【文章內(nèi)容簡介】 要實現(xiàn)某項功能單獨寫成一個模塊。編寫主程序時，使用哪個模塊便調(diào)用哪個模塊，使得整個程序清晰明朗，便于修改和閱讀。 軟件總體設(shè)計方案 由于智能型低壓斷路器實現(xiàn)的功能較多、所以 C語言程序采用模塊化設(shè)計，包括如下程序 :初始化子程序、 1ms 延時子程序、 LCD 驅(qū)動子程序、 A/D 轉(zhuǎn)換驅(qū)動子程序、 LCD顯示子程序、故障判斷子程序、多個中斷子程序和主程序組成。而其中的主程序自上而下運行，在完成初始化后進入循環(huán)，顯示電 壓及故障檢測，等待中斷產(chǎn)生。 為了直觀展示，程序執(zhí)行的大概步驟做成了流程圖如圖 41 所示。 初始化程序 初始化是對程序運行用到的寄存器初始狀態(tài)進行設(shè)定，許多值并不需要一一設(shè)定，單片機可以自動運行設(shè)置，這里是對一些必要的值進行初始化。 定時器 T0 初值的計算與設(shè)定 在本設(shè)計中 A/D轉(zhuǎn)換芯片 ADC0808 需要用到 500KHz 時鐘脈沖，因此采用定時器來輸出 500KHz 方波。實現(xiàn)該功能只需每 1us 取反一次即可，當(dāng)系統(tǒng)的時鐘頻率為 12MHz時，使用定時器 T0處于工作方式 2，其最大定時時間為 256us，此時的計數(shù)值為 1，初值為 2561=255，在 C 語言的環(huán)境下，初始化如下： 智能型低壓斷路器研究 16 圖 41控制流程圖 初始化 確定采樣通道 通道 0 通道 1 啟動 A/D 轉(zhuǎn)換 啟動 A/D 轉(zhuǎn)換 讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) 電壓顯示 過壓判斷 欠壓判斷 過流判斷 過壓顯示 欠壓顯示 過流顯示 中斷產(chǎn)生 中斷處理 電流顯示 Y N Y N Y Y Y Y N N N N 切斷電路 皖西學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計 17 TMOD=0x02。 //設(shè)定 T0工作于方式 2 TH0=0xff。 TL0=0xff。 //賦予 T0初值 IE=0x82。 //IE是中斷允許寄存器 ，值為 10000010 表示允許 T0 溢出中斷 TR0=1。 //開定時器 T0 此 外程序中的延遲未使用定時器，而是使用 12MHz 系統(tǒng)時鐘制作的 1ms 延遲程序，可能在精確度上不如定時器計數(shù)準(zhǔn)確。 void delay(unsigned int ms) //延時程序 { unsigned int i。 while(ms)for(i=0。i120。i++)。 } 串口初始化 單片機使用到串口時需要對串口進行初始化，通過初始化決定串口的波特率和串口的工作方式，波特率的確定需要用到定時器 T1， T1 也需要類似于 T0 進行初始化。 在本設(shè)計串口初始化包括設(shè)定串口工作方式，定時器 工作方式，設(shè)置波特率，開總中斷開，開串口中斷。在程序中使用的寄存器包括 TOMD、 TCON 和串口特殊功能寄存器SCON、 PCON。本設(shè)計中的串口工作方式為方式二，它的計算如下式： SCON=0x50。 TMOD=0x20。//設(shè)置定時器 1 工作方式 2 PCON=0x80。// SMOD 置 1 波特率計算公式如下： 波特率 =（ 2SMOD/32） (TI 溢出率 )， TI 溢出率 =fosc/[12（ 256— TH1)] 在本設(shè)計中晶振頻率設(shè)置為 12KHz，波特率設(shè)計為 1200bit/s，因此經(jīng)過計算可以得出計數(shù)器初始值 為 0Xcc。初始化程序步驟如下所示： 1) 設(shè)置串口特殊功能寄存器 SCON 的控制字 2) 設(shè)置控制方式，向 TOMD 寫入控制字 3) 設(shè)置特殊功能寄存器 PCON 最高位 SMOD 的值 4) 向計數(shù)器中 TH1 和 TL1 中寫入初值 智能型低壓斷路器研究 18 5) 打開定時器 6) 打開總中斷，開串口中斷 圖 42 ADC0808工作時序 ADC0808 的初始化 當(dāng)時鐘周期為 CLK=500kHz 時，轉(zhuǎn)換時間為 TCONV=128us， A/D 轉(zhuǎn)換程序按照其工作時序進行編寫，其初始化一目了然，詳細信息可以參考 ADC0808 的數(shù)據(jù)手冊，其具體的工作時序如圖 42所示。 