【正文】 ....231 引言隨著城市農(nóng)村電網(wǎng)的改革，以及對(duì)電力需求的增加，供電質(zhì)量的需求提高，電力部門的經(jīng)濟(jì)效益將越來越取決于對(duì)供用電各環(huán)節(jié)進(jìn)行管理的細(xì)致程度，加強(qiáng)對(duì)配電變壓器的管理是提高電網(wǎng)運(yùn)行水平的有效途徑之一。在這種情況下，配電自動(dòng)化得到了蓬勃的發(fā)展，變壓器監(jiān)測(cè)終端（TTU）應(yīng)運(yùn)而生。TTU 信息采集的特殊性決定了傳輸TTU 信息的遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約與傳統(tǒng)輸電網(wǎng)通信規(guī)約具有不同的特點(diǎn)。新一代的測(cè)試系統(tǒng)是集成式的，基于無人監(jiān)控的目的實(shí)現(xiàn)的,克服了傳統(tǒng)測(cè)試的弊端。由于可編程邏輯電路的實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，修改方便，系統(tǒng)中的邏輯電路部分由 CPLD 來完成，這樣大大提高了系統(tǒng)的保密性 [1]。變壓器監(jiān)測(cè)終端通過采集這些參數(shù)，計(jì)算并且判斷電能質(zhì)量的優(yōu)劣，同時(shí)與監(jiān)測(cè)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。％，有功、無功功率的采樣精度是177。％。當(dāng)?shù)睾瓦h(yuǎn)方設(shè)置整定值（電壓超時(shí)值，電流量警告值） ，設(shè)置 PT，CT 倍率和時(shí)段等參數(shù)。生成電流曲線和典型日的負(fù)荷曲線。按 IEC6087C5101 的通訊規(guī)約進(jìn)行通訊。應(yīng)有上電及軟件自恢復(fù)功能。變壓器監(jiān)測(cè)終端由兩大核心部分組成，一是高速數(shù)字信號(hào)處理器 TMS320F206，另一是 INTEL 的工業(yè)級(jí) CPU 芯片 80C196KC。圖 1 TTU 系統(tǒng)框圖變壓器監(jiān)測(cè)終端前端首先把經(jīng)過 CT、PT 三相電壓、電流，轉(zhuǎn)換為標(biāo)稱值為 100V和 5A 的電壓、電流，再把該信號(hào)經(jīng)過傳感器轉(zhuǎn)換為跟隨式的標(biāo)稱值為 5V 的電壓信號(hào)（此處采用西南自動(dòng)化研究所的 WB 系列傳感器） 。SRAMEPROMDS1287遙 控 輸入 CAN雙 口RAMDSPA/D采樣遙 信 輸入 串 行 口 遙 測(cè) 輸入POWERLCD、鍵 盤變壓器監(jiān)測(cè)終端后端發(fā)現(xiàn)標(biāo)志位后，從雙口 RAM 中讀出數(shù)據(jù)，進(jìn)行各種判斷，并將需要的數(shù)據(jù)存貯于掉電保護(hù)的 SRAM 中，而程序存貯于 32K 的 EPROM 中。如果判斷讀出的數(shù)據(jù)值越限，單片機(jī)就控制相應(yīng)的輸出繼電器動(dòng)作，進(jìn)行外部電容器的投切及報(bào)警信息的發(fā)送。系統(tǒng)配有鍵盤輸入和 LCD 顯示，調(diào)試人員可以在現(xiàn)場(chǎng)通過鍵盤輸入命令，直接進(jìn)行控制并從 LCD 讀出所需數(shù)據(jù)。CHMOS 芯片耗電少，除正常工作外還可工作于 2 種節(jié)電方式：待機(jī)方式和掉電方式，進(jìn)一步減少了芯片的功耗。 16 位中央處理器 CPU 及系統(tǒng)總線MCS—96CPU 由寄存器算術(shù)邏輯單元 RALU 和寄存器陣列組成。而 MCS51 只有 8 位系統(tǒng)總線，不能直接進(jìn)行字操作。3 根雙功能控制線是：/BHE(/WRH),/WR/(/WRL)以及 ALE(/ADV)。當(dāng) READY 腳被拉低時(shí)，就開始把等待狀態(tài)插進(jìn)去，一直到 READY 變高，或者等待狀態(tài)已經(jīng)等于由 CCR 所規(guī)定的狀態(tài)數(shù)時(shí)為止，此時(shí)要看哪種情況發(fā)生在先。除了硬件中斷優(yōu)先級(jí)邏輯外，80C196KC也可以靠軟件來確定中斷的優(yōu)先級(jí)。當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生軟硬件故障，監(jiān)視定時(shí)器（俗稱看門狗）將使系統(tǒng)復(fù)位，監(jiān)視定時(shí)器WDT(WATCH DOG)是一個(gè)16位計(jì)數(shù)器，當(dāng)它啟動(dòng)后，若在64K個(gè)狀態(tài)周期內(nèi)沒有指令清除它，則產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，將系統(tǒng)復(fù)位，重新初始化。