【正文】 P2 口同樣是一個 8 位的準雙向并行 I/O 口，在結構上它比 P1 口多出了一個輸出轉(zhuǎn)換控制部分。 STC89C52 共集成四個功能極強的 8 位雙向并行接口，每位均設有輸出鎖存器，輸出驅(qū)動器和輸出緩沖器，四個口分別用 P0， PI， P2， P3 表示，由于接口所針對的主要用途不同所以有一定的差異，下面分別說明。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構成一個自激振蕩器。特別是用于本系統(tǒng)這樣一個控制相對簡單的系統(tǒng)，具有高的性價比。單片機內(nèi)部存儲資源越多，系統(tǒng)外接的部件就越少，這可提高系統(tǒng)的許多技術指標。但單片機本身是不能自動進行復位的，必須配合相應的外部電路才能實現(xiàn)。這樣一來就組成某個字符。 液晶顯示器優(yōu)點 顯示質(zhì)量高 :由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 25 度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器 （ CRT） 那樣需要不斷刷新新亮點。 LCD1602 液晶 顯示部分 本顯示電路采用了液晶顯示 (LCD)模塊，系統(tǒng)顯示部分采用 LCD1602，具體硬件電路圖見下圖 315。 當 REN=0 時， AT89C51 連續(xù)一次向 ADC0832 發(fā)送 8 個時鐘脈沖，前 3 個脈沖發(fā)送的是啟動位和模擬通道選擇位，共計 3 位；從第 4 個脈沖下降沿開始， ADC0832發(fā)出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) D7～ D4（ 在脈沖上升沿單片機方可接收 ） 。最后將 CS 置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行處理就可以了。當配置 2 位數(shù)據(jù)為 1 時，只對 CH1 進行單通道轉(zhuǎn)換。 7) GND——電源地。s； 6) 具有兩個可供選擇的模擬輸入通道； 7) 功耗低， 15mW。 CPU 通過控制繼電器狀態(tài)來實現(xiàn)各個支路電阻的投切。 DS18B20 具有以下特性 1） 適應電壓范圍更寬，電壓范圍： ～ ，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電 2） 獨特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊 3） DS18B20 支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫 4） DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路 集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi) 5） 溫范圍 55℃ ～ +125℃ ，在 10～ +85℃ 時精度為 177。具體方式通過兩步進行，第一步 通過電流互感器實現(xiàn)安全采樣，變比為 100:5，然后將交流電流采用采樣電阻進行電流到電壓的轉(zhuǎn)換。設備如下圖 36 所示。日平均氣溫不超過 30℃ 。由于采用戶外環(huán)氧樹脂澆注，產(chǎn) 品具有耐電弧、耐紫外線、耐老化、壽命長、免維護等特點。 李超凡： 10kV 電力變壓器狀態(tài)參量監(jiān)測 系統(tǒng) 設計 12 電壓互感器的選擇和采樣電路設計 根據(jù)設計的需要且考慮到本設計為高壓設備，要考慮安全性等問題，電壓互感器選擇符合國家強制標準 GB12071997 《 電壓互感器 》 的 JDZW10 型電壓互感器。特點是容量很小且比較恒定，正常運行時接近于空載狀態(tài)。當在一次繞組上施加一個電壓 U1時，在鐵心中就產(chǎn)生一個磁通 φ，根據(jù)電磁感應定律，則在二次繞組中就產(chǎn)生一個二次電壓 U2。 當變壓器正常運行時，鐵心電流、電壓很小。 4)信號的傳輸方式、量程切換等的處理。 整個系統(tǒng)由信號采集和處理單元 、 A/D 轉(zhuǎn)換單元、單片機、顯示單元、按鍵單元、通信接口等組成。獲取反映設備狀態(tài)的特征值，為診斷提供有效的數(shù)據(jù)和信息。2 i1 i2 圖 11 理想變壓器原理圖 Figure 11 The principle diagram of the ideal transformer 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 5 2 10kV 電力變壓器狀態(tài)參量監(jiān)測系 統(tǒng)總體設計方案 在線監(jiān)測系統(tǒng)的組成 不論監(jiān)測系統(tǒng)是什么類型，它都應包括以下幾個基本單元 : 1) 信號的變送 一般由相應的傳感器來實現(xiàn)，它從電氣設備上監(jiān)測出那些反映設備狀態(tài)的物理量，例如溫度、電壓、電流、氣體成分等，并將其轉(zhuǎn)換為合適的電信號傳送到后續(xù)單元。 