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表3-3 P4口各位的第二功能
P4口的位 P4.0 P4.1 P4.2 P4.3 P4.4 P4.5 P4.6 P4.7 第二功能 CMRS0 CMRS1 CMRS2 CMRS3 CMRS4 CMRS5 CMT0 CMT1 在CM2和T2匹配时触发输出线 注 释 在CM0/CM1和T2匹配时的置位/复位输出线 P5口：P5为8位输入口，用作内部10位A/D转换器的8路模拟量输入线。 2. 串行I/O端口：
87C552有两个串行I/O端口：一个是SIO0，称为UART串行I/O口；另一个是SIO1，称为串行I2C总线接口。
87C552的SIO0串行端口和MCS-51的SIO串行端口完全相同，只是在标识符上略有差别。SIO0是一个全双工的可编程串行 I/O口，它既可以在程序控制下把累加器A送来的8位并行I/O数据变成串行数据一位一位地从发送数据线TXD上发送出去也可以从接收数据线RXD上把串行接收到的数据变成8位并行数据送给CPU，而且这种串行发送和接收可以单独进行，也可以同时进行。87C552串行发送和接收利用了 P3口的第二功能，即它利用 P3.1引脚作为串行数据的发送线TXD和P3.0引脚作为串行数据接收线RXD，如表3-2所示。串行I2C总线接口(SIO1)是87C552的新增功能，MCS-51没有这个串行I/O口。SIO1可以通过P1.6和P1.7引脚同外部I2C总线相连：P1.6和I2C总线的SCL线相连；P1.7和I2C总线的SDA线相连。由于这种连接是利用P1.6和P1.7的第二功能，因此87C552在和挂接在I2C总线上其他器件进行串行通信前应预先使P1.6和P1.7端口中相应数据输出锁存器置“1”。
为了配合P1.6和P1.7的I2C总线接口，87C552还专门增加了串行口1地址寄存器S1ADR、串行口1数据寄存器S1DAT、串行口1控制寄存器S1CON和串行口1状态寄存器S1STA等四个SFR。 3.1.2 电源线(10条)
VDD(2)为+5V电源线。 Vss(36/37)为接地线。
AVDD(61)为模拟量电源线(+5V)。
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AVss（60）为模拟量地线。
AVref+(59)为A/D转换器参考电源高端。 AVref-(58)为A/D转换器参考电源低端。 NC（32/33/38）为空线。 3.1.3 控制线（10条）
地址锁存允许/编程线 ALE/PROG。 允许访问片外存储器/编程电源线 EA/VPP。 片外ROM选通线 PSEN。
复位/备用电源线 RST/VPD。复位电路如图3-2所示。 +5
图3-2系统复位电路
R2 V
R1 C VCC RST/VPD 87C552 Vss 片内振荡电路输入线XTAL1和XTAL2。 晶振输入电路如图3-3 所示。
C01 C02 晶振 XTAL1 87C552 XTAL2 图3-3 87C552晶振的连接图
注： A/D转换器启动线STADC（不用时不能悬空）；
脉冲宽度调制输出线PWM0和PWM1； 看门狗(WATCHDOG)时钟使能线EW。 3.1.4 定时器/计数器
87C552内部除了T0和T1两个16位定时器/计数器和8051相同外，还新增一个16位定时器/计数器T2和一个8位监视定时器T3。定时器T3又称为监视定时器，用于单片机因干扰而进入错误状态时使芯片硬件复位，以恢复单片机的正常控制作用。为了确保87C552系统能够正常工作，87C552在执行用户程序时必须不断地在监视间隔内对T3装入
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时间常数初值，以防止T3溢出而造成87C552的内部复位。这就是说：任何一个不能在规定监视间隔内对T3重装时间初值的程序，87C552执行后都会因为T3的定时复位而不能正常运行，因此，监视定时器T3又称为看门狗。在设计87C552应用程序时。常常把对监视定时器T3重装时间常数初值编成一个子程序，即看门狗子程序。用户只要在系统程序中按规定的监视间隔时间调用看门狗子程序，就可以确保监视定时器T3不会因溢出而造成系统复位。定时器/计数器T2同四个16位捕捉寄存器(CT3～CT0)和三个16位比较寄存器(CM2～CM0)配合，受捕捉寄存器CTCON和定时器T2捕捉控制寄存器TM2CON所控制，共同为用户提供了四个捕捉T2时间的功能和三个对T2时间/计数值的比较功能。 3.1.5 A/D转换器
87C552含有一个8路10位逐次比较型A/D转换器。因此，使用87C552为核心的单片机应用系统，其硬件电路更为简单。
87C552内部A/D转换器由模拟输入开关、A/D转换器、ADC控制寄存器ADCON和ADC结果寄存器ADCH等部分组成，其电路结构如图3-4所示，图中ADCON和ADCH皆为8位寄存器，也属于特殊功能寄存器SFR。8路模拟量输入开关受ADCON中低三位地址码控制，用于选择ADC7（P5.7）～ADC0（P5.0）引脚上输入模拟量中哪一路送给10位A/D转换器。ADCON中高2位ADCON.7和ADCON.6用于存放A/D转换后10位数字量中的低2位，高8位存放在ADCH（ADCH.7为最高位）中。ADCON中其余三位ADCON.5～ADCON.3用于A/D转换的控制。