見表1。100H～1FFH是附加的256字節(jié)的RAM，由于采用了“垂直寄存器窗”結(jié)構(gòu)，可以把512字節(jié)中的任何一個(gè)部分映射到00H～0FFH空間中的頂部，因而CPU就可以對(duì)他們直接尋址，即把被映射的部分當(dāng)作寄存器來使用，使得通用寄存器數(shù)增加了256個(gè)字節(jié)，大大方便了程序的設(shè)計(jì)。這個(gè)串行口有4種工作模式，使它方便地用于I/O擴(kuò)展，與CRT終端等設(shè)備進(jìn)行通信以及多處理機(jī)通信。脈寬調(diào)制輸出信號(hào)經(jīng)過積分就可以獲得模擬電壓信號(hào)，這就實(shí)現(xiàn)了D/A轉(zhuǎn)換。HSI可方便而有效地對(duì)脈沖式周期信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，這對(duì)于設(shè)計(jì)事件捕捉系統(tǒng)非常方便；而HSO可以按規(guī)定的時(shí)刻去觸發(fā)某一事件，任何時(shí)候，都可以懸掛起8個(gè)事件。其中P0是只用于輸入的口，P1是準(zhǔn)雙向口，P2是多功能口，P3和P4可作為雙向口和系統(tǒng)總線。CAN 最初是有德國(guó)的 BOSCH 公司為汽車監(jiān)測(cè)、控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。目前，CAN 已不僅是應(yīng)用于某些領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線，它正在成為微控制器的系統(tǒng)擴(kuò)展及多機(jī)通信接口。(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。(3) 接收緩存器 0 和 1：接收緩存器 0 和 1 均由 10 個(gè)字節(jié)組成，交替存儲(chǔ)由總線接收到的報(bào)文，當(dāng)一個(gè)緩存器被分配給 CPU 時(shí)，位流處理器可以對(duì)另一個(gè)進(jìn)行寫操作。(7) 錯(cuò)誤管理邏輯：它按照 CAN 協(xié)議完成錯(cuò)誤界定。SJA1000 可以將輸入的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)，也可以將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)，完成接口擴(kuò)展和通信功能。 圖 5 SJA1000 與 82C250 的硬件連接圖SJA1000 與兩片光隔離放大器 6N137 相連，第一片 6N137 的輸出管腳 OUT 與 82C25的 TXD 相連，82C250 的 RXD 輸出管腳與第二片 6N137 的輸入管腳 IN 相連。DS12887 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片能夠滿足系統(tǒng)的上述需要。寄存器分布圖 6 如下：圖 6 DS12887 的寄存器分配圖前 10 個(gè)字節(jié)的時(shí)間、日歷和鬧鈴寄存器可以以二進(jìn)制或 BCD 碼的形式來操作，A、B、C、D 四個(gè)寄存器則用來進(jìn)行各種控制。PIE、AIE、UIE 和 SQWE 是中斷允許信號(hào)，設(shè)置為 1 時(shí)，周期中斷、鬧鈴中斷、刷新中斷和方波輸出使能中斷被允許。當(dāng)任一中斷產(chǎn)生時(shí)，IRQF 置為 1。不掉電 RAM 保證了當(dāng)系統(tǒng)掉電時(shí)，芯片能夠記錄下掉電的時(shí)間，這樣，可以對(duì)系統(tǒng)掉電時(shí)間進(jìn)行分析和研究。/IRQ 是中斷輸出信號(hào)，每秒產(chǎn)生一個(gè)中斷，上拉后接至單片機(jī)的中斷輸入管腳。T6963C 液晶顯示控制器多用于中小規(guī)模的液晶顯示器件，常被裝配在圖形液晶顯示模塊上，以貯藏控制器式圖形液晶顯示模塊的形式出現(xiàn)。（4） T6963C 可以以圖形方式、字符方式以及圖形和字符合成方式進(jìn)行顯示，還可以實(shí)現(xiàn)字符方式下的特征顯示和屏拷貝操作等等。常用的液晶顯示模塊一般是單屏結(jié)構(gòu)，因此只討論單屏結(jié)構(gòu)的液晶顯示模塊。T6963C 的狀態(tài)字如下所示：STA7 STA6 STA5 STA4 STA3 STA2 STA1 STA0STA0：指令讀寫狀態(tài) 1：準(zhǔn)備好 0：忙STA1：數(shù)據(jù)讀寫狀態(tài) 1：準(zhǔn)備好 0：忙STA2：數(shù)據(jù)自動(dòng)讀狀態(tài) 1：準(zhǔn)備好 0：忙STA3：數(shù)據(jù)自動(dòng)寫狀態(tài) 1：準(zhǔn)備好 0：忙STA4：未用STA5：控制器運(yùn)行檢測(cè)可能性 1：可能 0：不能STA6：屏讀/拷貝出錯(cuò)狀態(tài) 1：出錯(cuò) 0：正確STA7：閃爍狀態(tài)檢測(cè) 1：正常顯示 0：關(guān)顯示由于狀態(tài)位作用不一樣，因此執(zhí)行不同指令必須檢測(cè)不同狀態(tài)位。