溫度信號處理電路如圖3所示。MAX6674由模擬電源提供3.3 V電壓，并且接地點與模擬地AG-ND相連，AGND與數(shù)字地DGND和通信地CGND等通過單點跟系統(tǒng)外殼共地，最后接入真正的大地。采取模擬電壓供電和單獨接入模擬地AGND的原因是為了防止數(shù)字電路的信號噪聲干擾模擬信號采集電路，導致對模擬信號的采集出錯。其中MAX6674與數(shù)字系統(tǒng)的通信采用高速通信光耦隔離。

3.3 瓦斯信號處理模塊

為了將+24V的檢測信號送至單片機I/O端，需要對電壓信號進行變換，為了提高硬件系統(tǒng)的抗干擾性，采用光耦隔離器采集信號。

軟件方面，能實時地讀取端口狀態(tài)。其硬件措施如下：采用電阻實現(xiàn)前端光電二極管的限流，當任何一路瓦斯繼電器動作時，其端口便會短路。瓦斯信號處理模塊電路原理圖如圖4所示。MCU模塊只需要定時實時采集即可監(jiān)測瓦斯繼電器的狀態(tài)。

3.4 調(diào)壓檔位監(jiān)測及輸出

調(diào)壓檔位狀態(tài)信號的輸出選用單刀常開型繼電器。調(diào)壓檔位狀態(tài)信號以BCD碼的形式從控制的繼電器輸出。由單片機輸出數(shù)字信號至低速光耦TLP521，光隔離后控制三極管TIP42的導通來控制繼電器的通斷。

3.5 電源模塊

為了使整個系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，電源模塊是至關重要的部分。在本系統(tǒng)的電源設計中，采用了多級濾波以及抗干擾措施。鑒于變壓器現(xiàn)場中高壓環(huán)境的存在，以及變壓器現(xiàn)場容易引雷的問題，在系統(tǒng)中還加入了多級抗雷擊保護功能，防止感應雷在電源線上造成的高壓竄入控制系統(tǒng)引起控制系統(tǒng)的損壞。

3.6 通信模塊

為了防止外界干擾，首先采用高速光耦將單片機的UART口和RS-485通信器件隔離，單片機和RS-485通信器件單獨供電，這樣由通信線路從外界引入的干擾將止于高速光耦處，不會從光耦進入單片機，大大提高了單片機的穩(wěn)定性。

同時，C8051F04x系列器件具有控制器局域網(wǎng)(CAN)控制器，采用CAN協(xié)議串行通信。在此控制器基礎上，外加兩個高速通信光耦隔離，然后再連接至CAN總線物理層收發(fā)器。

3.7 系統(tǒng)抗干擾技術

本系統(tǒng)主要采用串模干擾及其抑制、共模干擾及其抑制、CPU抗干擾技術增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。4 軟件設計

4.1 實時操作系統(tǒng)和開發(fā)環(huán)境的選擇

綜合考慮主變壓器非電量保護系統(tǒng)的高實時性、多任務多線程、C8051F041的硬件條件和實際可操作性，最后確定以51系列μC/OS-II的小型實時操作系統(tǒng)作為系統(tǒng)控制的運行平臺，在其基礎上進行主變非電量的智能實時測控保護。

綜合考慮本系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能，總結(jié)出了十大任務可供系統(tǒng)調(diào)用：瓦斯檢測任務、溫度檢測任務、有載分接頭檢測任務、開關量輸出任務、信息顯示任務、鍵盤檢測任務、CAN總線通信任務、RS-485總線通信任務、恒流源輸出調(diào)整任務以及恒壓源輸出調(diào)整任務。

在這些任務中，瓦斯檢測任務、溫度檢測任務、有載分接頭檢測任務、開關量輸出任務、信息顯示任務、恒流源輸出調(diào)整任務、恒壓源輸出調(diào)整任務均沒有外部中斷啟動條件，因此，這些任務都作為時鐘實時定時任務。鍵盤輸入的檢測也是由時鐘實時定時任務來完成。CAN總線通信任務和RS-485總線通信任務是由外部中斷觸發(fā)啟動或者內(nèi)部事務主動調(diào)用啟動。

本系統(tǒng)的開發(fā)編譯環(huán)境采用KeilμVision3，它是Keil Software公司最新出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。Keil μVision3本身最初的目的是為ARM設計的開發(fā)環(huán)境，而ARM上面一般均為運行操作系統(tǒng)。

4.2 軟件算法

本系統(tǒng)的軟件算法主要涉及到溫度監(jiān)測、瓦斯監(jiān)測、有載分接開關監(jiān)控、鍵盤顯示控制、通訊控制、系統(tǒng)調(diào)度控制。