【正文】 7C5101 通訊規(guī)約。系統(tǒng)時(shí)鐘由可編程萬年歷時(shí)鐘芯片 DS12887 提供，同時(shí)由控制中心精確對(duì)時(shí)。同時(shí)六路信號(hào)通過四階巴特渥斯低通濾波器和采樣保持器濾波采樣，由 DSP 控制多路切換開關(guān)來選擇六路信號(hào)分別進(jìn)入 A/D 轉(zhuǎn)換器MAX120。兩部分通過雙口 RAM 進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換和通訊。 變壓器監(jiān)測終端的設(shè)計(jì)概述隨著電力電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，供電質(zhì)量和供電可靠性越來越受到重視，電壓、電流、諧波、負(fù)荷電流水平和功率因數(shù)等參數(shù)是衡量電能質(zhì)量的重要參數(shù)。(5)終端有當(dāng)?shù)刈哉{(diào)試功能。按設(shè)定時(shí)段累積計(jì)算分時(shí)電能量，記錄月、年最大需要量及其出現(xiàn)時(shí)間。統(tǒng)計(jì)電壓合格率，統(tǒng)計(jì)失電時(shí)間，記錄及上報(bào)失電的起始和終止時(shí)間（時(shí)間記錄精確到分） 。監(jiān)視變壓器油溫，記錄并上報(bào)異常信息。采集電能表脈沖或多功能電能表信息，實(shí)現(xiàn)有功電能量、無功電能量的測量。根據(jù)變壓器監(jiān)測系統(tǒng)的工程要求，本次設(shè)計(jì)的要求如下：(1)采集三相交流輸入電壓、電流量，實(shí)現(xiàn)電壓、電流、有功功率、無功功率的測量。在文章的最后給出了在具體設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問題。80C196KC 是整個(gè)系統(tǒng)的核心即 CPU 部分。傳統(tǒng)的電路測試是靠分立的儀器組合完成的，如功率裝置、波形監(jiān)測裝置、諧波分析裝置等。一般來說，變壓器監(jiān)測終端應(yīng)具有數(shù)據(jù)采集與處理、監(jiān)控、保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)通信等功能。世界各國紛紛制定了日益完善的電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)來判斷電能質(zhì)量的優(yōu)劣。 RS232。系統(tǒng)采用以 80C196KC 來控制各模塊的設(shè)計(jì)思想。本論文對(duì)每個(gè)模塊逐一進(jìn)行了研究，對(duì)各模塊的工作原理及功能進(jìn)行了詳細(xì)的介紹；對(duì)基于 CAN 總線的變壓器監(jiān)測終端設(shè)計(jì)的硬件電路進(jìn)行了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 keyboard interface。在我國供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，對(duì)諧波、負(fù)荷電流水平和功率因數(shù)進(jìn)行合理估算，是非常有必要的。它與輸電網(wǎng)自動(dòng)化(輸電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng))的監(jiān)控信息采集內(nèi)容相比較，具有系統(tǒng)規(guī)模大，涉及到的現(xiàn)場自動(dòng)化設(shè)備數(shù)量大，種類繁多，從而導(dǎo)致遠(yuǎn)方饋線終端采集的信息量大，種類繁多，不僅在傳統(tǒng)“四遙”方面信息內(nèi)容有所變化，而且還新增加了許多配電網(wǎng)中特有的信息。這種測試裝置的弊端是體積太大、自動(dòng)化程度低，無法完成無人監(jiān)控的目的和數(shù)據(jù)不集中。之所以選擇它，是因?yàn)?80C196KC 特別擅長于進(jìn)行各種控制，而且它本身集成了許多的外設(shè)，這樣就節(jié)省了很多資源。2 變壓器監(jiān)測終端的設(shè)計(jì)概述 變壓器監(jiān)測終端的技術(shù)指標(biāo)隨著電力電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，供電質(zhì)量和供電可靠性越來越受到重視，電壓、電流、諧波、負(fù)荷電流水平和功率因數(shù)等參數(shù)是衡量電能質(zhì)量的重要參數(shù)。其中電壓的輸入范圍是 0～260V，電流的輸入范圍是 0～5A，電壓及電流的采樣精度是177。有功電量的精度是177。(2)接收上一級(jí)的校對(duì)命令，時(shí)鐘日走時(shí)誤差≤1s，終端自身時(shí)鐘的日走時(shí)誤差≤5s。當(dāng)終端電源失電時(shí)，儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)不能丟失。(4)能與上級(jí)站或主站控制終端通信，將采集和處理的信息向上發(fā)送并接受上級(jí)站或主站控制終端的命令。