如顯示區(qū)域的設(shè)置、顯示方式的設(shè)置、顯示開關(guān)、光標(biāo)形狀選擇、數(shù)據(jù)自動(dòng)讀寫方式設(shè)置、數(shù)據(jù)一次讀寫方式設(shè)置、屏讀、屏拷貝、位操作等等。文本和圖形區(qū)寬度設(shè)置用于調(diào)整使用的有效顯示窗口寬度，這里設(shè)置位10H，即 16 字節(jié)數(shù)/行。顯示字符時(shí)首先取得漢字字模，每個(gè)漢字的字模有 32 個(gè)字節(jié)，它們以表的形式寫入程序。接口電路如圖9所示。又系統(tǒng)要求能進(jìn)行數(shù)據(jù)的存貯，其中包括兩個(gè)月的整點(diǎn)數(shù)據(jù)、諧波值、越限值、每日的最大最小值等，所以選用了 DALLAS 公司的不掉電存貯器 DS1245，它的尋址范圍為 128KB。頁面地址（頁號(hào)） ，即附加的高位地址由 P1 口提供。 RS232 和 RS485 通訊接口電路RS232 和 RS485 都是采用串行通訊的方式來進(jìn)行通訊，首先討論串行通訊的特點(diǎn)。（3）由于串行通信中的信息邏輯定義與 TTL 不兼容，故需要邏輯電平轉(zhuǎn)換。由于計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)是并行的，而串行通信是一位一位依次順序的傳送數(shù)據(jù)?？傊?，接口電路要能實(shí)現(xiàn)不同通信方式下的數(shù)據(jù)格式化。RS232C 標(biāo)準(zhǔn)接口有 25 條線，其中 4 條數(shù)據(jù)線，11 條控制線，3 條定時(shí)線，7 條備用線和未定義線。它選擇15V～3V 和+3V～+15V 這個(gè)范圍而不采用 TTL 邏輯（0V～5V）的原因是為了提高抗干擾能力和增加傳輸距離，因此與 TTL 設(shè)備連接時(shí)需加電平轉(zhuǎn)換接口。異步模式是全雙工的，即能同時(shí)收發(fā)。串行口的波特率決定于 16 位的波特率寄存器（000EH）的內(nèi)容，該寄存器應(yīng)以連續(xù) 2 個(gè)字節(jié)裝載之，低位字節(jié)在先。鍵盤有編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種，前者能自動(dòng)的提供被按鍵的 ASCII 碼并能將數(shù)據(jù)保持到新鍵按下為止，同時(shí)產(chǎn)生選通脈沖，以通知 CPU 有閉合鍵輸入，這種鍵盤易于使用，但硬件比較復(fù)雜。4*4 的鍵盤結(jié)構(gòu)如圖 11 所示。如果讀出的列線狀態(tài)不全為高電平，則行列交叉為低處的鍵為閉合狀態(tài)；如果 0 行這一行上沒有鍵閉合，接著使 1 行為低電平，其余行線為高電平，用同樣的方法檢查 1 行這一行上有無鍵閉合，以此類推。也可以采用中斷方式，當(dāng)鍵盤上有鍵閉合時(shí)，向 CPU 請(qǐng)求中斷，以識(shí)別哪個(gè)鍵處于閉合狀態(tài)，并對(duì)鍵輸入信息作出響應(yīng)處理。 圖 12 輸出硬件接線圖 復(fù)位及電源監(jiān)控電路 每次上電時(shí)，80C196KC 都應(yīng)復(fù)位，為了復(fù)位，在 VCC、振蕩器和反偏置發(fā)生器已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)之后，至少要使/RESET 腳保持 2 個(gè)狀態(tài)的低電平。復(fù)位信息可能有下列 3 種情況產(chǎn)生：上電或手動(dòng)復(fù)位，監(jiān)視定時(shí)器溢出以及執(zhí)行復(fù)位指令 RST。上電以后，當(dāng) VCC 小于 ，/RESET 信號(hào)為低，這樣/RESET 信號(hào)接至 80C196KC 的不可屏蔽中斷引腳，記錄下斷電的時(shí)間。同時(shí)，在布線中應(yīng)盡可能的保證數(shù)字口的走線盡量短，以防止干擾串入或干擾其他信號(hào)。特別要注意網(wǎng)絡(luò)匹配電阻 120 歐姆電阻的使用，否則通訊的質(zhì)量非常差。（6）系統(tǒng)要存貯的信息量很大，但是空間卻是固定的，只有 128KB，所以必須很認(rèn)真的進(jìn)行存貯空間的分配，在保證工作的情況下盡可能的多存數(shù)據(jù)。CAN 總線是一種應(yīng)用范圍越來越廣的總線形式，它的使用使得整個(gè)系統(tǒng)的性能得以進(jìn)一步提高。借此機(jī)會(huì)我向?qū)煴硎局孕牡闹x意。他為人隨和熱情，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)