向ＭＡＸ１１５輸入轉(zhuǎn)換指令時，應(yīng)將ＣＳ拉低并對Ａ０～Ａ３數(shù)據(jù)線編程。然后再給ＷＲ一個低脈沖，編程指令在ＷＲ或ＣＳ的上升沿被鎖存。這時模數(shù)轉(zhuǎn)換器做好了轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)備。一旦轉(zhuǎn)換程序開始執(zhí)行，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將在指定方式下連續(xù)執(zhí)行轉(zhuǎn)換，直到重新編程或斷電為止。
�。玻� 模數(shù)轉(zhuǎn)換的啟動
選擇了轉(zhuǎn)換通道后，再給ＣＯＮＶＳＴ一個低電壓，芯片將啟動Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換過程。此后，模擬輸入將在ＣＯＮＶＳＴ上升沿被采樣，此時由于采樣／保持放大器被置成保持模式，附加的ＣＯＮＶＳＴ脈沖被忽略，因此在最后的轉(zhuǎn)換完成以前，電路不能進(jìn)行新的轉(zhuǎn)換。若是單通道轉(zhuǎn)換，那么Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換結(jié)束后，中斷信號ＩＮＴ將變低以指示轉(zhuǎn)換已完成。若是多通道轉(zhuǎn)換，則最后一個通道Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換結(jié)束后， ＩＮＴ才變低。這種模式下，測試系統(tǒng)可以通過監(jiān)視ＩＮＴ信號來檢測轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。
２．３ 讀數(shù)據(jù)
數(shù)據(jù)是以順序方式來讀取的。單通道工作只需執(zhí)行一次讀操作，而在多通道時，在ＲＤ腳上連續(xù)加脈沖就能順序取得ＣＨ１－ＣＨ４的轉(zhuǎn)換結(jié)果。連續(xù)讀時，ＣＳ要保持低電平。無論芯片工作在何種方式，在進(jìn)行了四次讀操作后，其內(nèi)部地址指針都會重新指向ＣＨ１。ＣＯＮＶＳＴ被置低時，內(nèi)部地址指針也會重新指向ＣＨ１。
２．４ 時鐘
�。停粒兀保保祪�(nèi)部含有頻率為１０ＭＨｚ的時鐘電路，把ＣＬＫ管腳接到ＤＶｄｄ上可激活內(nèi)部時鐘（內(nèi)部時鐘建立時間一般為１６５μｓ）。也可在ＣＬＫ上建立一個占空比為３０％～７０％的外部時鐘信號。本系統(tǒng)采用了ＭＡＸ１１５的內(nèi)部時鐘。
由于ＭＡＸ１１５同時具有采樣／保持和Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換功能，所以只需將被測信號標(biāo)準(zhǔn)化后引入ＭＡＸ１１５的四個通道引腳，然后通過軟件設(shè)置就可實現(xiàn)采樣／保持功能。在采樣／保持信號后，通過軟件對ＭＡＸ１１５的轉(zhuǎn)換管腳進(jìn)行控制即可實現(xiàn)轉(zhuǎn)換功能。
�。场‰娋W(wǎng)數(shù)據(jù)的計算處理
�。场‰娋W(wǎng)數(shù)據(jù)的計算處理
電力調(diào)度控制系統(tǒng)中電壓有效值、電流有效值的計算公式如下：
上兩式中，ｎ為一個周期內(nèi)的采樣次數(shù)，ｕ０～ｕｎ－１和Ｉ０～Ｉｎ－１分別為一個周期內(nèi)各點電壓和電流的采樣值。由于實際變電站中的供電網(wǎng)絡(luò)是三相交流電，因此需要計算的有效值為三相電的線電壓有效值Ｕａｂ、Ｕｃｂ和線電流有效值有Ｉａ、Ｉｃ。利用Ｕａｂ、Ｕｃｂ和Ｉａ、Ｉｃ可計算出系統(tǒng)的有功功率Ｐ和無功功率Ｑ。公式如下：
要處理這么龐大的計算，使用普通的八位單片機一般難以滿足系統(tǒng)的實時性要求。本系統(tǒng)使用的是十六位單片機８０Ｃ１９６ＫＢ。與八位單片機相比，十六位單片機克服了累加器瓶頸問題，它在內(nèi)存中開辟出２３２個字節(jié)的空間作為通用寄存器使用，增加了數(shù)據(jù)存取的自由度，大大提高了工作效率。而且這些通用寄存器可以按字節(jié)、字、雙字存取，這也給計算帶來了很大方便。另外，８０Ｃ１９６ＫＢ的指令周期可達(dá)１２５ｎｓ，比八位單片機的１μｓ快得多。