具有自診斷功能，發(fā)現(xiàn)終端的內(nèi)存、時(shí)鐘、I/O 口等工作異常時(shí)應(yīng)記錄及保存。變壓器監(jiān)測終端通過采集這些參數(shù)，計(jì)算并判斷電能質(zhì)量的優(yōu)劣，同時(shí)與監(jiān)測主站進(jìn)行通訊，接收主站下達(dá)的各種命令，傳送主站所需的各種參數(shù)，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。參見圖 1。DSP 同時(shí)控制 A/D 的采集，且把采集后的數(shù)據(jù)進(jìn)行公式計(jì)算和 FFT 運(yùn)算，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種參數(shù)的檢測，并把頻率、電壓、電流、有功功率、無功功率和諧波存入雙口RAM 并置位標(biāo)志位。它的各項(xiàng)控制由可編程邏輯器件CPLD(XC95108)完成。終端響應(yīng)主站以 101 通訊規(guī)約發(fā)送的控制命令及各項(xiàng)設(shè)置命令，并按照一定的格式把主站需要的數(shù)據(jù)發(fā)送給主站。繼 8051，8096BH 之后，Intel 公司又推出了一系列高性能的 CHMOS16 位單片機(jī)——8X196XX.。Intel 的 CHMOS 16 位單片機(jī)有很多型號(hào)，集成在單片內(nèi)的“外圍設(shè)備”花樣繁多，80C196KC 就嵌入了時(shí)鐘發(fā)生器，I/O 口，A/D 轉(zhuǎn)換器，PWM，串行口，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，監(jiān)視定時(shí)器，高速輸入/輸出器、還有外設(shè)事務(wù)服務(wù)器 PTS 等外設(shè)，系統(tǒng)框圖見圖 2。在執(zhí)行過程中，MCS96 單片機(jī)的總線可以動(dòng)態(tài)地改變，配置成標(biāo)準(zhǔn)的 16 位分時(shí)切換的地址/數(shù)據(jù)總線，或配置成最小方式型的 16 位地址/8 位數(shù)據(jù)總線，以便適應(yīng)對(duì)外部寄存器進(jìn)行字節(jié)操作或字操作的不同需求 [3]。 圖 2 80C196KC 的基本方框圖80C196KC 能提供幾種類型總線信號(hào)。器件內(nèi)部提供了 4 種就緒控制方式，這些方式取決于 和 的值，內(nèi)部就緒控制邏輯用來限制等待的狀態(tài)周期數(shù)，采用慢速器件時(shí)，可以把等待狀態(tài)插入到總線周期內(nèi)。其中非屏蔽中斷NMI、軟件陷阱TRAP和非法操作碼中斷是3種特殊的中斷源，各用了1個(gè)專門的中斷向量，其余25個(gè)中斷源分享另外15個(gè)中斷向量。4個(gè)軟件定時(shí)器受高速輸出器控制，到達(dá)預(yù)定時(shí)間時(shí)，設(shè)置相應(yīng)的軟件定時(shí)器標(biāo)志，可以激活軟件定時(shí)器中斷。復(fù)位時(shí)，程序?qū)?080H單元開始執(zhí)行。018H～0FFH是附加的寄存器陣列，可由RALU直接訪問，宛如有232個(gè)累加器。 全雙工串行口MCS96單片機(jī)具有與MCS51單片機(jī)兼容的全雙工串行口。作為D/A轉(zhuǎn)換器輸出,MCS96單片機(jī)可以直接提供脈寬調(diào)制信號(hào)，某些電機(jī)可以用它字節(jié)驅(qū)動(dòng)。 高速輸入器HIS/高速輸出器HSO高速輸入器HIS用于記錄某個(gè)外部事件發(fā)生的時(shí)間，時(shí)間基準(zhǔn)由定時(shí)器1提供，共可記下8個(gè)事件。這些口有相當(dāng)一部分是多用途的。國外已有許多大公司的產(chǎn)品采用了這一技術(shù)。CAN 總線的突出優(yōu)點(diǎn)使其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用得到迅速發(fā)展，這使得許多器件廠商竟相推出各種 CAN 總線器件產(chǎn)品，已逐步形成系列。SJA1000 是目前市場上用的較廣泛的一款 CAN 控制器，它在以往的 CAN 控制器上增添了一些新的功能 [5,6]：(1) 標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和擴(kuò)展結(jié)構(gòu)信息的發(fā)送和接收(2) 增加了接收 FIFO（64 字節(jié)）(3) 在標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展格式中都有單/雙接收過濾器（含接收代碼和接受屏蔽寄存器）(4) 增加了讀/寫訪問的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器(5) 可編程的錯(cuò)誤限制報(bào)警(6) 由功能位定義的仲裁丟失中斷 控制器主要由下述幾部分構(gòu)成：(1) 接口管理邏輯：它接收來自微控制器的命令，分配控制信息緩存器，并為微控制器提供終端和狀態(tài)信息。