【正文】 SC1引腳上進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，這時(shí)OSC2引腳可以直接開路，如圖32所示。3020MHzEpson CA301 177。基于鉑電阻的電橋型溫度檢測(cè)電路具有精度高、性能穩(wěn)定、調(diào)試容易、對(duì)器件要求不高、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)[3]。若基極有引出線，則可滿足溫度補(bǔ)償檢測(cè)調(diào)制要求。這樣，雖然兩個(gè)光接受電路都是非線性的，但兩個(gè)光接受電路的非線性特性都是一樣的，這樣，就可以通過(guò)反饋通路的非線性來(lái)抵消直通通路的非線性，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)線性隔離的目的。運(yùn)放可以是單電源供電或正負(fù)電源供電，上面給出的是單電源供電的例子。但這會(huì)占用大量的端口，且硬件電路也十分復(fù)雜。為了能保證系統(tǒng)正常工作，需要對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，設(shè)計(jì)中為了方便的看到系統(tǒng)狀態(tài)，設(shè)置了三套監(jiān)測(cè)與指示裝置，變壓器的安裝現(xiàn)場(chǎng)有一套，它是由控制風(fēng)機(jī)起停的接觸器、檢測(cè)故障的繼電器的常開或常閉觸點(diǎn)控制的。發(fā)射功率可調(diào), 最大發(fā)射功率10 dBm , 接收靈敏度 105 dBm。當(dāng)從TX切換到Rx時(shí)，數(shù)據(jù)輸出腳(DOUT)要至少3ms以后有數(shù)據(jù)輸出。（4）天線的設(shè)計(jì)使用 PCB 板的環(huán)形天線,尺寸為35 mm20 mm,天線增益為 11 dB ,天線阻抗為380Ω, 天線應(yīng)位于 PCB 板的頂部,天線部分不要鋪銅,有關(guān)環(huán)形天線的設(shè)計(jì)可參考 Nordic 公司的技術(shù)文檔 nAN400—03和 nAN400—05。單片機(jī)輸出的控制量會(huì)輸入到Q1的基極[19]，若此信號(hào)低電平，則光電耦合器件導(dǎo)通，使CMOS三級(jí)管導(dǎo)通，從而繼電器通電，常開觸點(diǎn)閉合，致使輸出220V 電壓；否則輸出0V電壓?？刂苹芈冯娐穲D如圖326所示。如電源電壓經(jīng)R2與R3分壓，A處電壓小于過(guò)零電壓時(shí)，V1處于截止?fàn)顟B(tài)，SCA 可控硅通過(guò)R4獲得觸發(fā)信號(hào)而導(dǎo)通，從而使BTA在R6上也獲得觸發(fā)信號(hào)而呈導(dǎo)通狀態(tài)，對(duì)負(fù)載電源進(jìn)行關(guān)斷控制。本設(shè)計(jì)中熱繼電器選用JR3610D熱繼電器。接觸器也是一種開關(guān)，主要用來(lái)頻繁地及要求遠(yuǎn)距離接通或斷開交直流主電路，是一種自動(dòng)切換電器。交流輸出中有過(guò)零觸發(fā)型和非過(guò)零觸發(fā)型（隨機(jī)型）。V1在線路中起到交流電壓檢測(cè)作用，使固態(tài)繼電器在電壓過(guò)零時(shí)開啟、負(fù)載電流過(guò)零時(shí)關(guān)斷。用一個(gè)單刀雙擲開關(guān)來(lái)控制電機(jī)的手動(dòng)和自動(dòng)操作，六組風(fēng)機(jī)的啟?？刂品謩e由六個(gè)固態(tài)繼電器負(fù)責(zé)，由PIC送出的高電平啟動(dòng)或低電平停止信號(hào)控制接觸器線圈的得電與失電，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)運(yùn)行與停止的控制。缺相保護(hù)——缺相保護(hù)是根據(jù)最大相電流是否超過(guò)90﹪的額定電流，最小相電流是否低于10﹪的額定電流來(lái)判斷是否起動(dòng)缺相保護(hù)功能[18]。硬件電路的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下:（1）射頻電路對(duì)于電源噪聲相當(dāng)敏感,必須采用星形布線的方法使數(shù)字部分和RF部分有各自的電源線路,并且應(yīng)在靠近集成電路電源引腳處分別去耦 。引腳排列和功能nRF401無(wú)線收發(fā)芯片具有2O個(gè)引腳，圖319所示是其引腳排列。在本設(shè)計(jì)中,無(wú)線射頻模塊采用挪威 Nordic 公司推出的 nRF401 無(wú)線收發(fā)芯片。LOAD的上升沿必須在第16個(gè)時(shí)鐘脈沖上升之后和下一個(gè)脈沖上升沿之前出現(xiàn)，否則數(shù)據(jù)將會(huì)丟失。當(dāng) SET 鍵按下時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入鍵盤服務(wù)子程序，表明進(jìn)入溫度的設(shè)定狀態(tài)，系統(tǒng)的初始值是45℃—55℃，對(duì)于溫度的設(shè)定是在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行遞增或遞減，再次按下 SET 鍵時(shí)，表明進(jìn)入上限值的設(shè)定，由 UP 鍵/ DOWN 鍵對(duì)溫度值進(jìn)行調(diào)整，假如不需要設(shè)定溫度值，則按取消鍵退出，連續(xù)按下 SET 鍵三次，則進(jìn)入下限值的設(shè)定。