本文研讨的首要内容是规划一种可用于工业现场的高性能的沟通电压、电流、功率、电能丈量体系，提出并研发了一种依据AT89S52(＄0.8482)单片机的高性能的多路沟通电压、电流、功率、电能丈量体系。体系选用ATMEL公司的AT89S52单片机作为主处理芯片，经过RS485(＄49.9800)总线将收集到的现场电能参数数据传输至上位机，上位机对收集到的数据进行显现、存储，然后到达现场监测与操控的意图。
体系整体方案规划
体系选用德国CIRRUS LOGIC公司推出的带有串行接口的单相双向功率/电能计量专用芯片CS5460(＄2.1632)，其内部集成了2个2kHz带宽的一起采样的16位Δ-ΣA/D、凹凸通数字滤波器、能量核算单元、串行接口、数字/频率转化器寄存器数组和片内看门狗守时器等功用单元，与低成本的分流器或变压器相连丈量电流，与电阻分压器或变压器相连丈量电压。CS5460可以准确丈量和核算瞬时电压、瞬时电流、瞬时功率、电能、电压有效值（VRMS）和电流有效值（IRMS）。CS5460作为专用的计量芯片可以完结电力参数的丈量使命，经过 SPI 串口，单片机对CS5460寄存器读写操作，进行各种丈量。单片机将读取的电压、电流、电能、功率因数等参数经RS485总线传输至主操控室内的上位机，上位机首要进行丈量进程的操控以及丈量剖析并显现各丈量现场的电参数，当检测到电压、电流及功率、电能值大于或小于设定的阀值时体系报警。
体系硬件电路
单片机是整个电路中最中心的元件，本文选用的是AT89S52单片机。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微操控器，其与工业80C51产品指令和引脚彻底兼容。CS5460 的电流通道可与低功耗分流器或互感器接口；电压通道可与低功耗分压器或互感器接口。其电流通道的可编程增益放大器（PGA）的增益可设为10 和50，别离对应于最大有效值为150mV 和30mV 的沟通讯号输入；电压通道的最大有效值输入为150mV。图1为电流通道前级参数电路。
图1 电流通道前级参数电路
CT比率=1：2000，本体系设定电流丈量规模10A~260A，当原端电流为最大值260A 的时分，应确保 R4 和 R5 两头的差分电压 VIMAX 不大于500MV（Vrms《354mV）。互感器的额外串联电阻为 10欧姆，所以确保R1，R2，R3，R4，R5 部分的等效电阻接近于10欧姆。电压端直接引进380V 高电压，经过电阻分压，使得电压端输入参数降到 0.5V 以内。图2给出了电压通道的电路图。
图2 电压通道的电路图
CS5460 与本体系主操控器AT89S52之间的接口线路图， 如图3所示。二者之间的数据传输通讯， 大体只需依托CS、SDI、SDO、SCLK 这四条接口线路即能完成；当需求从CS5460 寄存器中读取（或写入） 数据时，操作时序依次为：向CS 发送片选信号（逻辑低电平） ；向SDI 发送8 位读（写） 指令；关于数据读取景象， 依据所发送的指令内容，在此之后的8、16、24 个SCLK周期内， 从SDO 引脚输出有关寄存器数据（关于数据写入景象， 则在之后的24 个SCLK 周期内，将从SDI引脚接连输入串行数据）；因而便于单片机收集程序的准确守时与判别。
图3 CS5460与AT89S52接口线路图
RS485总线是工业使用中非常老练的技能，是现代通讯技能的工业规范之一， RS485总线用于多站互连非常便利，用一对双绞线即可完成，因为选用平衡发送和差分接纳，即在发送端，驱动器将TTL电平信号转化成差分信号输出；在接纳端，接纳器将差分信号变成TTL电平，因而具有抗共模搅扰的才能。
图4 RS485现场总线硬件电路规划
图4为RS485现场总线硬件电路规划图。下位机经过485接口芯片MAX485(＄1.4076)与RS485总线相连，计量室PC机经RS232(＄780.5000)/RS485电平转化后与RS485总线相连。本体系选用RS485总线微机与单片机的主从式串行异步半双工通讯的办法，下位机作为操控体系，别离操控一套现场数据收集体系。鉴于MCS-51系列单片机的串行口是一个规范的TTL电平接口（即用3.8V～5V表明“1” ， 0V～0. 3V表明“0”），故在数据传输时需求先进行RS232/RS485电平转化，本体系选用MXA232芯片完成上位机端RS232电平与TTL电平的转化 ，然后经过MAX485芯片将TTL电平转化为RS485规范电平。在下位机端MAX485将RS485规范电平转化为TTL电平接入处理器的异步串行通讯口，完成RS485网络的半双工通讯。
体系软件电路规划
多路数据收集操控体系上位机选用VisualBasic 6.0规划开发。Visual Basic 6.0是一种可视化的、面向对象和选用事情驱动办法的结构化高档程序规划语言，用于开发依据Windows环境下的各种使用程序。上位机完成收集到的现场电能参数的显现、保存等操作，软件框图如图5所示。
图5 RS485局域网络软件体系规划
图5为上位机作业界面，首要完成收集到的每个作业现场电能参数的显现、存储以及报警（依据设置的阀值）。在上位机中，“设置”首要进行每个作业现场电能参数阀值的设定（若收集的电能参数超出设定规模则显现过高-红灯，低于设定的阀值则显现过低-蓝灯，在设定的规模内则显现正常-绿灯，而且高于阀值的参数以赤色显现，低于阀值的参数以蓝色显现），“开端”按键完成数据收集进程的开端；“保存”按键完成作业现场电能参数数据的存储；“完毕”按键完毕整个程序。
建立在下位机基础上的上位机软件，是对整个丈量体系的进一步完善，使下位机的功用得到进一步地发挥。上下位机的通讯选用主从办法，上位机与下位机之间进行轮询通讯，各下位机之间不能通讯。每个下位机都有自己的地址码，上位机向下位机发送1个带有下位机地址的指令，一切下位机判别是否呼叫自己，只要被呼叫的下位机才作业，然后完成了上下位机之间的独立通讯。
本文所规划完成的多路电能数据收集体系， 采取了软件与硬件相结合的办法， 选用AT89S52单片机，完成了对多路电能参数的收集，收集的数据经过RS485现场总线将数据上传至主操控室核算机，上位机软件选用功用强大的界面开发工具VB6.0编写，完成了对现场电能参数的显现。整个体系功耗低、可靠性高，在工业操控范畴进行实时收集监控。体系具有很好的实用价值和推行价值。
