【正文】 Hardware Design of Transformer Monitoring Terminal Based on CAN Bus總 計： 23 頁表 格： 2 個插 圖： 13 幅基于 CAN 總線的變壓器監(jiān)測終端硬件設(shè)計電子信息工程專業(yè) 王博[摘 要] 本文針對現(xiàn)在監(jiān)測系統(tǒng)的要求，首先討論了本設(shè)計的產(chǎn)生、應(yīng)用背景和設(shè)計要求，接著討論了電網(wǎng)質(zhì)量監(jiān)測的集成系統(tǒng)的實現(xiàn)原理，設(shè)計了一種基于80C196KC 的硬件電路，該系統(tǒng)主要有 DS12887 的硬件連接模塊，LCD 實時顯示模塊，RS232 硬件連接模塊，SJA1000 和 82C250 的硬件連接,鍵盤接口電路模塊，復(fù)位電路模塊組成。 CAN Bus目 錄1 引言 ....................................................................12 變壓器監(jiān)測終端的設(shè) 計概述 ................................................2 變壓器監(jiān)測終端的技術(shù)指標(biāo) ............................................2 變壓器監(jiān)測終 端的設(shè)計概述 ............................................33 硬件實現(xiàn) ................................................................4 80C196KC 的體系結(jié)構(gòu)和硬件描述 ........................................4 16 位中央處理器 CPU 及系統(tǒng)總線 ....................................4 中斷系統(tǒng).........................................................5 定時 器...........................................................6 存貯器...........................................................6 全雙工串行口.....................................................7 A/D 轉(zhuǎn)換器及 PTS 外設(shè) .............................................7 高速輸入器 HIS/高速輸出器 HSO.....................................7 CAN 通訊電路 .........................................................7 SJA1000 簡介 和 82C250 簡介 ........................................8 SJA1000 和 82C250 的硬件連接 .....................................10 定時監(jiān)測電路 .......................................................10 LCD 實時顯示電路 ....................................................12 數(shù)據(jù)的分頁存貯 ......................................................15 RS232 和 RS485 通訊接口電路 ..........................................16 串行通訊........................................................16 RS232 通訊接口 ..................................................16 鍵盤及輸入輸出電路 .................................................17 復(fù)位及電源監(jiān)控電路 .................................................19 系統(tǒng)調(diào)試過程分析 ...................................................20結(jié)束語 ...................................................................21參考文獻(xiàn) .................................................................22致謝 .....................................................................231 引言隨著城市農(nóng)村電網(wǎng)的改革，以及對電力需求的增加，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供用電各環(huán)節(jié)進(jìn)行管理的細(xì)致程度，加強(qiáng)對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。TTU 信息采集的特殊性決定了傳輸TTU 信息的遠(yuǎn)動通信規(guī)約與傳統(tǒng)輸電網(wǎng)通信規(guī)約具有不同的特點(diǎn)。由于可編程邏輯電路的實現(xiàn)簡單，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]。％，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（電壓超時值，電流量警告值） ，設(shè)置 PT，CT 倍率和時段等參數(shù)。按 IEC6087C5101 的通訊規(guī)約進(jìn)行通訊。變壓器監(jiān)測終端由兩大核心部分組成，一是高速數(shù)字信號處理器 TMS320F206，另一是 INTEL 的工業(yè)級 CPU 芯片 80C196KC。SRAMEPROMDS1287遙 控 輸入 CAN雙 口RAMDSPA/D采樣遙 信 輸入 串 行 口 遙 測 輸入POWERLCD、鍵 盤變壓器監(jiān)測終端后端發(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。系統(tǒng)配有鍵盤輸入和 LCD 顯示，調(diào)試人員可以在現(xiàn)場通過鍵盤輸入命令，直接進(jìn)行控制并從 LCD 讀出所需數(shù)據(jù)。 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。3 根雙功能控制線是：/BHE(/WRH),/WR/(/WRL)以及 ALE(/ADV)。除了硬件中斷優(yōu)先級邏輯外，80C196KC也可以靠軟件來確定中斷的優(yōu)先級。見表1。這個串行口有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。HSI可方便而有效地對脈沖式周期信號進(jìn)行檢測，這對于設(shè)計事件捕捉系統(tǒng)非常方便；而HSO可以按規(guī)定的時刻去觸發(fā)某一事件，任何時候，都可以懸掛起8個事件。CAN 最初是有德國的 BOSCH 公司為汽車監(jiān)測、控制系統(tǒng)而設(shè)計的。(2) 發(fā)送緩沖器：它有 10 個字節(jié)存儲單元組成，存儲由微控制器寫入，將被發(fā)送到 CAN 總線的報文。(7) 錯誤管理邏輯：它按照 CAN 協(xié)議完成錯誤界定。 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。寄存器分布圖 6 如下：圖 6 DS12887 的寄存器分配圖前 10 個字節(jié)的時間、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 四個寄存器則用來進(jìn)行各種控制。當(dāng)任一中斷產(chǎn)生時，IRQF 置為 1。/IRQ 是中斷輸出信號，每秒產(chǎn)生一個中斷，上拉后接至單片機(jī)的中斷輸入管腳。（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，還可以實現(xiàn)字符方式下的特征顯示和屏拷貝操作等等。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)自動讀狀態(tài) 1：準(zhǔn)備好 0：忙STA3：數(shù)據(jù)自動寫狀態(tài) 1：準(zhǔn)備好 0：忙STA4：未用STA5：控制器運(yùn)行檢測可能性 1：可能 0：不能STA6：屏讀/拷貝出錯狀態(tài) 1：出錯 0：正確STA7：閃爍狀態(tài)檢測 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不同狀態(tài)位。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。接口電路如圖9所示。頁面地址（頁號） ，即附加的高位地址由 P1 口提供。（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?？傊?，接口電路要能實現(xiàn)不同通信方式下的數(shù)據(jù)格式化。它選擇15V～3V 和+3V～+15V 這個范圍而不采用 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)備連接時需加電平轉(zhuǎn)換接口。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 個字節(jié)裝載之，低位字節(jié)在先。4*4 的鍵盤結(jié)構(gòu)如圖 11 所示。也可以采用中斷方式，當(dāng)鍵盤上有鍵閉合時，向 CPU 請求中斷，以識別哪個鍵處于閉合狀態(tài)，并對鍵輸入信息作出響應(yīng)處理。復(fù)位信息可能有下列 3 種情況產(chǎn)生：上電或手動復(fù)位，監(jiān)視定時器溢出以及執(zhí)行復(fù)位指令 RST。同時，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。（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)。借此機(jī)會我向?qū)煴硎局孕牡闹x