2主要IC

　　AD7755作为一种抗干扰能力强、高精度电能计＋2．5 V基准电压。脉冲输出，引脚F1，F2以较低频率形式输出有功功率平均值，引脚Cf以较高频率形式输出有功功率瞬时值，内部有可编程增益放大器，片内设有电源监控电路保证工作电压小于＋4 V时AD7755复位无输出。内部相位匹配电路使电压和电流通道的相位始终是匹配的。内部的空载阈值特性保证AD7755在空载时没有潜动。

　　AD736是经过激光修正的单片精密真有效值AC/DC转换器。采用真有效值转换技术，即不通过平均折算而是直接将交流信号的有效值按比例转换为直流信号。其主要特点是准确度高、灵敏性好(满量程为200mVRMS)、测量速率快、频率特性好(工作频率范围可达0～460kHz)、输入阻抗高、输出阻抗低、电源范围宽且功耗低最大的电源工作电流为200μA。用他来测量正弦波电压的综合误差不超过±3％。

　　平均电容(CAV)是AD736的关键外围元件，用于进行平均值运算。其大小将直接响应到有效值的测量精度，尤其在低频时更为重要。多数情况下可选33μF。

　　X25045作为可编程WDTE2PROM，有3个功能：①WDT；②电源监测；③E2PROM，保存常用设定参数。

　　3　运算公式

　　(1)电压计算　电压的编码值u(0～255)。电压U是分段计算或查表得出：0～0x4d：1000；0x4e－0x79：2190＋(u－0x4e)＊30；0x7a－0xf3：查表，4227－7524；0xf4－0xff：9999。

　　(2)电流计算　I＝1．5＊x＊i/255，x为电流满度值(可取75，100，150，200，300，400A)。

　　(3)功率计算　计算前提是三相负载对称。AD7755通过电流通道(V1P，V1N)、电压通道(V2P，V2N)两组输入，计算出有功功率，并由“Cf”端输出与瞬时有功功率成正比的频率。MCU统计“Cf”端在16s中的总累计(当检测到负功率时，AD7755的REVP端输出高电平，统计时频率和减；反之，REVP端输出低电平，统计时频率和增。)最大频率值公式为：

　　F＝tt＊(8．06＊V1＊V2＊G＊S)/(Vref＊Vref＊2)

　　这里，G＝1(AD7755的G0＝G1＝低)，S＝13．6(AD7755的S0＝S1＝高)，tt＝2048(AD7755的SCF＝低)，V1的最大值为0．325

　　V，V2的最大值的为0．44V，计算后的最大频率为2568，两路和为5136。当电流电压均达到最大时功率值也为最大：255＊255＝65025，所以功率因数必须乘系数：

　　C1＝65025/5136＝12．66

　　总功率计算(三相三线制)：将UAC(线电压)，IC(线电流)变为低压输入AD7755，求出有功功率P1(0～2568)；将UBC(线电压)，IC(线电流)变为低压输入AD7755，求出有功功率P2(0～2568)；P1＋P2即为总功率。

　　(4)功率因数计算　F＊12．66/(IU)，即上述的功率值＊C1(12．66)为功率因数。由于各相电压的对称关系，实际上只需获得一路功率就可以计算出功率因数。

　　4　软件设计

　　与上述硬件框图和算法公式相配合，程序可分为主程序、A/D采样程序、数显程序、通讯程序等几部分：

　　(1)主程序　包括初始化和软件防程序跑飞部分，还要监测采样完成标志、分站是否要求通讯标志等，最重要功能是完成采样结果的算术处理。

　　(2)A/D采样程序　程序发送同步信号，启动A/D转换，完后以中断方式由主程序读取结果。

　　(3)数显程序　89C52与MAX7219之间程序分为2部分：初始化子程序、数据传送及显示子程序。传送为串行方式，数据格为16位，其中：D8～D11是寄存器地址，D0～D7为数据，D12～D15为无关位。7219接收的第1位是D15。发送到Din端的串行数据在每个CLK的上升沿移入到内部16位移位寄存器中，然后在LOAD的上升沿时数据被锁存到数字或控制寄存器中。Din端的数据通过移位寄存器传送，并在16．5个时钟周期后出现在Dout端。

　　(4)通讯程序　接受分站命令将测试结果返回。分站向电量采集器发送数据命令：0x5a，拨号值，拨号值取反；电量采集器回答：0x5a，拨号值，拨号值取反；D，Padd：其中，D为传送数值，Padd为校验标志。当分站询问5次都没有回答时，设置为“未连通”状态。

　　5结论

　　该电量采集器作为成熟产品，已应用于焦作矿业集团等矿区，运行稳定，精度满足要求。