【正文】 2 的主要項目。交接試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為必做項目；預(yù)防性試驗規(guī)程規(guī)定，變壓器運行13 年后、無勵磁調(diào)壓變壓器變換分接位置后、有載調(diào)壓變壓器分接開關(guān)檢修后（在所有分接側(cè)）和大修后及必要時，都必須做此項試驗。 測量變壓器繞組的直流電阻采用電壓降法或電橋法。測量方法雖然簡單，但影響測量準(zhǔn)確度的因素很多，必須選擇合適的儀表，按有關(guān)規(guī)定進行測量，才能得到較準(zhǔn)確的結(jié)果。為保證測量的準(zhǔn)確性、測量設(shè)備和人 員的安全、加快試驗進程。測量時須注意的事項如下： （ 1） 帶有電壓分接頭的變壓器，測量應(yīng)在所有分接頭位置上進行。 （ 2） 三相變壓器有中點引出線時，應(yīng)測量各相繞組的電阻；無中點引出線時，可以測量線間電阻，然后計算各相電阻。 （ 3） 測量必須在繞組溫度穩(wěn)定的情況下進行，要求繞組與環(huán)境溫度相差不超過 3℃ 。在溫度穩(wěn)定的情況下，一般可用變壓器的上層油溫作為繞組溫度，測量時應(yīng)做好記錄。 （ 4） 由于變壓器的電感較大，電流穩(wěn)定所需的時間較長。為了測量準(zhǔn)確，必須等待表計指示穩(wěn)定后再讀數(shù)，必要時應(yīng)采取措施縮短穩(wěn)定時間。 （ 5） 考慮 到有很多因素影響直流電阻測量的準(zhǔn)確度，如儀表的準(zhǔn)確度級、試驗接線方式、溫度測量的準(zhǔn)確性、連線接觸狀況及電流穩(wěn)定程度等，在測量完后要復(fù)查一遍，有懷疑時要予以重測，以求得準(zhǔn)確的測量結(jié)果。 （ 6）測量時，非被試?yán)@組均應(yīng)開路，不能短接。在測量低壓繞組時，在電源開合瞬間會在高壓繞組中感應(yīng)出較高的電壓，應(yīng)注意人身安全。 （ 7） 由于變壓器電感較大，電源在接通或斷開瞬間，自感電動勢很高，因此為防止儀表損壞，要特別注意操作順序。接通電源時，要先接通電源回路，再接通電壓表或檢流計，再斷開電源回路。 （ 8） 測量電阻值應(yīng)校正引線的 影響。 一般系統(tǒng)的測量方法有如下三種。 第一種為 電流電壓法 ，其原理是在被測繞組中，通以適當(dāng)大小的直流電流，然后測量繞組中的電流和繞組兩端的電壓降，再根據(jù)歐姆定律，即可算出繞組的直流電阻。測量時，所用儀表應(yīng)不低于 級，電流表應(yīng)選用內(nèi)阻較小的，電壓表應(yīng)選用較高內(nèi)阻的表，引線要有足夠的截面。測量電感量較大的繞組時，還需要有足夠的充電時間。繞組通過的電流應(yīng)限制在繞組額定電流的百分之二十以內(nèi)。該方法的主要缺點是需要較長的時間才能測出準(zhǔn)確值。因為每相繞組可以等效成電阻和電感的串聯(lián)電路，在接通電源后，電感中電流從零逐 漸增加到電源電壓，然后逐漸下降到穩(wěn)態(tài) 值，需要一個過渡過程，過渡時間的長短取決于電路的時間常數(shù) t=L／ R。由于變壓器鐵芯的磁導(dǎo)率很高， L 值大大增加，而線圈的直流電阻數(shù)值又很小，因此時間常數(shù) t 值很大。一般來說，電流表和電壓表內(nèi)阻對測量結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，而且經(jīng)過時間大約 T=3～ 5 倍時間常數(shù)，電流才能達(dá)到穩(wěn)態(tài)值，即需要幾十分鐘甚至更長時間，才能測出直流電阻的準(zhǔn)確值。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 第二種為 平衡電橋法 ，該方法 是采用電橋平衡的原理來測量直流電阻，常用的平衡電橋法有單臂電橋或雙臂電橋兩種。這種方法可以直接讀取數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確度較高，在中、 小型變壓器的實際測量中，大多采用直流電橋法，當(dāng)被試線圈的電阻值在 1Ω以上的一般用單臂電橋測量， 1Ω以下的則用雙臂電橋測量。在使用雙臂電橋接線時，電橋的電位樁頭要靠近被測電阻，電流樁頭要接在電位樁頭的上面。測量前，應(yīng)先估計被測線圈的電阻值，將電橋倍率旋鈕置于適當(dāng)位置，將非被測線圈短路并接地，然后打開電源開關(guān)充電，待充足電后按下檢流計開關(guān)，迅速調(diào)節(jié)測量臂，使檢流計指針向檢流計刻度中間的零位線方向移動，進行微調(diào)，待指針平穩(wěn)停在零位上時記錄電阻值，此時，被測線圈電阻值 =倍率數(shù) 測量臂電阻值。測量完畢，先放開檢流計按 鈕，再放開電源開關(guān)。 第三種是 三相繞組同時加壓法 ，該方法是 三相繞組同時加電壓測量變壓器的直流電阻，是根據(jù)楞次定律，使各相電流所產(chǎn)生的磁通在鐵芯中相互抵消，合成磁通為零，從而減小電感 L 值，使電路的時間常數(shù)減小，即減少了測量直流電阻的時間，提高了工作效率。在測量時，還應(yīng)考慮繞組電阻的大小受溫度影響的因素和直流電阻的不平衡率等問題。用電壓降法測量直流電阻需要很長的時間才能獲得準(zhǔn)確值，主要由于線圈中通入的電流在變化過程中，在高導(dǎo)磁率的鐵芯中產(chǎn)生磁通，致使 L 增大。若使磁通減少，也就降低了 L 值，則電流變化的時間（取決于 時間常數(shù)）便減小。