單片機嵌入式在遠程電網監測系統中的應用

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。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。它的主要特點是：數據刷新速度快，隨著元器件技術的發展，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行采樣，然后通過一定的算法計算出電壓、電流的有效值、有功功率、無功功率等。

交流采樣對環境溫度有一定要求，同時對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，一個周期內，必須保證足夠的采樣點數，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。具體相關電路如圖４所示。是當電壓超前電流時，Ｕ１５Ｂ輸出為"１"；反之輸出為"０"。電壓、電流的正弦波形分別經過零比較器后（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Ｘ端口才輸出Ｖｒｅｆ，對積分電路充電；當Ａ、Ｂ信號為"００"或"１１"時，輸出端口為零。而Ａ、Ｂ信號為"０１"或"１０"的時間正是電壓、電流相位差的時間。時間越長，對電容Ｃ２３充電的時間也越長。因此，電容上的電壓反映了相位差的大小。ＣＰＵ經過數據處理可確定功率因素的大小。

２．４ 以太網接口模塊

以太網接口模塊選用ＲｅａｌＴｅｋ公司的ＲＴＬ８０１９ＡＳ全雙工以太網控制器，主要功能是處理以太網協議。它自帶１６ＫＢ的ＳＲＡＭ，并通過ＲＪ４５接口與以太網通信。數據的流向為：請求信息從以太網來，通過ＲＪ４５送到ＲＴＬ８０１９ＡＳ，處理后的數據包送入ＳＸ５２ＢＤ協議棧，由協議棧對數據包進行解析，得到原始請求信息。請求信息再經過ＳＸ５２ＢＤSX52BD的處理，產生回復信息?；貜托畔⒌揭蕴W的過程與上述過程正好相反。

２．５ 其它模塊電路

ＥＥＰＲＯＭ：ＣＰＵ通過Ｉ２Ｃ總線訪問ＥＥＰＲＯＭ器件２４Ｃ２５６24C256。網頁就存儲在ＥＥＰＲＯＭ中。ＥＥＰＲＯＭ中的網頁內容通過主ＣＰＵ的讀寫操作可以實現網頁的瀏覽、重新下載和更新。受容量的限制它不可能存儲大量頁面。

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

看門狗電路：電網監測儀的工作環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"，它就會產生看門狗輸出，系統復位。