图2-8 PCF8591内部结构图
Figure 2 to 8 PCF8591 internal structure
AIN0～AIN3：模拟信号输入端。 A0～A3：引脚地址端。 VDD、VSS：电源端（2.5～6V）。 SDA、SCL：I2C 总线的数据线、时钟线。 OSC：外部时钟输入端，内部时钟输出端。
EXT：内部、外部时钟选择线，使用内部时钟时 EXT 接地。 AGND：模拟信号地。 AOUT：D/A 转换输出端。 VREF：基准电源端。
2.7电路设计最终方案
综合上述各个模块的选择方案，本系统设计方案选定： （1）采用STC90C516RD+作为系统主控芯片
（2）以ZMCT103C 和ZMPT107隔离采样为主的数据采集模块
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（3）独立式按键结构
（4）采用LCD1602作为显示模块 （5）PCF8591提供A/D转换
2.8本章小结
本章主要讨论了交直流电流电压同步测量装置总体实现方案，根据目标制定方案，接着又分析了实现方案的一些技术问题，在确定方案后，给出了实现方案的各个模块的设计方法。
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第3章 系统硬件电路设计
3.1单片机最小系统
STC90C516RD+是一款超强抗干扰/高速/低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。内部集成MAX810专用复位电路，当时钟频率在6MHz时，该复位电路是可靠的；当时钟频率在12MHz是，勉强可用。在要求不高的情况下，可在复位脚外接电阻电容复位。电路图如图3-1所示。
图3-1 单片机最小系统
Figure 3-1 single chip minimize system
3.2电压电流的取样电路
1) 对于直流电路：
采用精密的分压电阻将大电流（电压）转换成小电流（电压）。 2) 对于交流电路
选用微型电压互感器，其变化比为2mA/2mA，负载小于等于47Ω。电路图如图3-2所示。
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图3-2 电压采样电路
Figure 3-2 voltage sampling circuit
选用微型电流互感器，其变化比为5A/5mA，负载小于等于100Ω。电路图如图3-3所示
图3-3 电流采样电路
Figure 3-3 current sampling circuit
3.3 A/D转换模块
采用PCF8591数据采集芯片的逐次逼近转换技术实现A/D转换。
在A/D转换周期将临时使用片上D/A和高增益比较器。一个AD转换周期总是开始于发送一个有效读模式地址给PCF8591之后。AD转换周期在应答时钟脉冲的后沿被触发，并在传输前一次转换结果是执行。
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一旦一个转换周期被触发，所选通道的输入电压采样将保存到芯片并被转换为对应的8位二进制码。取自差分输入的采样将被转换为8位二进制补码。
转换结果被保存在ADC数据寄存器等待传输。如果自动增量标志被置1，将选择下一个通道。在读周期传输的第一个自己包含前一次读周期的转换结果代码。电路图如图3-4所示。
图3-4 模数转换模块
Figure 3-4 A/D conversion module
3.4按键模块
根据功能需求：电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数，设立5个独立按键即可实现。
图3-5 按键模块电路图
Figure 3-5 key module circuit diagram
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