在變壓器的三相繞組同時加電壓，同時測量每相的直流電阻，可以達(dá)到此目的。三相繞組同時加電壓時，在每相繞組中通入的電流從零開始增加，由右手螺旋定則可知，三相電流在每個鐵芯柱中產(chǎn)生的磁通方向不同，它們的作用相互抵消，結(jié)果是使鐵芯中的合成磁通近似為零。這使電感值L 大為減小，因此時間常數(shù) t 也就降為最低，測試時電流變化的過渡過程大為縮短，短時間內(nèi)便能獲得穩(wěn)定的電流值，進而求出繞組的直流電阻值。 本論文設(shè)計任務(wù) 設(shè)計制作一種測量變壓器等小電阻的電阻測試儀。具有液晶，鼠標(biāo)，打印機等外設(shè)，測量使用 1A— 10A 恒流源，高精度的 AD 采樣，計算出電阻值，設(shè)計其硬件系統(tǒng)。 硬件設(shè)計主要用到恒流源設(shè)計與控制，電流信號采樣處理，時鐘芯片，液晶顯示器，鼠標(biāo)等資源的安排與分配。設(shè)計相應(yīng)功能的電路板，畫 PCB 電路板，加工并焊接，調(diào)試。 收集相關(guān)資料，查閱參考文獻(xiàn)；了解硬件設(shè)計要求，熟悉各個元器件的功能；學(xué)習(xí) Protel相關(guān)知識；設(shè)計硬件原理圖；繪制電路板，焊接出幾塊成品； 本論文章節(jié)安排 第一章，緒論。主要是簡要的介紹課題研究的背景意義，直流電阻測試的幾種方法。 第二章，方案設(shè)計。本章對系統(tǒng)整體設(shè)計進行介紹、應(yīng)用場 景的介紹和控制部分硬件設(shè)計用到相關(guān)器件的介紹。 第三章，控制部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計。介紹了控制部分組成的設(shè)計， protel的介紹 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 及應(yīng)用。 第四章，設(shè)計總結(jié)。分析并總結(jié)了本文所做的工作，對以后需要的改進和提高做出展望。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 第二章 方案設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計總體結(jié)構(gòu) 框 圖 系統(tǒng)設(shè)計總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 21 所示。 圖 系統(tǒng)設(shè)計總體結(jié)構(gòu)框圖 直流電阻快速測試裝置的結(jié)構(gòu)如圖 所示 ， 本設(shè)計需要各種大小不同的恒流源，程控恒流源由 CPU 控制，產(chǎn)生各種大小不同的恒定電流。打印機 和 RS232通訊是提供測量數(shù)據(jù)的輸出裝置。顯示器是提供給測試人員操作儀器時使用的。模數(shù)轉(zhuǎn)換與程控放大器是針對各種大小不同的信號而設(shè)計的。輸出控制與接口提供恒流與電壓信號測量的 。 直流電阻快速測試裝置，采用多恒流源、對比采樣實現(xiàn)寬量程、高精度、交直流兩用的直流電阻測量。 系統(tǒng)的設(shè)計思路是讓一個待測的電阻通過電流，再在兩邊測量電壓，然后經(jīng)過放大器將電壓放大，放大的電壓經(jīng)過 A\D 轉(zhuǎn)換器輸送給單片機進行處理。 本 系統(tǒng) 裝置集大小量程于一體，采用典型的四線制測量法，恒流源的穩(wěn)定設(shè)計，高精度 AD 及對比采樣，保證信號穩(wěn)定，提高 測量標(biāo)準(zhǔn)電流的不確定度。電平供電，實現(xiàn)直流測量，控制器完成數(shù)據(jù)采集、信號處理、恒流源控制、顯示、打印、鼠標(biāo)及串口通訊，是一種高精度寬量程的新型的直流電阻快速測試裝置。本發(fā)明采用全新電源技術(shù)，具有性能穩(wěn)定，測量迅速、體積小巧、便攜式、量程大，測量精度高，數(shù)據(jù)重復(fù)性好等特點。是測量變壓器繞組以及大功率電感等設(shè)備直流電阻的理想裝置。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 CPU的選型 本系統(tǒng)設(shè)計用到的單片機芯片是 51 系列的 80S51。 80S51 單片機芯片簡介 圖 80S51 單片機引腳圖 80S51 是 INTEL 公司 MCS51 系列單片機中最基本的產(chǎn)品，它采用 INTEL公司可靠的 CHMOS 工藝技術(shù)制造的高性能 8 位單片機，屬于標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51的 HCMOS 產(chǎn)品。它結(jié)合了 HMOS 的高速和高密度技術(shù)及 CHMOS 的低功耗特征，它繼承和擴展了 MCS48 單片機的體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。 80S51 內(nèi)置中央處理單元、 128 字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器 RAM、 32 個雙向輸入 /輸出 (I/O)口、 2 個 16 位定時 /計數(shù)器和 5 個兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)時鐘振蕩電路。 