李超凡： 10kV 電力變壓器狀態(tài)參量監(jiān)測 系統(tǒng) 設計 4 變壓器原理 變壓器是利用電磁感應的原理來改變交流電壓的裝置，主要構件是初級線圈、次級線圈和鐵芯（磁芯），如圖 11 所示。但總的來說 ,較多的集中在對電氣或機械方面的具體參量進行監(jiān)測 ,還缺乏一種有效的方法來表征變壓器運行狀態(tài)和各種 試驗、運行參數(shù)之間的關系。但是因為變壓器常處于不停歇工作的狀態(tài) ,所以無法避免故障的產(chǎn)生。目前電力系統(tǒng)中變壓器等電力設備大多采用定期檢修方式，這種體制存在著嚴重缺陷，如維修不足、維修過?；蛎つ烤S修等，這使世界各國每年在設備維修方面耗資巨大且影響了供電可靠性。 Voltage。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對變壓器鐵心接地電流、電壓、溫度的實時或定時監(jiān)測和歷史數(shù)據(jù)的存儲，并在接地線電流、電壓、溫度超過國家標準后能夠發(fā)出信號和實現(xiàn)限流電阻的自動投切，將接地電流、電壓、溫度限制在規(guī)程要求的范圍之內(nèi)。變壓器鐵心電流、電壓、溫度的在線監(jiān)測，必須確保采集到的 信號真實可靠，同時應保證監(jiān)測裝置最小限度的改變變壓器的運行接線狀態(tài)。 Transformer oil temperature。怎樣合理安排電力設備的檢修，節(jié)省檢修費用、降低檢修成本，同時保證系統(tǒng)有較高的可靠性，對系統(tǒng)運行人員來說是一個重要課題。導致變壓器出現(xiàn)事故的原因很多 ,其中包括變壓器在安裝、維護、檢修時 ,沒有嚴格按照相關要求 ,導致變壓器存在一定的缺陷 ,存在嚴重的故障隱患 。目前利用綜合信息對變壓器進行狀態(tài)評估的研究還遠未達到實用要求。主要功能有：電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）等。它對監(jiān)測信號起著讀數(shù)和觀測的作用。 6) 診斷 對處理后的數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)、判據(jù)及其他信息進行比較、分析后，對設 備的狀態(tài)或故障部位做出診斷。如圖 21 所示。 李超凡： 10kV 電力變壓器狀態(tài)參量監(jiān)測 系統(tǒng) 設計 8 3 10kV 電力變壓器狀態(tài)參量監(jiān)測系統(tǒng) 硬件電路設計 系統(tǒng)整體采用單片機作為控制核心，主要進行電壓和電流采樣，同時通過 2 路溫度采樣，檢測變壓器重要部位的溫度情況，實現(xiàn)全面檢查。而在發(fā)生多點接地故障時，接地電流會變得很大，為安培級。改變一次或二次繞組的匝數(shù)，可以產(chǎn)生不同的一次電壓與二次電壓比 ，這就可組成不同比的電壓互感器。 電壓互感器本身的阻抗很小，一旦副邊發(fā)生短路，電流將急劇增長而燒毀線圈。生產(chǎn)廠家為上海萬上電氣設備有限公司。 二次出線有接線保護盒，其下方有出現(xiàn)孔，接線方便、安全可靠并能實現(xiàn)防竊電措施。 6) 海拔高度：不超過 1000m。 圖 36 LBZ10 型干式環(huán)氧樹脂澆注電流互感器外觀圖 Figure 36 LBZ10 dry type epoxy resin cast of current transformer outside View LBZ10 型電流互感器技術指標 LBZ10 型為干式環(huán)氧樹脂澆注電流互感器。第二步驟，將電壓進行交直流變換，完成檢波和直流電路的測量功能?！? 6） 可編程的分辨率為 9～ 12 位，對應的可分辨溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、℃ 和 ℃ ，可實現(xiàn)高精度測溫 7） 在 9 位分辨率時最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 8） 測量結果直接輸出數(shù)字溫度信號，以 一線總線 串行傳送給 CPU，同時可傳送 CRC 校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力 9） 負壓 特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作 DS18B20 內(nèi)部結構主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。其中 R4支路沒有串入繼電器，其目的是為了避免鐵心接地線出現(xiàn)開路的情況。 李超凡： 10kV 電力變壓器狀態(tài)參量監(jiān)測 系統(tǒng) 設計 20 外部引腳及其說明 ADC0832 有 DIP 和 SOIC 兩種封裝， DIP 封裝的 ADC0832 引腳排列如圖 311所示。 C SC H 0C H 1C N DV C C ( R E F ) C L KD 0D 112348765 圖 311 ADC0832 引腳圖 Figure 311 ADC0832 pin map 單片機對 ADC0832 的控制原理 一般情況下 ADC0832 與單片機的接口應為 4 條數(shù)據(jù)線，分別是 CS、 CLK、D0、 D1。