基于MC9S08AW32芯片的開關柜智能測控裝置方案設計

　　1.3.1中央處理單元

　　中央處理單元電路圖如圖3所示，CPU對采樣信號進行處理計算，根據測量得到的電流、電壓、溫濕度值與預先設定的各種保護數值進行對比，由此來判斷開關柜的電壓電流是否正常、溫濕度狀況是否正常，若不正常則輸出相應的告警信息。外部擴展了鐵電存儲器，用于存儲一些重要的參數，即使以后升級程序也不會丟失先前的重要數據。

　　圖3 中央處理單元電路圖

　　1.3.2開關量控制模塊

　　開關量控制模塊包括開關量輸入和告警輸出，其電路圖如圖4所示。開關量輸入經光電耦合接入CPU;告警由GPIO口經光電耦合器連接到繼電器輸出。開關量輸入設有8路，依次對應一次圖中的斷路器合、斷路器分、手車工作位置、手車試驗位置、接地刀位置以及彈簧儲能指示，其余預留。開關量輸入對應一次圖可編程設置。開關量輸出設有6路，依次輸出加熱器1、加熱器2、風扇、告警、照明、閉鎖的狀態。

　　圖4 開關量控制模塊電路圖、

　　1.3.3人機交互單元

　　本裝置高端產品的人機交互界面采用LCD液晶顯示模塊。LCD采用128*128點陣顯示，初始界面為電參量顯示界面，通過按鍵輸入進入菜單設置界面，菜單選項均采用中文顯示界面，使得操作直觀易懂。通過菜單選項可以設置諸如接線方式、電壓變比、電流變比、告警定值、通信地址波特率等參數。低端產品則采用雙排四位LED數碼管顯示來溫濕度信息及各種可編程信息。用戶可根據實際需要進行設置各種告警定值參數、通信地址波特率等。
　1.4 評述

　　本裝置采用的電源模塊為開關電源模塊。該電源模塊輸入電壓為AC90～285V或DC100～300V，輸入頻率45～60Hz，輸出電壓穩定、故障率小，輸出紋波1%，轉換效率≥75%。具有過壓、過流保護。該模塊經實際現場使用，具有很高的穩定性、可靠性和抗干擾能力。

　　溫濕度傳感器采用SHT10，該系列產品是一款高度集成的溫濕度傳感器芯片，具有超快響應、抗干擾能力強等優點，提供全標定的數字輸出。CPU與SHT10采用串行接口，在傳感器信號的讀取及電源損耗方面，都做了優化處理。

　　高壓帶電顯示模塊由高壓帶電傳感器輸入電信號，由此判斷此高壓柜是否帶電。由于母線電壓較高，所以高壓帶電顯示電路采用了各種過壓保護、隔離保護器件來確保裝置內部電路的正常工作。

　　此外，本裝置還集成有操控功能、人體感應功能、語音防誤提示功能等。

　　2 軟件設計流程

　　系統軟件設計包括主程序、通訊模塊2個部分。

　　主程序完成上電或復位初始化，電能芯片初始化，其他外設初始化，溫濕度測量，讀取電參數，電量計算，狀態顯示及報警處理，LCD顯示刷新及按鍵處理等功能，程序設計流程如圖5。

　　CPU初始化主要指對CPU的特殊狀態寄存器SFR進行配置，設置I/O口的輸入輸出狀態及初始狀態，讀取鐵電寄存器數據等;電能芯片初始化主要指對ADE7758功能寄存器的配置;主程序其余部分則是對各項功能的完成，只有合理安排程序流程來完成這些功能，裝置才能可靠工作。

　　通訊模塊以中斷方式實現，主要完成接收數據，協議處理等功能。通訊協議采用標準MODBUS-RTU規約，便于上位機的通訊，與其他網絡儀表組網使用，實現對開關柜狀態的實時監測。

　　圖5 程序設計流程圖

　　3 實現的技術指標及性能

　　ASD系列開關柜智能測控裝置的技術指標見表1。產品設計時采用優異的電磁干擾PCB設計技術，生產時經過整機帶電老化與出廠檢驗測試，確保了產品的長期工作的穩定性和可靠性。

　　表1 ASD裝置技術指標

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