【文章內(nèi)容簡介】 位，轉(zhuǎn)換時間 25us。 微機主系統(tǒng) (中央處理器 ) 微型計算機由三類大規(guī)模集成的芯片組成，關(guān)鍵的一塊芯片是微處理器，習慣上叫 CPU 芯片， CPU 是計算機系統(tǒng)自動工 作的指揮中樞，計算機程序的運行依賴于 CPU 來實現(xiàn)。因此， CPU 的性能好壞在很大程度上決定了計算機系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。它包括通用電子計算機的運算器和控制器部分。存儲器芯片是第二類芯片， 計算機利用存儲器把程序和數(shù)據(jù)保存起來，使計算機可以在脫離人的干預(yù)下自動地工作，它的存儲容量和訪問時間直接影響著整個計算機系統(tǒng)的性能。它主要用來存放程序和數(shù)據(jù)。根據(jù)程序和數(shù)據(jù)的大小可以選擇多塊存儲器芯片。第三類芯片是輸入 /輸出接口芯片，用以溝通計算機和外部設(shè)備。 本次設(shè)計選用的是 MCS51中的 8位單片機 8031，它片內(nèi)沒有 ROM， 片內(nèi) RAM為 128B，可以尋址 64KB的片外程序存儲器，可以尋址 64KB的片外數(shù)據(jù)存儲器，32根雙向和可單獨尋址的 I/O線，一個全雙工的異步串行口， 2個 16位定時 /計渤海船舶職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)（論文） ） 7 數(shù)器， 5個中斷源， 2個中斷優(yōu)先級，有片內(nèi)時鐘振蕩器。 從被保護線路上采集電壓信號，經(jīng)過電壓變換器后變成低壓信號，經(jīng)過二階有源低通濾波器后，濾掉高頻部分，只讓 1/2 采樣頻率一下的分量通過，然后將得到的采樣值送入采樣保持電路 LF398，以保證在 ALD 轉(zhuǎn)換期間內(nèi)，測量模擬輸入量，保持其輸出不變，上述過程為數(shù)據(jù)采樣過程，在本次設(shè) 計中，這樣的數(shù)據(jù)采集一共有 8 路，分別將這 8 路采集信號送入 8 路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān) CD4501， A， B，C 組成二進制數(shù)，當選中每一路時，每一路的信號經(jīng)過 A10 變換器 AD574 輸入單片機。 8031 擴展所用芯片有 74LS373， 74LS139， 2764， 6264 等。如圖 。 74LS373 74LS373 是一種 8D 鎖存器，具有三態(tài)驅(qū)動輸出，該鎖存器由 8 個 D 門組成，有 8 個輸入端 1D～ 8D， 8 個輸出端 1Q～ 8Q， 2 個控制端 —— G 和 OE，使能端 G有效時，將 D 端數(shù)據(jù)打入鎖存器中 D 門，當輸出允許端 OE 有效時，將鎖存 器中鎖存的數(shù)據(jù)送到輸出端 Q。 當使能端 G 為高電平時，同時輸出允許端 OE 為低電平，則輸出 Q=輸入 D； 當使能端 G 為低電平，而輸出允許端 OE 也為低電平時，則輸出 Q=QO（原狀態(tài)，即使能端 G 由高電平變?yōu)榈碗娖角?，輸出?Q 的狀態(tài)，這就是“鎖存”的意義）。 當輸出允許端 OE 為高電平時，不論使能端 G 為何值，輸出端 Q 總為高阻態(tài)。74LS373 鎖存器主要用于鎖存地址信息、數(shù)據(jù)信息以及 DMA 頁面地址信息等。 2764 2764A 是 8K 8 位紫外線擦除電可編程只讀存儲器，單一 +5V 電源供電，最大工作電流為 75mA，維持電流為 35mA,讀出時間最大為 250ns,為 28 腳雙列直插式封裝。 渤海船舶職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)（論文） ） 8 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 9 J u n 2 0 0 6 S h e e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n g s \ n b u s e r \ 桌面 \ M y D e s i g n .d d bD r a w n B y :E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U?8 0 3 1D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U?7 4 L S 3 7 3A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A 1 021A 1 123A 1 22CE20OE22P G M27V P P1D011D112D213D315D416D517D618D719U?2 7 6 4A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A 1 021A 1 123A 1 22C S 120C S 226WE27OE22D011D112D213D315D416D517D618D719U?6 2 6 4A2B3E1Y04Y15Y26Y37U ? A7 4 L S 1 3 9aaa3 0 u f3 0 u f1 2 M H Z bbccD034D133D232D331D430D529D628D727P A 04P A 13P A 22P A 31P A 440P A 539P A 638P A 737P B 018P B 119P B 220P B 321P B 422P B 523P B 624P B 725P C 014P C 115P C 216P C 317P C 413P C 512P C 611P C 710RD5WR36A09A18R E S E T35CS6U?8 2 5 5bcbdede 圖 8031 擴展電路圖 4. 隨機存儲器 6264 6264 是 8K 8 位靜態(tài)隨機存儲器，采用 CMOS 工藝制造，單一 +5V 電源供電，額定功耗 200mV,典型存取時間 200ns,為 28 線雙列直插式封裝 , 74LS139 是“ 24”譯碼器，每個譯碼器僅有一個使能端，具有 2 個選擇輸入端， 4 個譯碼輸出， 0 電平有效。 