現在線(xiàn)編程和用于非易失性數據存儲（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JTAG 仿真電路提供全速非插入式（不使用在片資源）的電路內仿真支持斷點(diǎn)、單步觀(guān)察點(diǎn)、運行和停止等調試命令，支持存儲器和寄存器校驗和修改。
監控電路
選用MAX706作為微處理器監控器，主要實(shí)現上電復位、監控程序運行和掉電檢測功能。電路如圖2所示。
MAX706可獨立監視跟蹤定時(shí)器輸出。在1.6s內，如果CPU的P2.3腳電平不翻轉，則/WDO腳輸出低電平，通過(guò)/MR手動(dòng)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(xiàn)器的目的是為了避免在下載程序和調試時(shí)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(shí)，/PFO輸出低電平，使CPU進(jìn)入中斷程序進(jìn)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(shí)鐘和存儲電路
日歷時(shí)鐘芯片采用RTC4553，該芯片采用內置晶振和獨特的數據方法，大大提高了時(shí)鐘精度和可靠性。RTC4553配有串行外設通信接口，另有30