基于单片机的电力监控系统交流采样技术的实现

　系统数据采集电路如图2所示。
　　
　　由图2可见，前向数据采集通道由传感器、双四选一多路开关4052、采样保持器LF398、八选一多路开关4051、模数转换器AD574、光隔及由电压比较器LM339、锁相环4046、分频器4020构成的频率跟踪电路和用于控制采样保持器的单稳触发器4528组成。
　　
　　由于采集的对象为电压、电流等模拟量，所以必须经A/D转换器变成数字量以后，才能送入8031进行处理。本系统选用AD574，该芯片使用逐次逼近法将-5～+5V模拟电压转换为数字量。转换时间为25μs，非线性误差小于±0.5LSB。
　　
　　系统的采样时间间隔为0.5s。采样时，在1个信号周期内对一相电压、电流等时间间隔准确采样16点并把结果存入片外数据存储器相应的存储页内（A相电压：DPH=80H，A相电流：DPH=83H；C相电压：DPH=84H，C相电流：DPH=85H）。三相全采完后，对采到的数据进行数字滤波。计算有效值后和上限、下限值进行比较，若有超标则进行声光报警。对频率的采样是将交流电信号经LM339电压比较器变成方波后送到8031的P3.2脚（外中断0），由8031计数器0（工作在方式1计数初值为0）在方波保持高电平的时间内对8031（采用12MHz晶振）的内部时钟进行计数。采样期间在每一相16点电压、电流采样完毕后，8031读入计数值存入相应的存储页（DPH=86H）内，数据处理阶段将其转换为频率值后送8279进行显示。
　　
　　3.键盘和显示器电路
　　
　　采用带字驱动和位驱动的LED显示器进行显示。键盘上共设置了8个键，其中：0键用于功能切换；1，2，3三键为双功能键，分别用于显示A，B，C三相电压或电流；4键用于随机打印。
　　
　　4.打印机接口电路
　　
　　8031直接带一个TPμP微型打印机，用软件能使其在规定时间自启动并按设计格式打印指定数据。
　　
　　三、软件设计
　　
　　在系统的软件设计中，采用模块化设计方法，使得程序结构清晰，便于今后进一步扩展系统的功能。系统软件有以下模块构成：主程序、时钟中断服务程序、键盘中断服务程序、数据采集处理子程序、显示程序、打印程序等。主程序主要完成系统初始化，装置自检等任务。系统的初始化部分包括CPU各端口输入输出设置、中断设置、外围驱动、译码电路的初始化、数据RAM的初始化等。系统的数据采集处理子程序的功能是在定时中断服务程序中完成的。在定时中断服务程序中主要进行三相交流电压、电流的采集，数字滤波、采样数据存储，标度变换以及报判断与输出等操作。打印程序由定时中断服务程序团龄闰打印请求标志，主程序查询到该标志时，执行打印准备和启动程序，即将打印数据装配成ASCII字符标准格式存入到外部RAM的打印缓冲器中。由于篇幅所限，本处不再一一介绍。
　　
　　数据采集子程序：
　　
　　SMP：MOVR0，#00H；相数选择初始化
　　
　　MOVR2，#80H；u1存放页地址送R2
　　
　　RET：MOVTL0，#00H
　　
　　MOVTH0，#00H
　　
　　SETBTR0
　　
　　MOVA，R0
　　
　　MOVP0，A；选中三相中的一相进入4052
　　
　　MOVR7，#00H；采样点数寄存器初始化
　　
　　MOVR1，21H；当前采

《基于单片机的电力监控系统交流采样技术的实现(第2页)》