【正文】 ................................... 16 8031 單片機(jī)配件原理綜述及地址分配 ..................................................... 17 MCS51 單片機(jī)芯片的概述 ............................................................... 17 MCS51 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理 ........................................... 18 MCS51 單片 機(jī)的時(shí)序功能分析 ......................................................... 20 MCS51 單片機(jī)的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器原理 ............................................... 22 3 功率因數(shù)角的測(cè)量方法 ..................................................................................... 29 功率因 數(shù)角 .................................................................................................. 29 功率因數(shù)角的測(cè)量原理 .................................................................... 29 接口電路 ............................................................................................ 30 程序框圖 ............................................................................................ 31 小結(jié) .................................................................................................... 32 3． 2 功率因數(shù)的補(bǔ)償方法 電容投切控制方案研究 .................................. 33 概述 .................................................................................................... 33 并聯(lián)電容器補(bǔ)償原理 ........................................................................ 33 并聯(lián)電容器補(bǔ)償無(wú)功功率的方式 .................................................... 35 補(bǔ)償電容器自動(dòng)投切判據(jù) ................................................................ 36 補(bǔ)償電容器的程序框圖及電路圖 .................................................... 38 小結(jié) .................................................................................................... 39 功率因數(shù)顯示電路研究 .............................................................................. 40 概述 .................................................................................................... 40 采用 4位 LED 動(dòng)態(tài)顯示接口電路原理 ............................................ 41 動(dòng)態(tài)顯示程序及流程圖 .................................................................... 42 小結(jié) .................................................................................................... 44 4 綜合應(yīng)用 — 功率因數(shù)補(bǔ)償器的設(shè)計(jì) ................................................................. 45 硬件設(shè)計(jì)圖及原理 ...................................................................................... 45 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 49 頁(yè) 第 頁(yè) 5 小結(jié) .............................................................................................................. 46 總 結(jié) ....................................................................................................................... 47 致謝 ......................................................................................................................... 48 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................. 49 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 49 頁(yè) 第 頁(yè) 6 1 緒論 引言 我國(guó)的高壓輸電網(wǎng)一般只在變電站設(shè)置增壓設(shè)備，用戶往往距離變電站較遠(yuǎn)。即使采用就 地補(bǔ)償方式，也是采用繼電器作為補(bǔ)償電容器的投切開關(guān)來(lái)控制，由于受電力電容器承受涌流能力、涌流次數(shù)、放電時(shí)間及電力電容器單臺(tái)容量等諸多因素的限制，這類產(chǎn)品只能采用有級(jí)、延時(shí)的控制方法。除了傳統(tǒng)的容量、可靠性不斷提高外，對(duì)數(shù)據(jù)量、遠(yuǎn)程控制、故障檢測(cè)等也提出了要求，這就是智能化配電技術(shù)。 TSC這種設(shè)備解決靜態(tài)補(bǔ)償裝置的延時(shí)投切方法，但是，由于受到晶閘管的導(dǎo)通特性的限制以及電容器容量分級(jí)的影響，這種補(bǔ)償裝置的無(wú)功調(diào)節(jié)范圍只能是有限的，得不到最佳的補(bǔ)償。 FACTS技術(shù)的概念，是在交流輸電系統(tǒng)的主要部位，采用具有專門功能或綜合功能的電力電子器件和現(xiàn)代自動(dòng)控制裝置及組合體，對(duì)輸電系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)如電壓、相位差、電抗等以至網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)交流輸電功率的靈活快速控制，以大幅度提高現(xiàn)有高壓輸電線路的輸送能力，實(shí)現(xiàn)輸送功率的合 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 49 頁(yè) 第 頁(yè) 9 理分配，降低功率損耗或發(fā)電成本，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行水平和可靠性，使運(yùn)行更加靈活可靠，使系統(tǒng)適應(yīng)不斷擴(kuò)展的要求。