Agilent公司的HCNR200/201的手冊(cè)上給出了多種實(shí)用電路[11]，其中較為典型的一種如圖312所示：圖312 線性光耦的隔離應(yīng)用電路設(shè)運(yùn)放負(fù)端的電壓為，運(yùn)放輸出端的電壓為，在運(yùn)放不飽和的情況下二者滿足下面的關(guān)系： 其中是在運(yùn)放輸入差模為0時(shí)的輸出電壓，為運(yùn)放的增益，一般比較大。一些廠家提供隔離放大器作為模擬信號(hào)隔離的解決方案，如ADI公司的AD202，%的線性度，但這種隔離器件內(nèi)部先進(jìn)行電壓頻率轉(zhuǎn)換，對(duì)產(chǎn)生的交流信號(hào)進(jìn)行變壓器隔離，然后進(jìn)行頻率電壓轉(zhuǎn)換得到隔離效果。當(dāng)輸入端加電信號(hào)時(shí)，發(fā)光器件發(fā)出光信號(hào)，光檢測(cè)器接受到光信號(hào)后就產(chǎn)生光電流，從輸出端輸出，從而實(shí)現(xiàn)了“電光電”轉(zhuǎn)換。第三節(jié) 溫度采集電路模塊設(shè)計(jì) 溫度檢測(cè)電路溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中需要實(shí)時(shí)測(cè)量溫度，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也離不開溫度的測(cè)量，因此研究溫度的測(cè)量方法和裝置具有重要的意義。20200kHzSTD XTL 177。（1） LP方式： 低功耗晶體振蕩器方式；（2） XT方式： 晶體/陶瓷諧振器方式；（3） HS方式： 高速警惕/陶瓷諧振器方式；（4） RC方式： 阻容振蕩器方式。定時(shí)器TMR2：。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，綜合多方面的因素，我選擇了PIC16F87X系列的PIC16F877單片機(jī)，它與其他3種單片機(jī)性能對(duì)照表如下所示。信號(hào)通過(guò)無(wú)線通信芯片nRF401傳輸?shù)娇刂剖?。AD590配以ICL7016型單片A/D轉(zhuǎn)換器即可構(gòu)成三位半液晶顯示的溫度傳感器。如果以10Kbps 速率傳輸數(shù)據(jù)時(shí)傳輸距離可達(dá) 12m 。它兼有集成恒流源和集成溫度傳感器的特點(diǎn)，具有測(cè)溫誤差小、動(dòng)態(tài)阻抗響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等優(yōu)點(diǎn)，適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫、控溫，不需要進(jìn)行線性校準(zhǔn)。一個(gè)完整的CC1000配置，要求發(fā)送29個(gè)數(shù)據(jù)幀，每個(gè)16位（7個(gè)地址位，1個(gè)讀/寫位和8個(gè)數(shù)據(jù)位）。光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的。nRF401 還有待機(jī)工作方式,可以更省電和高效。溫度信號(hào)的采集在設(shè)計(jì)中是最重要的部分之一，其可以采用鉑電阻電橋組成的溫度檢測(cè)電路，也可以使用溫度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。第二節(jié) 設(shè)計(jì)要求 畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容（1）完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)；（2）選擇合適的單片機(jī)，作為主機(jī)CPU；（3）獨(dú)自完成主機(jī)硬件、軟件設(shè)計(jì)，其中硬件部分主要包括溫度采集、LED顯示、主控電路、無(wú)線通訊、電源電路等，軟件部分主要包括流程圖設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)及調(diào)試；（4）完成相關(guān)的設(shè)計(jì)圖紙繪制和設(shè)計(jì)說(shuō)明書撰寫，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境較惡劣，會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生很大的干擾，設(shè)計(jì)采取了抗干擾措施，在集成電路的電源入口處加了濾波電容，且送入單片機(jī)的信號(hào)都經(jīng)過(guò)了光耦隔離。