基于C8051F020的配電變壓器監(jiān)測(cè)終端設(shè)計(jì)

摘    要：文章主要介紹了以C8051F020單片機(jī)為核心的配電變壓器監(jiān)測(cè)終端的設(shè)計(jì)方案，并給出了硬件和軟件的實(shí)現(xiàn)方法。
關(guān)鍵詞：C8051F020；配電變壓器監(jiān)測(cè)終端

引言
配電變壓器是將電能直接分配給低壓用戶的電力設(shè)備，其運(yùn)行數(shù)據(jù)是整個(gè)配電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的重要組成部分。本文設(shè)計(jì)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(jiān)測(cè)終端。

硬件設(shè)計(jì)
根據(jù)配電變壓器終端產(chǎn)品所需實(shí)現(xiàn)的功能要求，以單片機(jī)C8051F020為核心的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。
C8051F020簡(jiǎn)介
由于配電變壓器監(jiān)測(cè)終端需實(shí)現(xiàn)的功能較多，經(jīng)反復(fù)比較，CPU選用C8051F020芯片。該芯片內(nèi)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(zhǔn)（內(nèi)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(nèi)核。Flash 存儲(chǔ)器可實(shí)現(xiàn)在線編程和用于非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（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(jí)溫度范圍（-45 ~ +85）。片內(nèi)JTAG 仿真電路提供全速非插入式（不使用在片資源）的電路內(nèi)仿真支持?jǐn)帱c(diǎn)、單步觀察點(diǎn)、運(yùn)行和停止等調(diào)試命令，支持存儲(chǔ)器和寄存器校驗(yàn)和修改。
監(jiān)控電路
選用MAX706作為微處理器監(jiān)控器，主要實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位、監(jiān)控程序運(yùn)行和掉電檢測(cè)功能。電路如圖2所示。
MAX706可獨(dú)立監(jiān)視跟蹤定時(shí)器輸出。在1.6s內(nèi)，如果CPU的P2.3腳電平不翻轉(zhuǎn)，則/WDO腳輸出低電平，通過(guò)/MR手動(dòng)復(fù)位輸入端使/RST腳產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，以防止由于干擾使CPU死機(jī)。設(shè)跳線器的目的是為了避免在下載程序和調(diào)試時(shí)MAX706產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。
VPP為電源的掉電檢測(cè)信號(hào)，當(dāng)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(chǔ)電路
日歷時(shí)鐘芯片采用RTC4553，該芯片采用內(nèi)置晶振和獨(dú)特的數(shù)據(jù)方法，大大提高了時(shí)鐘精度和可靠性。RTC4553配有串行外設(shè)通信接口，另有30