【正文】 部框圖和溫度誤差曲線分別如圖 334 所示。飽和蒸氣壓是指在一定溫度下混合氣體中所含水蒸氣壓的最大值（ ） ，溫度越高，飽Se和水蒸氣壓越大。熱固聚合物根據(jù)環(huán)境溫度的變化從外界吸收或釋放水蒸氣，使其電容量發(fā)生變化。就單氣壓的測(cè)量又分為絕壓型壓力傳感器，差壓型壓力傳感器和表壓型壓力傳感器。 鍵盤(pán)電路本次設(shè)計(jì)鍵盤(pán)需要完成的功能有設(shè)定參數(shù)以及解除報(bào)警。根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際需求，本次設(shè)計(jì)選用JHD12864A液晶顯示模塊。因此，掉電保護(hù)的工作也應(yīng)該從兩方面入手：保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 27May209 Sheet of File: G:\℃℃\℃℃℃\℃℃℃ Drawn By:VS1VDD2V03D/I4R/W5E6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714CS115CS216RST17VE18LED+19LED20U3JHD12864AGND +5R19103Ω+5R201KΩGNDGNDR1810KΩC5GND+5RD0RD1RD2RD3RD4RD5RD6RD7RE0RE1RE2RA3RA4圖 312 液晶顯示單元電路蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)22及時(shí)關(guān)閉微機(jī)系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)題目要求采用 MBUS總線進(jìn)行通訊。儀表總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)有恒定的電流消耗, TSS721A依靠其內(nèi)部設(shè)計(jì)滿足這一要求。接收時(shí)移位寄存器將接收來(lái)的數(shù)據(jù)流組合滿一個(gè)字節(jié),就保存到接收緩存RCREG。1) HV2405E的主要特點(diǎn)有：不需要電源變壓器就能進(jìn)行整流、濾波，將高壓交流電變換成低壓直流電；具有極寬的電壓輸入范圍，在輸入電流交流電壓為 15～275V 時(shí)均能輸出穩(wěn)定的 5V直流電壓；輸出電壓可在 5～24V 之間自由調(diào)整；最大輸出電流為50mA；采用 DIP8封裝，外圍元件少，整個(gè)變換器的面積小于 ；工作溫度范圍為40℃～+85℃。本次設(shè)計(jì)不只做了直流端濾波，還有交流端濾波。由于單片機(jī)和傳感器需要不同的兩種電源：模擬電源與數(shù)字電源，數(shù)字電路的頻率高，模擬電路的敏感度強(qiáng)，為防止它們之間互相干擾，應(yīng)分別設(shè)計(jì)。圖 316 TSS721A接收原理示意圖蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)28USART 模塊帶有一個(gè)8位的波特率發(fā)生器BRG，實(shí)際就是波特率時(shí)鐘發(fā)生器，為串行信息幀格式中每一位編碼的發(fā)送和接收檢測(cè)提供定時(shí)時(shí)鐘。DIP 封裝的 TSS721A引腳功能定義見(jiàn)圖 314.2. TSS721A通訊原理TSS721A通訊原理分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送和接受兩部分說(shuō)明。掉電保護(hù)功能主要由軟件完成，在此不再累贅。 小結(jié)JHD12864A液晶顯示模塊的硬件接口采用并行接口 數(shù)據(jù)傳輸，由于并行接口 數(shù)據(jù)傳輸比串行接口 數(shù)據(jù)傳輸快，接線簡(jiǎn)單，編程容易。接口電路如圖 311所示。%,0～20mA輸出。唯一不足的是它的計(jì)算圖 36 在不同溫度下的 UoRH 的關(guān)系曲線圖 37 HIH3610 濕度傳感器接口電路℃+2℃8℃1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 5Jun2022 Sheet of File: G:\℃℃\℃℃℃\℃℃℃ Drawn By:R13390Ω C2100μFUcc1GND2 Uo3HIH3610+5U12蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)18比較麻煩，需先結(jié)合圖 36和式 +25℃時(shí)相對(duì)濕度與輸出電壓的關(guān)系，再利用式 ，再轉(zhuǎn)換為絕對(duì)濕度。