是可編程接口電路 本次設(shè)計采用程序查詢方式，由計算機啟動 A/D 轉(zhuǎn)換，隨后通過程序查詢轉(zhuǎn)換結(jié)束標志是否置位， 等到置位后，將轉(zhuǎn)換結(jié)果存入內(nèi)存。 假定 CPU 是 8 位機，即只有 8 根數(shù)據(jù)線，因而 ADC574A 中的 12/8 端子固定接地， 0A 端子同 CPU 的地址總線的低位 0? 直接相連，而 12 位的數(shù)據(jù)輸出線并聯(lián)后接至 CPU 的 8 位數(shù)據(jù)總線。 ADC574A 的三根基本控制線（ CRCECS , ）采 用標準接法，因而可以用 CPU 對地址寫和讀的指令來啟動轉(zhuǎn)換和讀取數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)換完成后的信息由 ADC574A 的狀態(tài)線 STS 經(jīng)并行口 PB0 送給 CPU。 渤海船舶職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)（論文） ） 9 多路開關(guān) CD4501 的三根路數(shù)選擇線分別接至并行口的 PA0~PA2 ，因而 CPU可以通過 PA0~PA2 賦值的指令控制多路開關(guān)的切換，各采樣保持器芯片（ LF398）的邏輯輸入端并聯(lián)后接至定時器的脈沖輸出端。定時器在再次發(fā)出采樣脈沖的同時向 CPU 請求中斷，以通 知 CPU 來控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的工作。 （一） 并行接口初始化 規(guī)定 PA0~PA3 為輸出，并且賦值為 0000，使多路開關(guān)接通 0 通道，同時規(guī)定 PB0為輸入，以便 CPU 查詢 STS 狀態(tài)。 （二） 采集數(shù)據(jù)寄存地址指針初始化 由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到的各通道采樣值的轉(zhuǎn)換結(jié)果，應(yīng)存放在一個規(guī)定的 RAM區(qū)內(nèi)，通常稱為循環(huán)寄存區(qū)，因為數(shù)據(jù)是源源不斷輸入的，而寄存區(qū)是有限的，故只能不斷刷新舊數(shù)據(jù)而循環(huán)使用。但為了有一定 的記憶能力，循環(huán)寄存區(qū)應(yīng)有一定的存儲容量。 為了 CPU 能知道下一個轉(zhuǎn)換結(jié)果應(yīng)存放在什么地址，在 RAM 區(qū)應(yīng)設(shè)置一個地址指針，在初始化時把循環(huán)寄存區(qū)的首地址存入指針。 CPU 在每次取得轉(zhuǎn)換結(jié)果后，總是把它存入指針指向的地址，然后指針指向下一個地址。指針內(nèi)容的更新在一般情況下是加工，因為 12 位的轉(zhuǎn)換結(jié)果要占兩個字節(jié)，但要檢查一下更新結(jié)果是否超出循環(huán)寄存器的末地址，如超出則應(yīng)重新回到首地址以保證循環(huán)使用。 （三） 定時器初始化 微機系統(tǒng)的定時器（如 Intel 的 8253 和 Motorola 的 6840）都是可編程的，使用非常 靈活。定時器是定每次采樣的脈沖寬度，定它在每次發(fā)出采樣脈沖的同時請求中斷。 開關(guān)量輸入輸出回路 （ 1） 開關(guān)量輸入回路 開關(guān)量的輸入回路是為了讀入外部接點的狀態(tài)，包括斷路器和隔離開關(guān)的輔助接點或跳合閘位置繼電器接點，壓力繼電器接點，還包括某些裝置上壓板位置輸入等。 對微機繼電保護裝置的開光量輸入可分為兩大類： ① 安裝在裝置面板上的接點。包括在裝置調(diào)試時用的或運行中定期檢查裝置用的鍵盤接點以及切換裝置工作方式用的轉(zhuǎn)換開關(guān)等。 ② 從裝置外部經(jīng)端子排引入裝置的接點。 渤海船舶職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)（論文） ） 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12ABCD121110987654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i si o nS i z eA1D a t e : 2 7 M a y 2 0 0 6 S h e e t o f F i l e : H : \主圖 . D D B D r a w n B y :k1+ 2 4 V 2 4 V+ 5 VA1+ 5 V 圖 開光量輸入回路 本次設(shè) 計采用的是裝置外部接點輸入回路。 圖 ，集成在一個芯片內(nèi)，當外部接點 K1接通時，有電流通過光電器件的發(fā)光二極管電路，使光敏三極管導(dǎo)通。 K1打開時，則光敏三極管截止。光電耦合芯片的兩個互相隔離部分間的分布電容僅僅是幾皮法，可大大削弱干擾。 （ 2）開關(guān)量輸出回路 開關(guān)量輸出主要包括保護的跳閘出口以及本地和中央信號等 ，一般采用并行接口的輸出口來控制有接點繼電器的方法，但為提高抗干擾能力，最好也經(jīng)過一級光電隔離。 只要通過軟件使并行口的 PB0輸出“ 0”， PB1輸出“ 1”，便可使與非門 H1輸出低電平，光敏三極管導(dǎo)通，繼電器 K被吸合。 在初始化和需要繼電器 K返回時應(yīng)使 PB0輸出“ 1”， PB1輸出“ 0”。 設(shè)置反向器 B1及與非門 H1，而不將發(fā)光二極管直接同并行口相連，一方面是因為并行口帶負載能力有限，不足以驅(qū)動發(fā)光二極管，另一方面是因為采用與非門以后要滿足兩個條件才能使 K動作，增加了抗干擾能力。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i si o nS i z eBD a t e : 2 8 M a y 2 0 0 6 S h e e t o f F i l e : C : \ P R O G R A M F I L E S \ D E S I G N E X P L O R E R 9 9 S E \ E X A M P L E S \ M y D e s i g n . d d bD r a w n B y :P B 0P B 1B1H1+ 5 V +E