【正文】 +19C L O C K13D I N1D I G 02D I G 111D I G 26D I G 37D I G 43D I G 510D I G 65D I G 78L O A D12G N D4G N D9N 14M A X 7 21 9 （主）abfcgdeD P Y1234567abcdefg8 dpdpN 19abfcgdeD P Y1234567abcdefg8 dpdpN 183 3KR 25+ 5VabfcgdeD P Y1234567abcdefg8 dpdpN 20CL KLO ADRC 2 圖 315 數(shù)碼管接口電路圖 根據(jù)本設(shè)計的溫度精度要求，用了 3個數(shù)碼管顯示溫度大小，由 MAX7219驅(qū)動的 3個七段數(shù)碼管的接口電路如圖 38所示。單一的數(shù)據(jù)位更新無需對整個顯示重新寫入。 1 2 3 4 5 6 7 8ABCD87654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i onS i z eA3D a t e : 1 5 J un 2 00 9 S he e t o f F i l e : G : \趙承翡原理圖 .d db D r a w n B y :R C 0 / T 1O S O / T 1C K I15R C 1 / T 1O S I / C C P 216R C 2 / C C P 117R C 3 / S C K / S C L18R C 4 / S D I / S D A23R C 5 / S D O24R C 6 / T X / C K25R C 7 / R X / D T26R D 0 / P S P 019R D 1 / P S P 120R D 2 / P S P 221R D 3 / P S P 322R D 4 / P S P 427R D 5 / P S P 528R D 6 / P S P 629R D 7 / P S P 730R E 2 / C S / A N 710V dd32V s s31O S C 2/ C L K O U T14M C L R / V P P1R A 0 / A N 02R A 1 / A N 13R A 2 / A N 2 / V r e f 4R A 3 / A N 3 / V r e f +5R A 4 / T 0C K I6R A 5 / A N 4 / S S7R B 0 / I N T33R B 134R B 235R B 3 / P G M36R B 437R B 538R B 6 / P G C39R B 7 / P G D40R E 0 / R D / A N 58R E 1 / W R / A N 69V dd11V s s12O S C 1/ C L K I N13P I C 1 6F 8 77 （主）N 134 M H ZX T A L 11 0u FC 281 0u FC 270 .1 u FC 293 0pC 303 0pC 31+ 5V B+ 5V B1 0KR 201 0KR 231 0KR 211 0KR 221KR 151KR 161KR 171KR 181 0KR 19V D 2 S B 5S B 4 S B 3 S B 2 S B 1S G N DS G N DS G N D S G N DS G N DS G N D 圖 313 按鍵輸入電路圖 顯示電路部分設(shè)計 由于要對變壓器的油溫進(jìn)行實(shí)時顯示，所以顯示電路的穩(wěn)定 性就十分重要。另外由于光耦會產(chǎn)生一些高頻的噪聲，通常在 R2處并聯(lián)電容，構(gòu)成低通濾波器，具體電容的值由輸入頻率以及噪聲頻率確定。根據(jù)光耦的特性， 即 11/PFK I I? (4) 將和的表達(dá)式代入上式，可得： (5) 上式經(jīng)變形可得到： 將的表達(dá)式代入（ 3）式可得 ： 考慮到 G 特別大，則可以做以下近似： 這樣，輸出與輸入電壓的關(guān)系如下： 可見，在上述電路中，輸出和輸入成正比，并且比例系數(shù)只由 K3和 R R2確定 ， 一般選 R1=R2，達(dá)到只隔離不放大的目的。在后面可以看到，在合理的外圍電路設(shè)計中，真正影響輸出 /輸入比值的是二者的比值 K3,線性光耦正利用這種特性才能達(dá)到滿意的線性度的。 模擬信號隔離的一個比較好的選擇是使 用線形光耦。 光電耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是單向傳輸信號，輸入端和輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，抗干擾能力強(qiáng)，使用壽命長，傳輸效率高。 三極管型光電耦合器由發(fā)光二極管和光敏三極管構(gòu)成，發(fā)光器件為發(fā)光二極管，光檢測器為光敏三極管。 該電路的另一個優(yōu)點(diǎn)是調(diào)試非常簡單 ,在 R和 R4確定后 ,只需根據(jù)輸出電壓 Vo的變化范圍確定 R1的阻值即可。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展 [7]。而其他大多數(shù)寄存器的上電復(fù)位、在正常工作期間用 MCLR 信號復(fù)位或 WDT 超時溢出復(fù)位，在休眠期間 MCLR 信號復(fù)位以及在掉電鎖存復(fù)位后都會被復(fù)位成“復(fù)位狀態(tài)”。 50 610? 4MHz ESC ESC40201 177。 圖 33 外部時鐘輸入工作方式 測試范圍 類型 頻率 OSC1/pF OSC2/pF XT 455kHz 68～ 100 68～ 100 2MHz 15～ 68 15～ 68 4MHz 15～ 68 15～ 68 HS 8MHz 10～ 68 10～ 68 16MHz 10～ 22 10～ 22 以上值僅為推薦值 所使用的諧振器 455kHz PanasonicEFO— — A455K04B 177。 PIC16F87X 系列芯片的振蕩器設(shè)計要求使用以平行方法切割的晶體 ,給出的頻率才能在晶體制造廠家特性的范圍之內(nèi) 。由外部 CS 的 8 位寬度的并行從動端口 PSP（僅用于 40/44 引腳芯片）。兩個捕捉 /比較 /脈寬調(diào)制（ PWM）模塊。 低 功耗型：在 4MHz 時鐘下，電源電壓為 5V 時，典型工作電流值小于 2ma；在 32kHz時鐘下，電源電壓為 3V時，典型工作電流值小于 20μ A；典型待命狀態(tài)電流值小于 1μ A。工作速度： DC～ 20MHz 時鐘輸入， DC～ 200ns指令周期。由于有溫度檢測，需要 A/D轉(zhuǎn)換，且需要較多的 I/O口，所以單片機(jī)采用 PIC系列 微控制器 [8]。nRF401 是一個 433 MHz 工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)用頻段設(shè)計的真正單片無線收發(fā)芯片 ,它采用頻 移鍵控調(diào)制技術(shù)。所以在本設(shè)計中采用了方案一。此方案具有很高的可靠性，液晶具有很多優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)漢字的顯示等，但設(shè)計中要求在較遠(yuǎn)的距離就可以觀察到溫度值，所以這里采用液晶不能滿足要求。