2％.3. 穩(wěn)定性好，漂移量小，抗化學(xué)腐蝕性強(qiáng)。 濕度傳感器 濕度傳感器是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一，系統(tǒng)的根本目的就是測(cè)量 SF6斷路器室內(nèi)的濕度，及時(shí)提醒人們給與控制，防患于未然。設(shè)計(jì)要求誤差不得大于 ℃，LM35CA 的精度完全滿足。作為時(shí)基發(fā)生器的時(shí)鐘振蕩電路，為整個(gè)單片機(jī)芯片的工作提供系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)，也為單片機(jī)與其它外接芯片之間的通訊提供可靠地同步時(shí)鐘信號(hào)。由于采用哈佛總線結(jié)構(gòu)，以及指令系統(tǒng)的讀取和執(zhí)行采用流水作業(yè)方式，使得運(yùn)行速度大大提高。5V 為單片機(jī)的模擬電源與數(shù)字電源，以及傳感器電源； +12V 的電源是供給運(yùn)算放大器使用的。iii. 85型高穩(wěn)定壓力傳感器是采用微機(jī)械加工技術(shù)制造的硅壓阻式壓力傳感器，它適用于 OEM的應(yīng)用領(lǐng)域，可測(cè)量腐蝕性介質(zhì)。設(shè)計(jì)要求誤差不得大于 ℃，LM35CA 的精度完全滿足。單片機(jī)選用 PIC16F877，它內(nèi)含 8路逐次逼近式 10位 A/D轉(zhuǎn)換器。該系統(tǒng)由壓力傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器對(duì)這三個(gè)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，輸出信號(hào)經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)以供 PLC識(shí)別。下位機(jī)首先收集安裝在現(xiàn)場(chǎng)的濕度傳感器、溫度與壓力傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理, 然后根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中定義的越限條件判別事故的發(fā)生與否, 在事故發(fā)生時(shí)將產(chǎn)生一個(gè)當(dāng)?shù)貓?bào)警提示（紅燈閃爍）。 　 。例 如：220kV 少油斷路器要 4個(gè)斷口，500kV 少油開(kāi)關(guān)要 68個(gè)斷口，而 220kVSF6斷路只要 1個(gè)斷口，500kVSF6 斷路器只要 34個(gè)斷 口。由于 SF6氣體具有優(yōu)良的絕緣、滅弧性能以及 SF6氣體在絕緣組合電器中所體現(xiàn)出的優(yōu)越性，近 30年間 SF6氣體在高壓電氣設(shè)備中的應(yīng)用取得了驚人的進(jìn)展。下位機(jī)與上位機(jī)的通訊遵循 MODBUS通訊協(xié)議，生成標(biāo)準(zhǔn)通信數(shù)據(jù)包。所以,對(duì) SF6 進(jìn)行濕度監(jiān)測(cè)具有重要的意義。 　　2. 斷路器充入 SF6氣體時(shí)帶進(jìn)水分。(2) 水分引起設(shè)備的化學(xué)腐蝕(3) 水分對(duì)設(shè)備的絕緣產(chǎn)生危害(4) 水分影響開(kāi)關(guān)的開(kāi)斷性能(5) 水分降低開(kāi)關(guān)的機(jī)械性能由于以上這些原因，所以對(duì) SF6氣體水分含量進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部的潛在問(wèn)題并采取相應(yīng)預(yù)防措施，對(duì)提高設(shè)備的安全健康運(yùn)行水平具有重要意義。根據(jù)上位機(jī)的設(shè)定值，來(lái)比對(duì)濕度是否超限，若超限則報(bào)警。但可編程控制器的價(jià)格高昂，在小型設(shè)備上應(yīng)用 PLC控制器會(huì)由于成本過(guò)高，且各種不同生產(chǎn)商的控制器通信協(xié)議互不兼容，造成產(chǎn)品推廣性差。與系統(tǒng)相關(guān)的技術(shù)方案包括：傳感器的選擇、處理器的選擇及存儲(chǔ)器的擴(kuò)展方案、串口通訊方案、顯示方案、電源方案等。