南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書電力變壓器冷卻系統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄摘 要 1ABSTRACT 2緒 論 5第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 6第一節(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù) 6第二節(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求 6第二章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jì)方案 8 方案一 9 方案二 10 方案三 12第三節(jié) 設(shè)計(jì)方案的確定 13第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 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(jì) 22 溫度檢測(cè)電路 22 光電耦合隔離放大電路 24第四節(jié) 按鍵輸入和顯示電路部分設(shè)計(jì) 29 按鍵輸入電路模塊設(shè)計(jì) 29 顯示電路部分設(shè)計(jì) 29第五節(jié) 無(wú)線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 33第六節(jié) 主回路部分設(shè)計(jì) 38 風(fēng)冷機(jī)的保護(hù)簡(jiǎn)要介紹 38 輸出驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 38第七節(jié) 直流電源的設(shè)計(jì) 46第四章 軟件部分設(shè)計(jì) 50第一節(jié) 軟件需求分析 50第二節(jié) 各模塊的流程圖 52第五章 設(shè)計(jì)總結(jié) 60致 謝 62參考文獻(xiàn) 63附錄一 程序清單 64附錄二 元器件明細(xì)表 78緒 論近年來(lái)，隨著我國(guó)電力事業(yè)的飛速發(fā)展，電力變壓器是發(fā)、輸、變、配電系統(tǒng)中的重要設(shè)備之一，它的性能、質(zhì)量直接關(guān)系到電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和運(yùn)營(yíng)效益。最后通過(guò)無(wú)線通信實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，控制室通過(guò)無(wú)線通信及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行情況，可任意對(duì)各種事故做出及時(shí)地反映，實(shí)現(xiàn)了變壓器的無(wú)人控制。 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的主要功能（1）將采集到的油溫在就地和遠(yuǎn)端（控制室）用LED實(shí)時(shí)顯示油溫，主機(jī)和從機(jī)之間的通訊采用無(wú)線通信方式；（2）系統(tǒng)設(shè)置自動(dòng)、手動(dòng)、停止三種運(yùn)行方式，正常時(shí)采用自動(dòng)方式運(yùn)行，主控板檢修時(shí)采用手動(dòng)方式運(yùn)行，并且能夠靈活選擇運(yùn)行方式。 方案一:溫度檢測(cè)電路通過(guò)預(yù)埋在變壓器中的鉑電阻傳感器獲得油溫信號(hào)[3]，經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路處理后直接送入控制器的A/D轉(zhuǎn)換輸入端，PIC單片機(jī)根據(jù)信號(hào)數(shù)據(jù)及設(shè)定的各種控制參數(shù)，按照程序自動(dòng)計(jì)算與處理，自動(dòng)顯示變壓器油溫，并輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，控制風(fēng)機(jī)的起停，電機(jī)的保護(hù)電路包括過(guò)壓，過(guò)載，缺相等。此外,該芯片只需少量外圍元件,使用十分方便。相當(dāng)于給每個(gè)DS18B20分配了一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的64比特地址序列碼，這就允許多個(gè)DS18B20工作同條一線總線上，從而大大簡(jiǎn)化了分布式溫度傳感系統(tǒng)的應(yīng)用。PCLK 頻率決定了完全配置所需的時(shí)間。AD590屬于采用激光修正的精密集成溫度傳感器。如果降低波特率，傳輸距離還可進(jìn)一步提高。顯示采用MAX7219，占用了較少的I/O口，通信采用RS485標(biāo)準(zhǔn)。以便對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)做出反應(yīng)。主要特征PIC16F873PIC16F874PIC16F876PIC16F877工作頻率DC～20MHzDC～20MHzDC～20MHzDC～20MHz復(fù)位（與延時(shí)）POR，BOR（PWRT，OST）POR，BOR（PWRT，OST）POR，BOR（PWRT，OST）POR，BOR（PWRT，OST）FISA程序存儲(chǔ)器/K4488數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器/字節(jié)192192368368EERROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器/字節(jié)128128256256中斷13141314I/O端口A，B，C端口A，B，C，D，E端口A，B，C端口A，B，C，D，E端口定時(shí)器/計(jì)數(shù)器3333捕捉/比較/脈沖調(diào)制（PWM）2222串行通信MSSP，USARTMSSP，USARTMSSP，USARTMSSP，USART并行通信PSPPSP10位模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊5個(gè)輸入通道8個(gè)輸入通道5個(gè)輸入通道8個(gè)輸入通道指令數(shù)/條35353535表31 四種單片機(jī)性能比較表PIC16F877單片機(jī)是高性能類—RISC CPU，一共有35條單字指令，除程序分支是雙周期指令外，其他所有的指令都是單指令。 