新型電網電壓監測儀的組成和驅動程序設計

摘要：針對電網電壓數據的實時監測，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，可以顯示實時時間和電壓，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。軟件采用高級語言編寫，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。
關鍵詞：電壓監測儀；STCl2C5A60S2微控制器；實時時間；交直流變換

0 引言
電壓監測系統是對電網電壓質量進行監測并自動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。通過儀表的使用，即可實現對電壓監測點的各種電壓參數進行測量并記錄，同時給出電壓合格率、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，通過儀表鍵盤來查詢抄錄十分耗時耗工，而直接用小打印機打印也有許多缺點和不便之處。本系統可實現電網電壓集中監測，并有查詢、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、實時時鐘、串行通信和大容量串行存儲器等模塊電路構成。整個系統結構組成如圖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是一個時鐘／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，及時將數據保存進E2PROM。內部有1 280 B的RAM數據存儲器。芯片內部有E2PROM功能，擦寫次數達10萬次以上。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。內部已經集成了獨立的波特率發生器，此系列單片機串行通信的速率可以不由內部定時器T1的溢出率來決定，這樣可以讓T1來實現定時或者計數的功能。此系列的單片機還有雙串口的功能，一個串口可以被系統使用，剩下的串口可以用來作系統程序調試信息的輸出，避免一個串口被占用的情況下，只能使用I／O口去模擬UART時序的麻煩。
監測系統是弱電系統，而電網電壓一般是220 V左右的交流電，不能由系統直接進行測量。必須把測量的電壓通過帶緩沖器的降壓器，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。