多功能电力监控仪表，主要对电力网络系统的电流、电压、电能、功率因数、频率、功率、谐波等进行监测，并对电网中一些控制仪器进行遥控的一类智能仪表，它用于电力、机场、冶金、石油、热工、化工、建材、交通、食品、汽车、办公等行业和领域。目前，基于现场总线技术的分布式控制系统已经大量应用于工业现场，因此，设计并生产具备优异性价比、符合现场总线控制系统通信要求的、新型的多功能电力监测仪表已成为市场的迫切需求。　　 本课题是现场总线与智能测控网络系统研究室接受公司委托的实际项目。在本课题中，采用主处理器ATmega64L，从处理器ATmega32L和电力计量芯片MAXQ3180设计了一款能够实时监测电力网络参数的数字式现场总线仪表。本文首先讨论了Modbus通信协议的主要内容，重点介绍了仪表设计所用功能码，然后详细介绍了电力网络仪表的硬件电路实现和软件设计流程，随后介绍了仪表中所运用的各种算法，最后对仪表进行严格测试和误差分析。　　 在硬件设计中，选择好仪表使用的各个芯片，设计系统的硬件电路。通过电流、电压调理电路将电网输入信号转换为0～2V交流采样信号，输入到MAXQ3180。然后通过模拟SPI电路实现电力计量芯片和主CPU之间的通信，将数据传送给主CPU进行处理，并将电力参数处理数据送由显示电路进行显示。铁电存储器FM25L04用来保存仪表所设定的参数和测量数据。从CPU通过SPI总线接收主CPU的数据，然后将数据以Modbus通信协议方式经RS-485输出板输出，实现仪表与上位机之间的通信。　　 在软件设计中，用C语言编写程序，对各个功能模块在AVR Studi04编程环境下进行开发。根据仪表具有的功能完整的设计了按键操作，并编写了零点和满量程的自动校正程序，取代了传统仪表的硬件校正电路，减少了外界环境的影响。认真研究　　 微控制器的中断响应机制，设定了各个中断优先级的顺序，成功实现中断优先级的4级嵌套。分析讨论了MAXQ3180的通信原理，解决了主CPU SPI资源不够的问题。深入研究了Modbus现场总线内容，用从CPU编写Modbus协议程序，提高了仪表通信的可靠性。　　 在仪表参数所用算法中，电压、电流有效值以及功率的计算，采用的是基于方均根值的交流采样算法。在设计时还对校验进行了多步处理，并编写了校验所需算法。最后要在实验室和工业现场中对仪表进行严格的测试，保证仪表具有良好的可靠性。