晶體振蕩器/陶瓷諧振器方式 在LP、XT和HS方式中，都是用晶體振蕩器/陶瓷諧振器接到芯片的OSC1和OSC2引腳上來(lái)建立振蕩，見(jiàn)圖32。201MHzESC ESC10131177。測(cè)量溫度的關(guān)鍵是溫度傳感器，溫度傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：①傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器；②模擬集成溫度傳感器；③智能集成溫度傳感器。普通的光耦器件只能傳輸數(shù)字信號(hào)，而近年來(lái)問(wèn)世的線性光電耦合器能夠傳輸連續(xù)變化的模擬電壓或電流信號(hào)[10]。集成的隔離放大器內(nèi)部電路復(fù)雜、體積大、成本高，不適合大規(guī)模應(yīng)用。忽略運(yùn)放負(fù)端的輸入電流，可以認(rèn)為通過(guò)R1的電流為，根據(jù)R1的歐姆定律得：通過(guò)R3兩端的電流為，根據(jù)歐姆定律得：其中,為光耦2腳的電壓，考慮到LED導(dǎo)通時(shí)的電壓（）基本不變，這里的作為常數(shù)對(duì)待。電路圖如下圖313所示。從DIN端進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在輸出引腳DOUT上，以便在級(jí)聯(lián)應(yīng)用時(shí)傳到下一個(gè)MAX7219。該芯片使用 433 MHz ISM頻段,是真正的單片 UHF 無(wú)線收發(fā)一體芯片,他在一個(gè)20 腳的芯片中包括了高頻發(fā)射、高頻接收、PLL 合成、FSK調(diào)制、FSK解調(diào)、多頻道切換等,是目前集成度最高的無(wú)線數(shù)傳產(chǎn)品[14]。圖319 nRF2401引腳排列各引腳功能如下：VSSPA、VSS為參考接地端；VDD為電源端，接+；VDDPA為功率放大+；ANTANT2為天線接口端；XCXC2為晶振端；IREF為參考電流端，通過(guò)22K電阻接地；PWRUP為上電端；CE為工作狀態(tài)使能端；CS為片選端，控制對(duì)nRF2401的PWRUP、CE和CS引腳狀態(tài)組合設(shè)置，控制nRF401的主工作方式，當(dāng)狀態(tài)組合為0，0、1或0、0時(shí)，芯片分別處于掉電狀態(tài)；CLKCLK2為通道2時(shí)鐘信號(hào)端，由控制器提供，在突發(fā)傳遞模式下，控制器在時(shí)鐘上升沿由DATA引腳向nRF401寫入數(shù)據(jù)，在下降沿從nRF401的DATA引腳讀出數(shù)據(jù)；DRDR2為通道2接受數(shù)據(jù)就緒信號(hào)端；DATA、DOUT為通道2數(shù)據(jù)端，控制器與nRF401由CLK、DR和DATA組成的三線接口交換傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，通道1可接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，通道2 只能接收數(shù)據(jù)[15]。（2）外接VCO電感應(yīng)選用高頻電感,Q45 ,精度為2%,本設(shè)計(jì)采用深圳順百科技有限公司的LQW18AN22NG00,電感的精度對(duì)無(wú)線通信的距離有較大的影響,也可使用精度為 5 %的,但通信距離會(huì)大大減小。 輸出驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中要對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，只需要控制電機(jī)的啟動(dòng)和停止，不需要調(diào)速，因此較為簡(jiǎn)單，是普通的開關(guān)量控制。這里的 KM7常閉提供手動(dòng)操作的，當(dāng)線圈得電后，常閉打開，這時(shí)的KM8線圈不帶電，固態(tài)繼電器起作用，進(jìn)行手動(dòng)啟動(dòng)電機(jī)。當(dāng)IC1光敏三極管截止時(shí)（控制端無(wú)信號(hào)輸入時(shí)）,V1通過(guò)R2獲得基極電流使之飽和導(dǎo)通，從而使SCR可控硅門極觸發(fā)電壓被箝在低電位而處于關(guān)斷狀態(tài)，最終導(dǎo)致BTA雙向可控硅在門極控制端R6上無(wú)觸發(fā)脈沖而處于關(guān)斷狀態(tài)。(6)過(guò)零觸發(fā)型固態(tài)繼電器對(duì)外界的干擾非常小。它是靠電磁線圈的作用來(lái)實(shí)現(xiàn)接通和斷開電路的。（二）器件選型熱繼電器是利用電流熱效應(yīng)原理制成的一種保護(hù)用繼電器，廣泛地用于電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)，對(duì)于非頻繁起動(dòng)的低壓電動(dòng)機(jī)，通常使用電磁起動(dòng)器操作起動(dòng)，并同時(shí)用熱繼電器作過(guò)載保護(hù)同時(shí)用熔斷器作短路保護(hù)對(duì)于頻繁起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，則使用空氣斷路