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 本設(shè)計用到兩路轉(zhuǎn)換，為了程序易于理解，通道 0 和通道 1 的轉(zhuǎn)換程序分開處理，主要思路如下： adda=0。 //ADDB 和 ADDC 已接地，選擇通道 0 st=0。 st=1。 st=0。 //st 是 start 和 ale 引腳，讀取通道地址鎖存，啟動轉(zhuǎn)換 while(eoc==0)。 //等待轉(zhuǎn)換完畢的信號， eoc=1 是轉(zhuǎn)換完畢； oe=1。 //單片機開始讀取數(shù)據(jù) 皖西學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計 19 dy=ad0_7。 //數(shù)據(jù)存入變量 oe=0。 //單片機讀取數(shù)據(jù)結(jié)束 這是單片機對讀取數(shù)據(jù)的初 步處理： temp=*dy/。 //A/D 轉(zhuǎn)換得到的電壓 dy=(unsigned int)(temp*100+2)。 //根據(jù)變比計算出線路電壓 對于電流的處理類似于電壓，不再綴訴。 LCD 顯示子程序 本設(shè)計使用 LGM12641，是 128*64 的點陣液晶屏，其與單片機的接法可有數(shù)據(jù)手冊查得。該液晶屏驅(qū)動程序較為復(fù)雜，包括寫數(shù)據(jù)，清除內(nèi)存，初始化以及顯示程序，此外，對于用到的漢字還要額外加入漢字字模，放入單片機的 code 段。 故障判斷子程序 在實際使用中輸電線路上的 總負載不是一成不變的，輸電線路的電壓電流也會不停變動，尤其是大功率設(shè)備的接入和斷開的瞬間，輸電線路可能處于瞬時故障狀態(tài)，此時要求斷路器不能誤動作，動作要留有延遲。由于線路故障來說，對用電設(shè)備造成損壞的根本原因是短時間內(nèi)過大電流流經(jīng)設(shè)備產(chǎn)生大量熱量，使設(shè)備燒毀，所以在將故障折算成單位時間熱量以量化形式方便計算對應(yīng)切斷時間。 故障判斷子程序就是基于采集的數(shù)據(jù)，進行智能判斷故障類型并處理。 中斷子程序 中斷子程序是指在程序運行中只要中斷允許開放，一旦滿足中斷條件時，則會自動轉(zhuǎn)入執(zhí)行中斷服務(wù)子程序，中斷服 務(wù)子程序運行完畢才會返回主程序繼續(xù)執(zhí)行。本設(shè)計使用的中斷較多，外部中斷 0，定時器中斷 T0,串口中斷，其中外部中斷 0用作按鍵，定時器中斷 TO用來輸出 500KHz 時鐘脈沖，串口中斷響應(yīng)串口通訊，如圖 43 所示。 智能型低壓斷路器研究 20 圖 43 中斷響應(yīng)流程圖 開始 中斷響應(yīng) 確定優(yōu)先級 外部中斷 0 定時器中斷0 串行口 數(shù)據(jù)傳輸 傳輸完畢 開始信號 通訊完畢 計數(shù) 溢出 輸出脈沖 中斷服務(wù)子程序 Y Y Y N N N 結(jié)束 皖西學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計 21 5 仿真與調(diào)試 本設(shè)計為了更好地展示內(nèi)容，并確定方案的可靠性，對主要實現(xiàn)的功能進行了仿真與調(diào)試，仿真電路圖見附錄 1，程序見附錄 2。 單片機程序使用 keil3 軟件進行了調(diào)試，一些語法錯誤，定義錯誤都能夠檢查出來，得以修正，調(diào)試通過輸出 hex 文件供仿真使用。整個單片機電路使用 protues 軟件進行了仿真。在實際使用中，發(fā)現(xiàn)了許多問題，比如 ADC0808 的時鐘與單片機取樣周期不吻合的問題，通過修改 ADC0808 的時鐘周期得以解決；比如 LCD 的顯示問題，由于需要顯示一些漢字，所以使用了取模軟件，本設(shè)計采用的 LCD 采用列行式逆向取模，按此取得16*16 的字模數(shù)組供單片機使用；還比如按鍵選擇問題，采用了中斷式按鍵，與查詢式按鍵相比能夠極大的提高響應(yīng) 速度。 此外為了保證串口能夠通訊，采用串口調(diào)試工具對串口進行了測試，串口能夠可靠運行。 智能型低壓斷路器研究 22 參考文獻： [1] 傅啟國 .低壓斷路器智能測控系統(tǒng)設(shè)計 [J].電工電氣 ,2021,03:48. 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