单片机的配电管制系统论述

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无线通信模块直接采用已经非常成熟的ZigBee模块，考虑配电管理对功能性接口要求较高，而且存在着少量的计算任务，我们引入了一种高档8位AVR单片机ATmega128。配电管理系统以ATmega128单片机和无线通信模块为核心，配以适当的接口电路来完成各项功能，主要包括：电流模拟信号采集及调理电路、支路输出继电器控制电路、系统电源与串行接口电路以及无线通信模块等，系统详细设计配电管理系统采用RS485总线来实现与其它设备之间的串行通信。本次设计选用TI公司的SN75176完成RS485通信收发功能。主控制器的I/O口控制SN75176发送器和接收器的使能。当RS485接口发送数据时，主控制器通过设置I/O口的电平位来控制SN75176驱动器的输出使能；反之，当RS485接收数据时，主控制器控制SN75176接收器的输出使能。为了防雷和抗干扰，我们将SN75176的TXD引脚通过光耦隔离后与ATmega128的UART0的RX端相连；SN75176的RXD引脚通过光耦隔离后与ATmega128的UART0的TX端相连。同时主控系统通过信号转换器与无线通信模块相连，使主控系统和无线通信模块建立通信机制。由于系统要根据负载支路电流值的大小来做出相应的控制，所以需要采集负载支路的电流来做为判断依据。

设计采用的方法是将AVCC作为外部参考电压连接到AREF引脚。系统的电源设计电源是设计系统中的重要组成部分，系统采用集成电路稳压电源，电源模块主要由变压器、整流桥、7805、7815、7915和LM1117组成。其中7805、7815和7915是固定电压输出的集成三端稳压器，用一块7815和一块7915三端稳压器对称连接的双电源（正负对称电源）没有连续可调的功能，但是可以外接电阻实现输出电压值可各自单独调节。而LM1117为三端可调的电压稳压器，其输出电压由外部分压电阻确定，由该稳压器提供ATmega128单片机所需的3.3V电压。那么我们就直接选用其中的LM1117T-3.3的型号，其分压电阻集成在内部，输出为3.3V直流电压。支路输出控制模块的主要功能就是根据主控系统的控制信息对开关进行开合控制，从而达到控制电源的供给功能。开关控制电路在电力监测中，常用继电器驱动开关设备，为了保护数字电路，多采用光电隔离措施。

信号经过光电隔离后，通过达林顿驱动器驱动继电器，从而达到控制外部开关的目的。本控制模块采用ST公司的ULN2003驱动八路继电器，用于配电开关控制，如图3所示。系统的软件部分可分为：初始化模块；A/D转换模块；数据处理与输出控制模块；无线通信模块等，另外整个软件还包括4个中断，即2个定时器中断、ADC中断和串口中断。其中1个定时器中断用于各支路配变电参数进行控制分配的定时，另外1个定时器中断用于定时向控制部门上传数据；串口中断用于单片机同无线通信模块之间数据的收发；ADC中断用于信号的采集。本系统设计的主程序的任务是将几个功能模块联结成一个整体，处理各个功能模块之间的调度，实现系统的稳定高效运行。单片机如今已经深入应用到生活生产实践中，本文主要从硬件方面探讨了如何利用单片机实现配电管理，为我们的生活生产提供便利。

作者：翟秀丽 孙锡保 单位：新乡职业技术学院