當配置 2 位數(shù)據(jù)為 0、 0 時，將 CH0 作為正輸入端 IN+， CH1 作為負輸入端 IN進行輸入。下圖 312 為 ADC0832 時序圖。但由于 REN=0，單片機不予接收，丟失 D7～ D4 數(shù)據(jù)。本設計采用 LCD1602 實時顯示所測量的電壓和電流的數(shù)值，同時實時顯示當前變壓器的工作狀態(tài)是否良好。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會閃爍。但由于內(nèi)帶字 符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在 LCD 上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示 RAM 對應的地址，設立光標，在此送上該字符對應的代碼即可。本設計是使用上電復位。 4) 可用性。單片機主要完成了系統(tǒng)的控制功能和李超凡： 10kV 電力變壓器狀態(tài)參量監(jiān)測 系統(tǒng) 設計 28 信息處理功能與結構。外接晶體諧振器以及電容 C1 和 C2構成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。 P0 口的每一位均由一個輸出鎖存器、兩個三態(tài)緩沖器、一個輸出驅(qū)動器和一個輸出控制電路組成，其工作狀態(tài)受輸出控制電路的控制。 P2 口由內(nèi)部硬件控制，當作為通用 I/O 口時是一個準雙向 1/0 口 。特別在位操作方式下， P1 口可以進行每位單獨輸出 /輸入操作。因此，可以用并口來傳輸顯示電路中 LED 的段選碼和位選碼，也可以用并口中的某一位完成 DS18B20 的數(shù)據(jù)讀取。引腳XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。本系統(tǒng)選用 STC 公司生產(chǎn)的 STC89C52 單片機，其特性如下 : 1) 4K 字節(jié)可編程閃速程序存儲器， 1000 次循環(huán)寫 /擦 2) 全靜態(tài)工作 :0Hz24MHz 3) 三級程序存儲器鎖定 4) 128 X8 位內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器， 32 條可編程 I/O 口 5) 兩個六位定時器 /計數(shù)器，六個中斷源 6) 可編程串行通道，低功耗閑置和掉電模式 該單片機的功能強大，性能穩(wěn)定可靠，功耗很低。單片機內(nèi)部存儲器容量，外部可以擴展的存儲器 (包括 I/O 口 )空間 3) 單片機內(nèi)部資源。因而，復位是一個很重要的操作方式。 3） 字符的顯示 用 LCD 顯示一個字符時比較復雜，因為一個字符由 68 或 88 點陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應的顯示 RAM 區(qū)的 8 字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為 “1”，其它的為 “0”，為 “1”的點亮，為 “0”的不亮。如果根據(jù)驅(qū)動方式來分，可以分為靜態(tài)驅(qū)動 (Static)、單純矩陣驅(qū)動 (Simple Matrix)和主動矩陣驅(qū)動 (Active Matrix)三種。對 CH0 通道的模擬信號進行 A/D 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結果存于累加器 A 中。為了得到一列完整的 8 位數(shù)據(jù)，單片機分兩次采集含有不同位的數(shù)據(jù)，再合成一列完整的 8 位數(shù)據(jù)。隨后輸出 8 位數(shù)據(jù)，到第 19個脈沖時數(shù)據(jù)輸出完成，也標志著一次 A/D 轉(zhuǎn)換的結束。在第 3 個時鐘脈沖到來之前 D1 端應輸入 2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，其功能項見表 31： 表 31 功能項 Table 31 function keys 輸入形式 配置位 選擇通道 CH0 CH1 CHO CH1 差分輸入 0 0 + 0 1 + 單端輸入 1 0 + 1 1 + 當配置位 2 位數(shù)據(jù)為 0 時，只對 CH0 進行單通道轉(zhuǎn)換。 6) Vcc(REF)——正電源端和基準電壓輸入端。其主要特點如下： 1) 8 位分 辨率，逐次逼近型，基準電壓為 5V； 2) 5V 單電源供電； 3) 輸入模擬信號電壓范圍為 0～ 5V； 4) 輸入和輸出電平與 TTL 和 CMOS 兼容； 5) 在 250kHz 時鐘頻率時，轉(zhuǎn)換時間為 32181。當鐵心接地電流超標后，系統(tǒng)能夠根據(jù)接地電流的大小，手動 /自動的在接地線中投入一定的限流電阻，將電流暫時限制在規(guī)定量程之內(nèi)。 VDD：外接供電電源輸入端 (在寄生電源接線時此腳應接地 )。 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 15 電流互感器采樣和測量硬件電路設計 電