(2) 發(fā)送緩沖器：它有 10 個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)單元組成，存儲(chǔ)由微控制器寫入，將被發(fā)送到 CAN 總線的報(bào)文。(6) 收發(fā)邏輯：用來控制輸出驅(qū)動(dòng)器。圖 4 SJA1000 的硬件連接圖由于 SJA1000 內(nèi)部有數(shù)據(jù)鎖存器，所以直接將數(shù)據(jù)/地址信號(hào)與它相連，通過 ALE信號(hào)將數(shù)據(jù)、地址信號(hào)分離，同時(shí)通過譯碼產(chǎn)生相應(yīng)串行口的選通信號(hào)， /WR，/RD 信號(hào)用來控制數(shù)據(jù)傳輸方向。82C250 的主要特性 [7]：(1) 與 ISO/DIS11898 標(biāo)準(zhǔn)全兼容(2) 高速（最高可達(dá) 1MBPS）(3) 具有抗工作環(huán)境下的瞬間干擾，保護(hù)總線能力(4) 降低射頻干擾(5) 低電流待機(jī)方式(6) 防護(hù)電源與地之間發(fā)生短路 SJA1000 和 82C250 的硬件連接SJA1000 和 82C250 的硬件連接如圖 5 所示。 定時(shí)監(jiān)測電路由于整個(gè)系統(tǒng)需要定時(shí)采集數(shù)據(jù)，記錄越限值的出現(xiàn)時(shí)間，統(tǒng)計(jì)總的掉電時(shí)間等，因此，全局的時(shí)鐘信號(hào)是必須的。128RAM 中，有 14 個(gè)字節(jié)是時(shí)鐘和控制寄存器，另 114 個(gè)字節(jié)作為通用寄存器使用。當(dāng) SET 位為 1 時(shí)，刷新周期被中止，這時(shí)，程序能夠?qū)r(shí)間、日歷及鬧鈴進(jìn)行初始化。C 寄存器的各位都是標(biāo)志位，PF、AF、UF 分別是周期中斷、鬧鈴中斷和刷新中斷的標(biāo)志位，當(dāng)中斷條件滿足時(shí)，產(chǎn)生中斷并置位標(biāo)志位。它能夠正確地進(jìn)行時(shí)分秒年月日以及閏年、閏月的計(jì)算直到 2100 年。ALE 信號(hào)提供給DS12887 作為鎖存信號(hào)，讀寫線分別連接 DS 和 AS 管腳。系統(tǒng)選用的是內(nèi)藏 T6963C 控制器點(diǎn)陣圖形式的液晶顯示模塊 DG1286412。（3） T6963C 的占空比可從 1/6 到 1/128。內(nèi)藏 T6963C 的液晶顯示模塊上已實(shí)現(xiàn)了 T6963C 與行/列驅(qū)動(dòng)器及顯示緩沖取 RAM的接口，同時(shí)也已用硬件設(shè)置了液晶屏的結(jié)構(gòu)（單/雙屏） ，數(shù)據(jù)傳輸方式，顯示窗口長度，寬度等等。每次操作前最好先進(jìn)行狀態(tài)字的檢測。使用 LCD 時(shí)，首先初始化 LCD 并清除 RAM 顯示，其中在初始化時(shí)，進(jìn)行各種設(shè)置。 表 2 LCD 的四種顯示方式N1 N0 D1 D2 指令代碼 功能0 0 低字節(jié) 高字節(jié) 40H 文本區(qū)首址0 1 字節(jié)數(shù) 00H 41H 文本區(qū)寬度（字節(jié)數(shù)/行）1 0 低字節(jié) 高字節(jié) 42H 圖形區(qū)首址1 1 字節(jié)數(shù) 00H 43H 圖形區(qū)寬度（字節(jié)數(shù)/行）文本區(qū)和圖形區(qū)首地址對(duì)應(yīng)顯示屏上左上角字符或字節(jié)位，修改該地址可以產(chǎn)生卷動(dòng)效果。由于現(xiàn)在用計(jì)算機(jī)提取漢字字模已是非常容易的事了，所以系統(tǒng)采用圖形方式來顯示漢字。MCU利用數(shù)據(jù)總線與控制信號(hào)直接采用I/O設(shè)備訪問形式控制T6963C類液晶顯示模塊。鑒于 80C196KC 是帶有 ROM 的，EPROM 是必須的，尋址范圍為 32KB。把 256KB 存貯器劃分為 8 頁，每頁為 32KB 或 16KW。本系統(tǒng)的外設(shè)存貯器包括 1 片 32KB 的 EPROM 27256,1 片 128KB 的 SRAM，2 片 1KB的雙口 RAM，時(shí)鐘 DS12887，8255，LCD 和 CAN 控制器，后四種由 138 譯碼產(chǎn)生選通信號(hào)。（2）行通信的信息格式有異步和同步信息格式，與此對(duì)應(yīng)，有異步串行通信和同步串行通信兩種方式。串行通訊的基本任務(wù)就是進(jìn)行串/并轉(zhuǎn)換。在異步通信方式下，接口電路能在發(fā)送時(shí)自動(dòng)生成和接收時(shí)自動(dòng)去掉啟/停位，在面向字符的同步方式下，接口能在數(shù)據(jù)塊前面加同步字符。它適合于數(shù)據(jù)傳輸率在 0 至 20220b/s 范圍內(nèi)的通信，它具有以下特性 [11]：機(jī)械特性：RS232C 接口是單端發(fā)送，單端接收，傳輸線上允許一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)發(fā)送器。電氣特性：RS232C 標(biāo)準(zhǔn)定義15V～3V 表示邏輯“1” ，+3