2％.②穩(wěn)定性好，漂移量小，抗化學(xué)腐蝕性強(qiáng)。c) 串口通訊方案：本監(jiān)控模塊通過(guò)MBUS總線收發(fā)數(shù)據(jù)，是因?yàn)镸BUS總線有 諸多優(yōu)點(diǎn)，低成本，簡(jiǎn)單可靠，傳輸線路長(zhǎng)等。這樣做的好處是，便于實(shí)現(xiàn)全部指令提取的流水作業(yè)，也就是在執(zhí)行一條指令的同時(shí)對(duì)下一條指令進(jìn)行取指操作；便于實(shí)現(xiàn)全部指令的單字節(jié)化、單周期化、從而有利于提高 CPU的執(zhí)行速度。PIC系列單片機(jī)機(jī)片內(nèi)集成了上電復(fù)位電路、I/O 引腳上拉電路、看門狗定時(shí)電路等，可以最大程度地減少或免用外接器件，以便實(shí)現(xiàn)“純單片”應(yīng)用。圖 31 時(shí)鐘電路圖 32 外部復(fù)位電路蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)12 溫度傳感器溫度傳感器是感應(yīng)溫度變化，以電量形式輸出，以便于信號(hào)分析及處理。其工作原理是利用在不同電流密度下的晶體管 VTVT2 的發(fā)射結(jié)正向壓降之差△Ube，作為基本的溫度敏感元件，經(jīng)過(guò)變換之后，在 Uo端獲得與攝氏溫度成正比的電壓信號(hào)。當(dāng)氣體中含有水分時(shí)，出現(xiàn)的氟硫化合物會(huì)與水反應(yīng)生成腐蝕性很強(qiáng)的氫氟酸、硫酸和其他毒性很強(qiáng)的化學(xué)物質(zhì)等。相對(duì)濕度還與環(huán)境溫度有關(guān)。MSP400電橋式壓力傳感器適用于對(duì)氣 ，液壓的檢測(cè)，甚至較惡劣的介質(zhì)環(huán)境，如污水、蒸汽、輕度腐蝕性液體和氣體。故外部中斷只需要完成解除報(bào)警功能。電源操作范圍寬（ to ） ，低功耗設(shè)計(jì)可滿足產(chǎn)品的省電要求；同時(shí)與單片機(jī)等微控器的接口界面靈活（三種模式：并行8位/4位，串行3線/2線） 。原因是獨(dú)立的 EEPROM器件可以被單獨(dú)拆下，并且很容易讀取其內(nèi)容。在MBus系統(tǒng)中,中央控制單元一般由PC機(jī)、電源驅(qū)動(dòng)器和MBus適配器組成. 其中,MBus適配器功能是: ① 將PC機(jī)上的RS232 電平轉(zhuǎn)換成MBus電平。連接在引腳CS上的電容Csc, 其充電電流和放電電流是不一樣的, 前者約為后者的40倍。所采用的通信協(xié)議是半雙工通信協(xié)議。同時(shí)，電源本身也會(huì)產(chǎn)生干擾，對(duì)本設(shè)計(jì)有較大影響的是電網(wǎng)干擾和電源干擾，因此，為了減少干擾因素，需要在設(shè)計(jì)時(shí)采用一系列抗干擾的措施，這里主要包括電源接地和電源濾波技術(shù)。b) 分別建立交流、直流和數(shù)字信號(hào)的接地通路。作為一個(gè)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，如果數(shù)據(jù)不能輸出，整個(gè)系統(tǒng)是毫無(wú)意義的。因?yàn)镠ART協(xié)議中空閑位表示為“1” , 在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該使用TSRX1做通訊端, 這樣使系統(tǒng)有較小的電流消耗。下面著重介紹從機(jī)收發(fā)器的設(shè)計(jì)。一般從單片機(jī)芯片外部不能非法地讀取已加密的EEPROM。預(yù)留多種控制線（復(fù)位/串并選擇/亮度調(diào)整）供用戶靈活使用。由于鍵盤(pán)功能簡(jiǎn)單，所需要的按鍵也是少數(shù)，故采用獨(dú)立式鍵盤(pán)。MSP400壓力傳感器的壓力腔由一塊單件 17－4PH 或316不銹鋼加工而成，產(chǎn)品采用 1/4NPT或,提供防泄漏、全金屬的封閉系統(tǒng)。測(cè)量得到的電信號(hào)還需要用式 ，式 ，再利用式 ，其中飽和蒸氣壓 通過(guò)查飽和水蒸汽氣壓表求得。本次設(shè)計(jì)選用 HIH3610濕度傳感器。t=（10mV/℃）系統(tǒng)的溫度范圍為40℃～+60℃，要求溫度傳感器的測(cè)量誤差不大于177。