４ 硬件電路
４ 硬件電路
�。矗� ＭＡＸ１１５與８０Ｃ１９６ＫＢ的接口設(shè)計
ＭＡＸ１１５和８０Ｃ１９６ＫＢ的接口電路如圖１所示，圖中的ＭＡＸ１１５需要正、負(fù)電源供電。此外，ＭＡＸ１１５的Ａ／Ｄ輸出是１２位的，而此時８０Ｃ１９６ＫＢ的總線工作方式應(yīng)是１６位的，故當(dāng)ＭＡＸ１１５片選有效時ＣＳ為低，其總線寬度控制信號ＢＵＳＷＩＤＴＨ＝１總線寬度是１６位，否則讀取的數(shù)據(jù)將不正確；ＭＡＸ１１５的通道選擇是由Ａ０～Ａ３決定的，并可在采樣初始化時確定。在本模塊中，讀數(shù)時序可由ＨＳＩ．０控制。啟動轉(zhuǎn)換則可通過向一地址內(nèi)寫入數(shù)據(jù)來實現(xiàn)。
�。矗� 復(fù)位電路設(shè)計
本系統(tǒng)設(shè)計有軟件看門狗功能。但在程序?qū)嶋H運行時，光靠軟件看門狗防止程序運行死鎖或“跑飛”是不安全的，還需要有硬件看門狗電路來保證系統(tǒng)的安全復(fù)位和正常運行。硬件看門狗復(fù)位電路如圖２所示。
圖中，當(dāng)系統(tǒng)上電時，三極管Ｔ１飽和導(dǎo)通，其集電極輸出低電平復(fù)位信號。而當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定后，電容Ｃ１充電完畢，Ｔ１基極電流逐漸減小，直至Ｔ１截止，其集電極變?yōu)楦唠娖�，�?fù)位信號消失，系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，此后，轉(zhuǎn)換器每次啟動轉(zhuǎn)換都要對計數(shù)器４０２４復(fù)位；而當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，ＭＡＸ１１５不再轉(zhuǎn)換時，復(fù)位信號將無法對計數(shù)器４０２４復(fù)位，于是計數(shù)器開始計數(shù)，計滿后右邊的與非門Ｕ１２Ｂ將輸出高電平以使Ｔ２飽和導(dǎo)通，進(jìn)而使集電極變?yōu)榈碗娖�，從而產(chǎn)生復(fù)位信號使系統(tǒng)復(fù)位。這樣，在程序運行出錯時就可很快地得到糾正。
�。怠≤浖O(shè)計
�。怠≤浖O(shè)計
圖３所示是本系統(tǒng)的軟件流程圖。程序運行時，可先用以下兩條語句啟動看門狗：
�。蹋模� ＷＡＴＣＨＤＯＧ，＃１ＥＨ
ＬＤＢ ＷＡＴＣＨＤＯＧ，＃０Ｅ１Ｈ
然后判斷信號是否同步，不同步時等待，同步則啟動轉(zhuǎn)換，只要選中系統(tǒng)給ＭＡＸ１１５分配的地址即可。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，由ＣＰＵ讀出結(jié)果并存放在外存儲器中，再進(jìn)行下一次采樣轉(zhuǎn)換。這樣轉(zhuǎn)換三相電的一個周期信號后，便可計算出其電壓有效值、電流有效值、有功功率和無功功率，最后由單片機的串行口輸出計算結(jié)果。之后再進(jìn)行下一個周期的處理，如此循環(huán)下去。
�。丁〗Y(jié)束語
�。丁〗Y(jié)束語
對電網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測是電力調(diào)度自動化管理系統(tǒng)不可缺少的組成部分。隨著電子元器件制造工藝水平的提高，各種新器件不斷涌現(xiàn)，芯片的功能也不斷增強，這使得提高系統(tǒng)工作的實時性成為可能。本文所述的基于ＭＡＸ１１５的電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集和模／數(shù)轉(zhuǎn)換是對已使用多年的系統(tǒng)的改進(jìn)。實驗結(jié)果表明，改進(jìn)后系統(tǒng)的實時效果明顯增強，維護(hù)起來也更加方便。