目前配電系統(tǒng)中仍有許多場(chǎng)合使用此類裝置，但是這種方法有以下缺點(diǎn)： (1) 接觸器和真空斷路器在合閘過程中存在彈跳、重燃及過壓等危險(xiǎn)。盡管第二代產(chǎn)品比第一代產(chǎn)品有了很大的進(jìn)步，但依然存在以下諸多問題 ： (1) 電容器的分組、接線形式和控制方式相互結(jié)合起來(lái)，形成了諸多的補(bǔ)償方案，而很多控制器不能同時(shí)適用于多 種補(bǔ)償方案。在這些問題當(dāng)中，電網(wǎng)諧波對(duì)并聯(lián)電容器的運(yùn)行有較大的影響。同時(shí)，為保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行和了解電網(wǎng)運(yùn)行的狀況，需要對(duì)電網(wǎng)的 各種運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并能根據(jù)需要及時(shí)地將各種測(cè)量參數(shù)送往調(diào)度監(jiān)控中心，因此在目前低壓配電網(wǎng)中，電量檢測(cè)儀得到了廣泛的應(yīng)用。 第三階段 (1983年 )： 8位單片機(jī)鞏固、完善及 16位單片機(jī)推 出階段。只有將各種正確的程序 “ 灌入 ” （存入）單片機(jī)，它才能有效地工作。這些指令必須是選定的單片機(jī)能識(shí)別和執(zhí)行的指令。MCS－ 51單片機(jī)的字長(zhǎng)為 8 位，有時(shí)，要完成某些操作用一個(gè)字節(jié)尚不能充分表達(dá)。匯編可借 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 49 頁(yè) 第 頁(yè) 15 助于人工查表法來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可借助 PC機(jī)通過所謂 “ 交叉匯編程序 ” 來(lái)完成。其每位的具體含意如下所示。 MCS－ 51反映 帶符號(hào)數(shù)的運(yùn)算結(jié)果是否有溢出，有溢出時(shí)，此位為 1，否則為 0。要單片機(jī)執(zhí)行一個(gè)程序，就必須把該程序按順序預(yù)先裝入存儲(chǔ)器 ROM 的某個(gè)區(qū)域。存儲(chǔ)器中每個(gè)存儲(chǔ)單元可存放一個(gè)八位二進(jìn)制信息，通常用兩位 16 進(jìn)制數(shù)來(lái)表示，這就是存儲(chǔ)器的內(nèi)容。 (4)單片機(jī)在日常生活及家電中的應(yīng)用。單片機(jī)自 70年代出現(xiàn)以來(lái)，已經(jīng)有了很大的 發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、測(cè)量控制、工業(yè)自動(dòng)化、智能接口和智能儀表等許多領(lǐng)域。 (2)4K字節(jié)的片上程序存儲(chǔ)器和 128字節(jié)的片上數(shù)據(jù) RAM。 MCS51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由 8個(gè)部件組成，即微處理器 (CPU).數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)、程序存儲(chǔ)器、 1/O口 (PO口、 P1口、 P2口、 P3口 )、申行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)和特殊寄存器 (SFR)。P0， P1， P2和 P3端口復(fù)位后鎖存器都處于“ 1狀態(tài)。每個(gè)機(jī)器周期中 ALE信號(hào)的高電平為 SIP2， S2P1， S4P2， SSP1， PSEN信號(hào)的高電平為 SlP2， S2P1， S2P2， S4P2， S5Pl， S5P2o總之， CPU在 PSEN， ALE和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào) WR， 讀選通信號(hào)腸的共同作用實(shí)現(xiàn)功能。S2P1狀態(tài)時(shí)鎖存該條指令對(duì)應(yīng)的地址而 S5P1狀態(tài)時(shí)鎖存立即數(shù)對(duì)應(yīng)的地址。 圖 片上振蕩器電路 分析圖 ： (1)對(duì)于 CMOS電路來(lái)說(shuō)，其杭靜電干擾能力、抗高壓能力較差，甚至人體所帶靜電都可能擊穿管子、損壞芯片。當(dāng) L端信號(hào)為高時(shí)， K為低，此時(shí) N3， P3， NS截止，芯片處于掉電方式下，振蕩器被凍結(jié)起來(lái)，時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器不再工作。 MCS51系列單片機(jī)中由累加器 TMP1， TMP2來(lái)實(shí)現(xiàn) ALU的功能。例如表 “ 0010001001101101到 1010101101101101o TMP2與 B寄存器的內(nèi)容需要共同右移 8次，才得到最后的運(yùn)算結(jié)果。運(yùn)算前要進(jìn)行取數(shù)操作，取數(shù)后先將被除數(shù) a5放在累加器 ACC中，除數(shù) 04放在 B寄存器中。每次完成如上調(diào)整，下一次 TMP2與 B寄存器中的值共同左移后將 B寄存器中的最后一位置為“ 1整個(gè)運(yùn)算過程 TMP2與 B寄存器的內(nèi)容 需要共同左移 9次。 3．定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 8OC51芯片中有兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器寄存器 ： 定時(shí)器 T0和定時(shí)器 T0當(dāng)執(zhí)行“定時(shí)器”功能時(shí)，其計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)單位是機(jī)器周期，即每個(gè)機(jī)器周期之后定時(shí)器、計(jì)數(shù)器寄存器便加 1。當(dāng)執(zhí)行定時(shí)功能 (不置初值 )時(shí)，每當(dāng)機(jī)器周期的上升沿發(fā)生變化，觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。分成兩組 M0， M1， C/T， GATE分別通過與內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的低 4位和高 8位相連，來(lái)控制定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0以及定時(shí)器、計(jì)數(shù)器 1的工作模 式。 接口電路 為了測(cè)量時(shí)間 T，又為了使測(cè)量的 φ 角的精度不受電網(wǎng)頻率（或周期 T） 的影響而采用圖所示的接口電路。當(dāng) Uca從正到負(fù)過零點(diǎn)時(shí)，對(duì)應(yīng)圖 Uc（即 ） 由 0變?yōu)?1，兩個(gè)計(jì)數(shù)器 T0， T1同時(shí)開始計(jì)數(shù)；當(dāng) Uca到，設(shè) T0計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值為 N， T1計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值為 n，不難得出所測(cè)相角 φ 可按下式算出：了由負(fù)到正過零點(diǎn)時(shí)， Uc則由 1變 0，計(jì)數(shù)器 T0與 T1同時(shí)停止計(jì)數(shù) φ ={180 (Nn)}/N () 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 49 頁(yè) 第 頁(yè) 31 由 8031根據(jù)公式 ()很容易完成上述計(jì)算。 算 / N8 0 H 送 存 角 符 號(hào) 單 元 3 3 H算 = * / N 結(jié) 果 送 存 3 1 H 3 0 H整 數(shù) 結(jié) 果 化 B C D 碼 送 存 3 2 H