這樣設(shè)計(jì)不僅可以確保數(shù)據(jù)的安全性，還能提高運(yùn)行速度和實(shí)現(xiàn)全部指令的單字節(jié)化。MBUS總線的一個(gè)重要特征是它有自己獨(dú)特的電平特征。③采用+4V～+ 電源供電。本次設(shè)計(jì)選用LM35CA溫度傳感器，HIH3610 濕度傳感器，85300OAC 壓力傳感器。原因有以下三點(diǎn)：1） 單片機(jī)比 PLC價(jià)格低，同樣可以實(shí)現(xiàn)功能，故其性價(jià)比高。同時(shí)，該系統(tǒng)也可通過(guò)監(jiān)控中心對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置。℃；濕度：2～40,000 uL/L；測(cè)量誤差不大于 2 uL/L；壓力：～1Mpa；測(cè)量誤差不大于 Mpa；2) 實(shí)時(shí)采集周期＜＝1 次/1 分鐘，發(fā)送周期＝1 次/1 小時(shí)； 解決的關(guān)鍵問(wèn)題本系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵在于研制和尋找適合現(xiàn)場(chǎng)條件的濕度、溫度、和壓力傳感器，該傳感器是整個(gè)在線監(jiān)測(cè)裝置的核心。 　　。這些 優(yōu)點(diǎn)使傳統(tǒng)的油斷路器和壓縮空氣斷路器無(wú)法與其相比，在超高壓領(lǐng)域中幾乎全部取代了其他類型斷路器；另外在中壓配電方面，六氟化硫斷路器具有在開(kāi)斷容性電流時(shí)不重燃，以及開(kāi)斷感性電流時(shí)不產(chǎn)生過(guò)電壓等優(yōu)點(diǎn)，正逐步取代其他類型的斷路器。關(guān)鍵字：PIC16F877 單片機(jī)；MBUS 總線；軟件編程； 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) II AbstractSF6 circuit breakers monitor online system uses the PIC16F877 microcontroller as a processor, to achieve realtime monitoring of SF6 gas’s temperature, humidity and pressure, and to kown the running state of circuit breakers so that people could effectively deal with the insulation fault caused by SF6 gas itself, and ensure the safty of the power supply system.In this design,the basic principles of SF6 circuit breaker can be summarized as that the humidity sensor, temperature sensor and pressure sensor are connected to the SF6 gas room by the jointer,which can survey the humidity, temperature, pressure of SF6 gas. the measured analog go through the A / D conversion, data analysis in the PIC16F877 microcontroller, to implement data overrun alarm and demonstrate temperature, pressure and information transmission between slaves and the master generates a standard munication packets based on MODBUS protocol to achieve realtime control.Keyword: PIC16F877 microcontroller。目 錄蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)III摘 要 ..................................................................IABSTRACT.................................................................II第一章