一．原理框图
二．单片机 功能简介
该方案采用的单片机集成度高，资源丰富。与其它类型的单片机相比，所需要外加的外围器件最少，是做智能单相电流电压表最理想的一款单片机。
C8051F330 为高速、低功耗、模数混合信号系统级（SOC）单片机，集成度高，功能强大，MLP20 封装，体积小巧。内部资源如下：
- 内有 8KB 的 FLASH 存储器和 768B 的 RAM。
- 内置看门狗、电源监视。
- 具有 I2C 总线、SPI 总线及 UART 通信口。
- 16 通道 10－bit AD 转换器。
- 1 通道 10－bit DAC。
- 内部电压基准。
- 内置晶振电路，精度 2％。
- 4 个定时器、1 路比较器等。
- 17 个通用 I/O口。
- 工业级芯片，工作温度：－40℃～＋85℃。
三．原理说明
该智能单相电流电压表由显示板、 采样板和电源板三部分组成。 其中 MCU在显示板上，RS485通信接口位于电源板上。
电源板
电源板提供 3 个电压：5V、3.3V 和 1 路隔离的 5V。其中隔离的 5V 电源用于 485 通信芯片的供电。电源的输入直接取 220V 市电，经一个 220V/9V 的变压器降压、二极管整流后，再经开关电源模块变换，获得 5V 电源，最后经 AS1117 稳压，即得到主电源 3.3V。隔离的电源通过一高频振荡电路获得。
RS485 通信部分通过光藕与 CPU部分隔离开来， 提高了抗干扰能力。 整个电源部分简洁可靠、成本低廉。
采样板
将待测的交流电压（额定值 400V/250V） ，或交流电流（额定值为 5A/1A）直接接入，经采样板上的 PT 或 CT，以及电阻 R 的变换，即得到一个标准的交流电压信号，再经内部输出的电压基准信号与该信号叠加处理，最后进入 CPU 内的 ADC 部分。CPU 对进入 ADC 的信号进行采样和相应的计算，即可测得交流电压或交流电流的实际值。
后台可采用标准 MODBUS 规约的 03 码读取该测量值。通过 RS485，使智能单相电流电压表实现了网络化、智能化。
显示板
将测量的值显示在 2X16 字符的 LCD 模块上(或 LED 显示)，为延长 LCD 模块的寿命，其背光的开断是可控制的。4个按键可用来设置 PT 或 CT 的变比、RS485 通信的波特率、变送器的地址等参数。外部的 EEPROM 可用来存放设置的参数。
三个指示灯分别用来指示程序运行、通信的接收和发送。
内部的 DAC 或外部的 DAC 可将测量值转化为一个标准的模拟电压信号输出，这样又可作为一个常规的变送器使用。
如果考虑成本，可作如下处理：
- 去掉外部看门狗，使用内部看门狗。
- 去掉外部的 EEPROM，使用内部的一部分 FLASH 作为参数保存区。
- 使用内部的 DAC。
- 显示部分采用几个 LED，代替 LCD模块。
- 去掉外部晶振，使用内部的晶振，但测量精度会降低。
四．智能单相电流电压表技术指标
接入电压：400VAC、100VAC
接入电流：5A、1A
接入频率：45－65HZ
精度等级：优于 0.5％
过载能力：电流 20 倍，100A/1S；电压 2 倍
电 源：200－250VAC
隔 离：测量输入与 CPU之间；RS485 与 CPU之间
绝缘强度：4KV/60S
温度范围：
工作温度： –20℃～65℃
存储温度： –45℃～85℃
功 耗：小于 3W