復(fù)位電路采用 MAX6304 芯片來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)的監(jiān)控電路。另外 RS485 實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)互聯(lián)，最多可達(dá) 256臺驅(qū)動器和 256臺接收器，非常便于多器件的連接。在 （對應(yīng)于 ℃）時輸出電流恰好等于 μ A。該產(chǎn)品有 3 種封裝形式； TO52封陶瓷封裝（測溫范圍是 55— +150℃）。提供數(shù)據(jù)計時的 DCLK 應(yīng)與微控制器輸入端相連，其余引腳用來監(jiān)視 LOCK 信號（在引腳 CHP_OUT）。在 10MHz 的 PCLK 頻率工作下，完成整個配置所需時間少于 60μs 。無線通信芯片種類繁多，方案選擇 CC1000 來實(shí)現(xiàn)無線通信。溫度傳感器完成對溫度的測量，溫度報警觸發(fā)器 TH和 TL以及配置寄存器的設(shè)置值均以一個 字節(jié)的形式存儲在 EEPROM 中，使用一個存儲功能命令可對其寫入。它具有體積小、接口方便、傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。 溫度控制器 系統(tǒng)框圖如圖 22 所示。只需要一個外部電阻，就可以正確地驅(qū)動所有 LED 的段地址。 顯示電路采用 MAX7219，其只需要三根線就可控制八個數(shù)碼管，特別適用于需要 I/O 口較多的系統(tǒng)。當(dāng)溫度在 45℃ 55℃ 時，通常采用全部投入的方式，不利于節(jié)能，也不利于設(shè)備的維護(hù)。 （ 3）在自動方式運(yùn)行下，當(dāng)變壓器油溫超過上限時，風(fēng)機(jī)全部投入；當(dāng)溫度低于工藝下限時，風(fēng)機(jī)全部停止；當(dāng)溫度由高下降到上限和下限的中間值時，只投入 3 組風(fēng)機(jī)；在投入 3 組風(fēng)機(jī)的狀態(tài)，先運(yùn)行的 3 組風(fēng)機(jī)運(yùn)行 1小時后（這三組風(fēng)機(jī)在變壓器周圍間隔安裝），自動切換到另外 3 組（這三組風(fēng)機(jī)也在變壓器周圍間隔安裝）， 1 小時后又切換到原來的 3 組，如此交替運(yùn)行，既延長風(fēng)機(jī)的使用壽命，又能使變壓器均勻降溫。 本設(shè)計須完成風(fēng)冷式電力變壓器溫度監(jiān)控系統(tǒng)的主機(jī)部分的設(shè)計，主要包括以下工作 ： （ 1）收集電力變壓器溫度控制系統(tǒng)的控制原理的實(shí)際資料，確定要保證變壓器風(fēng)冷系統(tǒng)正常運(yùn)行及實(shí)現(xiàn)無人值班所需的遠(yuǎn)程通訊功能，必須采用以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)來完成；為保證風(fēng)機(jī)能可靠安全運(yùn)行，必須收集一既能被單片機(jī)驅(qū)動又能保證風(fēng)機(jī)可靠運(yùn)行的元件。系統(tǒng)整體具有測溫誤差 小、分辨力高、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，所有器件的選擇均滿足工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)，并適合高溫環(huán)境。 變壓器溫控器總存在一些問題，如測溫誤差大、抗干擾能力差等，這些都是在工程界非常棘手的問題。 電力變壓器是電力系統(tǒng)運(yùn)行的核心設(shè)備之一，因此，電力變壓器安全可靠的運(yùn)行是電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的根本保障。 關(guān)鍵詞 ： 單片機(jī) 、 變壓器 冷卻系統(tǒng) 、風(fēng)機(jī)故障、油溫采集 目 錄 摘 要 ................................................................ 1 ABSTRACT ............................................................. 2 緒 論 ................................................................ 5 第一章 設(shè)計任務(wù)及要求 ................................................. 6 第一節(jié) 畢業(yè)設(shè)計的任務(wù) ................................................ 6 第二節(jié) 畢業(yè)設(shè)計的要求 ................................................ 6 第二章 系統(tǒng)的設(shè)計方案 .................................................. 8 第一節(jié) 系統(tǒng)工作的一般原理 ............................................ 8 第二節(jié) 智能溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案 .................................... 8 方案一 ........................................................ 9 方案二 ....................................................... 10 方案三 ....................................................... 12 第三節(jié) 設(shè)計方案的確定 ............................................... 13 第三章 硬件電路設(shè)計 ................................................... 16 第一節(jié) 單片機(jī)的選型 ................................................. 16 第二節(jié) 振蕩器配置選擇 ............................................... 18 晶體振蕩器 /陶瓷諧振器方式 .................................... 18 RC 振蕩器 .................................................... 20 第三節(jié) 溫度采集電路模塊設(shè)計 ......................................... 22 溫度檢測電路 ....................