刘虎踞 湖南农业大学 郭健伟

     来源：《单片机与嵌入式系统应用》

     摘要：重点介绍采用mcs-51系列兼容速单片机w77e38，充分利用其丰富的外部功能和结构特点，使用硬件电路锁存保留后以原始状态身份与实时状态信号经数字比较器处理来判别开关量信号变位变化，减少软件判别耗费mcu大量处理时间，以低成本方法实现电力系统远动终端设备rtu遥信单元中对多通道、大容量、高分辨率开关信号的变化采集，提交事件顺序记录soe报告和脉冲电度计量处理的工作要求；并对rtu系统和w77e58的性能、特点和使用注意事项作了介绍。

     关键词：w77e58

     高速单片机 低成本 高分辨率 信号采集

     w77e58是中国台湾的华邦电子公司（winbond）推出的高速、高集成、增强型mcs-51系列高性能的单片机。使用w77e58时，系统速度要比传统51系列单片机快2.5倍左右。工作频率为40mhz的w77e58相当于100mhz左右的8051；加上其内置32kb可重复编程的flash

     eprom，1kb用mov指令访问的内部sram（节省了16条数据/地址i/o口线），以及2个增强型全双工串行口和较低的价格，是一款高性能、功能丰富、高集成度的8位微控制器。它非常适合要求高速、双串口、外围简洁、低成本系统应用的高性能单片机。

     1 rtu遥信单元简介

     电网调度自动化中远动测控系统通过安装于各个厂站内的rtu（远动终端设备）采集各机组各变压器等电力设备输出功率、各线路潮流和各母线电压等实时数据以及各断路器、刀闸开关等实时状态，再通过远动通信通道传送给远方监控调度室；同时rtu响应远方监控调试室下达的各项命令，完成各种设备控制操作，实现四遥（遥测、遥信、遥控、遥调）等功能，达到无人值守和电网调度自动化等目的。

     遥信单元为rtu设备中重要的组成部分，负责完成电力设备、机组各控制开关、位置/行程开关等的实时状态的收集、产生相应soe（事件顺序记录）报告以及对计量电能表输出的电能脉冲进行累积计数等功能，实现“四遥”中的“遥信”功能。

     rtu系统对每一遥信单元的要求：

     监测遥信通道数量64个

     soe（事件顺序记录）分辨率≤2.0ms

     不同遥信单元间时钟相差≤1.0ms

     通信端口（eia rs485）2个

     通信速率19.2kbps

     综合考虑系统要求、速度、结构及成本等因素，我们选用了w77e58为遥信单元的主嵌入控制芯片。

     2 w77e58在遥信单元中的应用

     由以上要求可以看出，rtu遥信单元中单片机设计的难点在于系统要求遥信通道事件的高时钟分辨率和所需管理通道数量大，且工作量较多。

     每一个通道都要进行状态变位判定（是由开到关还是由关到开），根据本通道消抖时间定值作消抖处理。消抖完毕后，再根据本通道性质定值判定是否产生soe报告或作脉冲计数工作。产生soe报告的需状态变位发生时间、通道号、变位过程等信息写入soe缓存区，以备rtu通过rs485通信提取；为脉冲计数的通道作脉冲计数处理，并根据命令作脉冲计数冻结保存处理等。

     所以，软硬件设计的重点是如何尽量提高系统处理速度和效率，减少不必要等待、空操作和无关事件的打扰处理。

     因w77e58有32kb eprom、256+1kb的ram，程序空间等不是大问题，所以ram资源分配、程序设计等一切以时间优先为主考虑。

     遥信单元硬件结构如图1所示。

     64路监测通道开关状态信号经过2级光电隔离后通过8片sn74245切换到w77e58

     p0口作为状态信号输入；同时64路隔离后的状态信号通过8片sn74373锁存保留后以原始状态身份与实时状态信号分别输入到8片sn74519八位数字比