STADC(启A/D)
ADC0(P5.0)
ADC7(P5.7)
0 1 2 ADCON 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 ADCH8路模拟入关 输开 10位A/D转换器 AVDD AVSS AVREF+ AVREF-
内 部 总 线 图3-4 87C552内部A/D转换电路图
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A/D转换有自己的独立模拟电源（AVDD为+5V和AVSS为模拟地）和模拟参考电源（AVREF+和AVREF-）。A/D转换有软件和外部STADC引脚信号上升沿触发两种启动方法，本系统用软件启动A/D转换，而把STADC接地。完成一次A/D转换共需要50个机器周期。8路模拟量由P5口输入，A/D转换完成后得到的10位数字量中的高8位存放在ADC高位寄存器ADCH，低2位存放在ADC控制寄存器ADCON中。模拟量的采集若超过8路系统可以通过外部扩展达到采集和转换的目的。 3.2 开机预告及故障报警信号的硬件实现
开机预告和故障报警信号采用语音芯片来播放预先录制好的语音。本系统选用美国卫视泰克公司推出的PT_8820语音芯片，该产品具有以下特点：
⑴采用了先进的电平直接模拟闪烁存储技术，提供非易失性声音或数据的存储，无需A/D、D/A转换器，因而可提供高质量的音频录放，可与数码录音效果相媲美。
⑵无需后备电池，录音信息掉电百年不丢失，简单方便。
⑶由于采用了独特的双向模拟I/O语音转换技术，可以利用扬声器作为传声器进行录音，便于组成最简单的录放音电路。
⑷外部几乎无需电阻器、电容器及其它器件，接上电源、开关以及扬声器之后集成电路即可工作。
PT_8820的典型应用电路见图3-5:
图3-5 PT_8820典型应用电路
5V Ucc I/O器件 + B 8Ω
GND ― PT-8820 REC PLAY 录音操作过程是：按下“REC”键，对着扬声器B讲话，电路录音。当芯片的REC端为高电平时，录音停止。该芯片可做20秒的录放音。
放音操作过程是：放音总是从录音内容的起始处开始。当按一下“PLAY”键，电路路受到低电平触发后，扬声器B开始播放语音，芯片的PLAY端为高电平时，放音停止。如果按住“PLAY”键不松手，使集成电路的PLAY端始终为低电平，则放音处于循环状态。
将录好音的芯片连入单片机的电路连接如图3-6：
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G Ucc I/O器件 + Ucc I/O器件 PT-8820 PLAY GND ― PT-8820 PLAY GND ― B 8Ω
5V
图3-6 语音芯片与87C552的连接图
P2.3 P2.4 87C552
3.3 对所要监测信号的采集【3】【5】【21】
变电所综合自动化系统需要采集的数据量包括模拟量、开关量和电能量三类。其中需要采集的模拟量有：各段母线电压，各主变压器、线路的电流、有功功率、无功功率，电容器的电流、无功功率，主变压器油温，直流电源电压，所用电电压等。需要采集的开关量有：断路器的状态，隔离开关的状态，有载调压变压器分接头的位置，同期监测状态，继电保护动作信号，运行告警信号等。需采集的电能量有：有功电能和无功电能。
对模拟量的采集有两种方式，一种是直流采样，一种是交流采样。直流采样就是将交流电压、电流等信号经变送器转换为适合于A/D转换器输入电平的直流信号；交流采样则是指输入给A/D转换器的是与变电所的电压、电流成比例关系的交流电压信号。交流采样的工作原理是把经过电流互感器和电压互感器转换后的电流、电压等模拟信号（连续变化），通过A/D转换器转换为数字信号（离散的采样序列），然后再通过数学运算得到所需要的电流、电压的有效值（或峰值）和相位以及有功功率、无功功率等量，还可以通过数学运算得到它们的序分量、线路和元件的视在阻抗、某次谐波的大小和相位等。这种采样方式实时性好，能反映原来电流、电压的实际波形便于谐波分析和故障录波，有功功率和无功功率是通过采样得到的u、i计算出来的，因此可以省去有功功率和无功功率变送器，可以节约投资并缩小测量设备的体积，但是，交流采样对A/D转换器的转换速率和采样保持器要求较高（一个周期内，必须要有足够的采样点数）。同时，测量的准确性不仅取决于模拟量输入通道的硬件，而且还取决于软件算法，因此采样和计算程序比较复杂。而直流采样要把经过电流互感器和电压互感器转换后的电流、电压等模拟信号经过整流和滤波环节转换成直流信号，因此抗干扰能力强，直流采样对A/D转换器的转换速率要求不高，软件
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