此外， 80S51 還可工作于低功耗模式，可通過兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結(jié) CPU 而 RAM 定時器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式下，保存 RAM 數(shù)據(jù)，時鐘振蕩停止，同時停止芯片內(nèi)其它功能。 80S51 有PDIP(40pin)和 PLCC(44pin)兩種封裝形式。 單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu) MCS— 51 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)有 8 大部分，如下 （ 1） 一個 8 位的中央處理器 CPU（又稱為微處理器） 中央處理器 (CPU)是整個單片機的核心部件，是 8 位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 處理 8 位二進制數(shù)據(jù)或代碼， CPU 負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等 操作。 （ 2）有 128 字節(jié) 的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 RAM 80S51 內(nèi)部有 128 個 8 位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和 128 個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的 RAM 只有 128 個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。 （ 3） 4KB 片內(nèi) 程序存儲器 ROM 或 EPROM 8051 共有 4096 個 8 位掩膜 ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù) （ 4）片內(nèi) 18 個 特殊功能寄存器（ SFR） （ 5） 4 個 8 位 的并行輸入輸出 I/O 口（ PIO） 8051 共有 4 組 8 位 I/O 口 (P0、 P P2 或 P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸 P0 口 ~ 輸入與輸出 分時的傳送地址低 8 位與數(shù)據(jù)線 P1 口 ~ 輸入與輸出 無第二功能 P2 口 ~ 輸入與輸出 傳送地址的高 8 位 P3 口 ~ 輸入與輸出 — RXD：串行口輸入端 — TXD：串行口輸出端 — ：外部中斷 0 中斷請求輸入端 — ：外部中斷 1 中斷請求輸入端 — T0：定時器 /計數(shù)器 0 外部輸入端 — T1：定時器 /計數(shù)器 1 外部輸入端 — ：外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號 — ：外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號 （ 6） 1 個串行口 I/O（ SIO/UART）完成單片機與其他微機的之間的串行通信。 （ 7） 2/3 個 16 位 定時器 /計數(shù)器（ TIMER/COUNTER） （ 8）可處理 5 個中斷源，兩級可程序優(yōu)先級的中斷系統(tǒng) 。 其中含有 MCS51 指令集含 111 條指令，按照指令操作功能劃分 為以下 五類： （ 1） 數(shù)據(jù)傳送指令 （ 2） 算術(shù)運算指令 （ 3） 邏輯運算及轉(zhuǎn)移指令 （ 4） 控制轉(zhuǎn)移指令 （ 5） 位操作指令 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 單片機最小系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 所示： 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 圖 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 80S51 單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。除去圖中的存儲電路和 I/O 部件，剩下的是CPU，它可以分為運算器和控制器兩部分。運算器功能部件包括算術(shù)邏輯運 算單元 ALU、累加器 ACC、寄存器 B、暫存寄存器 TMP TMP程序狀態(tài)字寄存器 PSW 等?？刂破鞴δ懿考ǔ绦蛴嫈?shù)器 PC、指令寄存器 IR、指令譯碼器ID、定時控制邏輯電路 CU、數(shù)據(jù)指針寄存器 DPTR、堆棧指針 SP 及時鐘電路等。 顯示部分模塊選擇 12864LCD 顯示器 (LCD) 具有功耗低、體積小、重量輕、超薄等，其它顯示器無法比擬的優(yōu)點，近年來被廣泛用于單片機控制和微控制器控制的智能儀器、儀表和低功耗電子產(chǎn)品中。 LCD 主要分為段位式 LCD、字符式 LCD 和點陣式 LCD 三種，其中段位式 LCD 和字符式 LCD 只能用于字符和數(shù)字的簡單的顯示，而不能滿足圖形曲線和漢字顯示的要求，在很多方面有