在信号采集与处理方面，选用了一款多功能、高精度的三相电能专用计量芯片ATT7022B来采集和处理交流信号。它可以实时、精确地测量电压、电流等用电参数。ATT7022B应用了DSP数字信号处理技术，同时，还提供一个SPI接口，主要是为了方便与外部MCU之间进行计量及校表参数的传递，所有计量及校表参数均可通过SPI接口读出，通过这个SPI接口可将计量的电气参数传递给MCU，MCU再进行相关的数据处理并通过RS485在触摸屏上进行显示。当出现过欠电压、过电流等故障时，系统将会及时报警并将所检测到的相关参数和电气设备的工作情况通过RS485上传至人机界面。

2。3系统总体方案设计

本系统应课题指标要求，经查阅、整理大量资料，得出系统的总体结框构如图2-1所示：

图2-1系统总体结构图

系统通过互感器电路引入三相交流电并进行信号整定，通过电能计量芯片ATT7022B进行信号的采集与处理，在系统MCU和ATT7022B之间通过SPI接口进行数据的传输，采用PIC16F877单片机作为系统MCU，配合单片机及外围电路，通过Flowcode流码编程实现接地电阻检测、漏电检测、相序检测、报警等功能。MCU通过MAX485芯片实现RS485通信功能，并将处理得到的参数送至人机界面进行显示。

第三章 系统硬件电路设计

系统硬件部分主要有7个模块，分别为电源模块、信号采集与处理模块、主控电路板模块、接地电阻检测模块、漏电检测模块、相序检测模块、RS485通信模块，通过PIC16F877单片机、电能计量芯片ATT2022B及外围电路实现了课题所制定的功能需求，达到了预计目标。

3。1 PIC 系列单片机

单片机（single chip microcomputer）又称为单片微电脑或单片微型计算机，国际上统称为微控制器（Micro Controller Unit,简称MCU），它集成了中央处理器CPU、只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、输入/输出端口I/O等核心的计算机功能部件，并封装在一块集成电路芯片内，从而构成一部完整的超微型计算机。

 PIC系列单片机是美国微芯科技Microchip公司研发的产品型号，其硬件系统简洁，指令系统精炼，具有性能高、速度快、体积小、价格低、稳定可靠、通用性强、功耗低、抗干扰能力强等独特优点。

PIC系列单片机在计算机系统上采用哈佛体系结构，在芯片内部也采用哈佛总线结构，它使数据总线和指令总线分离，并使用互不相同的宽度，在执行一条指令时又能对下一条指令一起进行取指操作，指令的读取和执行向着单字节化和单周期化方面发展，大大提高了系统CPU执行指令的速度和数据的传输速度。PIC系列单片机采用精简指令集（RISC）技术，寻址的方式得到简化，它只有直接寻址、位寻址、寄存器寻址和立即数寻址4种方式。它的代码压缩率比同类单片机产品更高，更能节省完成相同功能所需的程序存储器空间。PIC系列单片机在功率消耗方面也是做得最出色的产品之一，它的驱动能力与其他系列单片机相比也处于较高水平。为了能够在芯片与芯片之间达到同步串行数据的传输，便于灵活地扩展关键重要的PIC单片机外围器件，PIC系列单片机还应用了I2C和SPI串行总线技术，使单片机整体的系统结构模块化得到很大程度上的简化。PIC系列单片机在抗干扰能力方面做得非常出色，它在系统安全性方面也深得广大用户的喜爱，其保密性是不言而喻的。[ 李学海。 PIC单片机实用教程——(基础篇，提高篇）。 北京航空航天大学出版社， 2002。2：20-320]文献综述

本课题选用美国微芯科技公司Microchip公司研发生产的PIC16F877单片机，它是PIC micro 系列单片机微控制处理单元。如图3-1所示：