?。?） 對整流后的直流操作電源線路進行監(jiān)測。監(jiān)測其電壓、合閘電流以及操作電源是否發(fā)生故障等。同時，可以采用監(jiān)測得到的電壓作為二極管自動調壓的依據，實現(xiàn)操作電源自動分檔調壓。

　?。?） 對備用操作電源設備（蓄電池）進行巡回檢測（對單體電池檢測），了解電池電量以及相關參數(shù)并及時更換電池，控制電池充放電狀態(tài)．使電池保持最佳狀態(tài)，有效地延長電池的使用壽命。

　　（4） 由于設備的功能鍵盤需求不多，可以采用單片機通用I／O口擴展的矩陣鍵盤，顯示部分采用中文液晶顯示模塊。

　?。?） 采用串行通信協(xié)議實現(xiàn)與上位機通信，可以遠程控制與監(jiān)測。

　　根據系統(tǒng)的工藝過程可以知道，系統(tǒng)主要實現(xiàn)的功能有三大模塊：交流數(shù)據采樣模塊、蓄電池組管理模塊以及直流操作電源信號分析模塊，另外還有其他小模塊如：顯示、鍵盤、通信模塊等，前三大模塊并列運行，按巡回方式采樣。由定時器設定采樣時間。系統(tǒng)運行過程如圖3所示。

MSP430系列單片機具有三種低功耗模式，為了減少能耗，可采用中斷方式。系統(tǒng)工作流程如圖4所示。

　　
3 模塊子系統(tǒng)詳細設計方案

　　3.1 直流采樣硬件設計

　　直流采樣部分主要包括電池充放電控制、監(jiān)測以及整流后對操作電壓、電流的監(jiān)測。對電池的管理還包括其溫度、電壓、容量等。此外，故障報警電路也屬于直流模塊。直流采樣電路可分為電池巡檢電路、整流直流電源監(jiān)測、開關量輸入及控制量輸出等硬件設計部分。

　　電池巡檢電路包括電池單體電壓監(jiān)測、溫度檢測、電池充放電以及報警電路。電池單體電壓監(jiān)測包括采樣電路設計和巡檢邏輯電路。溫度檢測電路主要分為三路，分別為環(huán)境溫度、電池組溫度、單片機內部溫度，共采用三路A／D轉換器。電池充電回路采用高頻開關整流電源對其充電，部分采用高頻開關充電器作為充電電源，采用繼電器控制電池組充電。當正常供電時，高頻開關電源直接給二次電路繼電器供電，一旦主電源出現(xiàn)故障，立即采用備用電源以防止事故的發(fā)生，電池組處于常備用狀態(tài)。報警電路主要驅動一個蜂鳴器和一個報警發(fā)光二極管，從而實現(xiàn)聲光報警功能。

　　整流直流電源監(jiān)測包括電壓電流監(jiān)測和操作電源自動調壓控制。直流電壓監(jiān)測可以采用與單體電池電壓采樣相同的電阻分壓方式，可以與單體電池電壓進行共地。操作電源包括所有二次測的動作電壓，由高頻開關電源提供。

　　開關量輸入及控制量輸出主要由信號調節(jié)電路、控制邏輯電路、驅動電路、地址譯碼電路、隔離電路等組成，控制量的輸出電路構造與之基本相同。

　　3.2 交流采樣硬件設計

　　交流部分主要用于對交流供電電路的電壓、電流、功率、諧波等參數(shù)進行實時監(jiān)測，以保證供電電路的安全運行，并實時地了解三相交流電源的狀況，消耗的電能以及無功、功率因素等參數(shù)，一旦電源出現(xiàn)故障，可以及時采取故障處理措施。在本設計中，交流模塊的采樣和計算均由多功能三相電能計量器件ATT7022B實現(xiàn)。為了保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行，本設計采用外部電源結合電池組同時供電的方式。

　　3.3 通信及人機接口電路硬件設計

　　該電路設計主要包括人機接口電路設計和串行通信接口電路設計兩部分。人機接口電路設計主要包括鍵盤矩陣電路和液晶顯示電路。鍵盤矩陣電路主要用于輸入數(shù)據，從而實現(xiàn)人機交互，該系統(tǒng)的鍵盤設計是采用掃描方式實現(xiàn)矩陣鍵盤。液晶顯示電路作為重要的人機接口元件在智能設備中是非常重要的，本設計采用LCM 12864ZK中文液晶顯示屏。通信接口電路設計屬于系統(tǒng)與主機以及與操作者之間的信息交流部分。本系統(tǒng)與上位機的通信采用UART異步通信方式。