【文章內(nèi)容簡介】 幾個芯片都采用數(shù)據(jù)線和地址線復(fù)用，如實時時鐘 DSl2887，但同時也有數(shù)據(jù)線和地址線分開的，如 62256；有些芯片是 8位地址，如 DSl2887，有些卻不是 8位，如 62256。所以采用總線擴(kuò)展方式，把所有芯片都連接到系統(tǒng)總線上是非常麻煩的，連起來很復(fù)雜。 （ 2）采用總線擴(kuò)展方式，所有外圍芯片都必須符合 MCU的總線時序。本設(shè)計采用 的MC68HC912DGl28A是 Motorola公司的芯片，自然是 Motorola時序。但很多其他外圍芯片如 A／ D轉(zhuǎn)換芯片 MAXl9外部擴(kuò)展 32kB RAM 62256的都是 Intel時序的。所以采用總線擴(kuò)展方式非常困難。相比之下，采用 I／ O 口模擬總線就非常靈活，可以適應(yīng)各種時序的操作。 (3)雖然采用 I／ O口模擬總線需要用軟件模擬器件的時序，增加了軟件的開銷。但是，由于系統(tǒng)總線不出 MCU,這樣即使外圍電路因干擾 (如電磁干擾 )而出現(xiàn)錯誤也不至于影響 MCU內(nèi)部的工作。就是說，因外部干擾而使 MCU出錯的 概率降低了。這對于在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的裝置尤為可貴，因為通常這些裝置都工作在較強(qiáng)的電磁干擾下。 綜上所述：本設(shè)計采用前者，即第一套方案：采用 I／ 0口模擬總線方式。 復(fù)位電路 對于繼電保護(hù)系統(tǒng)，在一次系統(tǒng)動作，切除故障部分之后要自動返回到動作前的狀態(tài)，因此復(fù)位電路在系統(tǒng)中占的地位是非常重要的。 對于 MC68HC912DGl28A系列單片機(jī)，其是一種片內(nèi)帶有 E2PROM的 MCU，而此種單片機(jī)E2PROM中的值在系統(tǒng)斷電利加電瞬間要求不丟失的應(yīng)用中，就必須使用低電壓檢測器件 控制復(fù)位端 [24]。所以外部復(fù) 位電路采用了有電源低壓檢測功能的 MC34064和 MC34164集成電路。 MC34064用于上電復(fù)位， MC34164用于手動復(fù)位。這兩個器件外觀如同一只小的二極管，功能是當(dāng)電源電壓低于 4． 5V時，復(fù)位端輸出低電平。系統(tǒng)加電時，保證電源在達(dá)到額定電壓以后再釋放 MCU復(fù)位端。當(dāng)系統(tǒng)斷電時，一檢測到系統(tǒng)電壓下降就盡快讓 MCU復(fù)位。這就是外部上電復(fù)位電路的作用。 手動復(fù)位電路，其作用在是手動復(fù)位按鍵按下時，在復(fù)位端給出一個整齊的跳變，保證復(fù)位電路的可靠性。復(fù)位電路電路圖如下圖示。 圖 外部自動復(fù)位電路 圖 外部手動復(fù)位電路 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計 軟件設(shè)計基本原則 軟件設(shè)計是本課題十分重要的的組成部分，其關(guān)系到本設(shè)計所論述功能能否實現(xiàn)，主要完成驗證功能。 本裝置中采用 MOTOROLA的 16為單片機(jī)為 CPU．每部分電路完成的功能各不相同，除要對每一部分進(jìn)行軟件設(shè)計之外，還要綜合考慮兩部分如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸及信息的傳遞。 對于每一部分的程序都采用模塊化設(shè)計，使系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)清晰，易于理解，便于調(diào)試、連接、修改和移植。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計和一般的程序設(shè)計不同，既有各種計 算程序設(shè)計，還要結(jié)合具體的硬件電路進(jìn)行各種輸入輸出程序設(shè)計。軟件設(shè)計必須在硬件、軟件功能劃分基礎(chǔ)上進(jìn)行。系統(tǒng)軟件由一個無限循環(huán)的主程序、幾個中斷服務(wù)程序和可供調(diào)用的功能 模塊組成。整個系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，將各功能按模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計為可獨(dú)立進(jìn)行編程調(diào)試的程序塊，這樣不僅有利于調(diào)試和連接，更有利于移植和修改。 系統(tǒng)軟件的設(shè)計方案 裝置中測試部分軟件程序主要包括：主程序、數(shù)據(jù)的采集、計算，按鍵管理、數(shù)據(jù)顯示和通信等。數(shù)據(jù)采集單元將采集的數(shù)據(jù)通過 32點快速傅立葉變換，計算出電壓、電流值；再進(jìn)一步 求出有功功率、無功功率、功率因數(shù)等，所得參數(shù)可就地顯示也上傳給上位機(jī)，并完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)測量、人機(jī)交換及通訊等輔助控制功能。系統(tǒng)主程序流程圖如圖 。 圖 系統(tǒng)主程序流程圖 液晶顯示程序也是系統(tǒng)工作不可缺少的一個步驟，是完成參數(shù)的選擇和設(shè)置的可視Y 開始 初始化 to 打開中斷 初始化 A/D 初始化串口CHUANKO 結(jié)束 采集數(shù)據(jù)＜MM ? 打開 out0 燈亮 不報警 打開 out1 燈不亮 報警 打開 out2 燈亮 報警 MM＜采集數(shù)據(jù)＜ AA ? AA＜采集數(shù)據(jù) ? N N N Y Y 化界面，更方便地完成系統(tǒng)設(shè)置，液晶顯示程序展開如圖 3． 2所示． 圖 液晶顯示程序展開圖 數(shù)據(jù)的采集程序是主程序中不可缺少的部分，由采樣間隔決 定了系統(tǒng)的精度和算法，數(shù)據(jù)采集程序如圖 。 主 菜 單 保護(hù)類型 電流保護(hù) 距離保護(hù) 差動保護(hù) 三段電流整定值 動作時限 反時限特性 三段阻抗整定值 動作時限 全阻特性 方向特性 偏移特性 差動整定值 參數(shù)設(shè)置 時間設(shè)置 通訊方式 USB 通 信 RS232 通信 顯示結(jié)果 顯示電壓 顯示電流 顯示頻率 圖 數(shù)據(jù)采集程序框圖 軟件定時處理程序是保護(hù)部分的一個重要組成部分，它將主要完成保護(hù)的采樣、啟動元件的啟動等功能。定時時間間隔為 O． 625ms，即保證每周波采樣 32點。由于同時讀入開關(guān)量狀態(tài)，并判斷是否發(fā)生變位，所以也能夠充分保證開關(guān)變位的分辨率小于 lOms的要求。對于系統(tǒng)的控制輸出，也保證 0． 625ms查洵一次，以保證控制輸出得到及時響應(yīng)。 中斷服務(wù)子程序是每個軟件設(shè)計中都不可缺少的組成部分，本設(shè)計也不例 外，系統(tǒng)中斷流程圖如圖 。 測頻 開中斷 使用保護(hù)算法計算有效值 返回 軟件定時中斷中斷周期為 T/32 開始 A/D 轉(zhuǎn)換 使用積分算法 不滿足條件 32 點未完成 完成 滿足調(diào)件 圖 系統(tǒng)中斷流程圖 中斷程序模塊采用 DSP 的軟件定時中斷 ,主要完成數(shù)據(jù)采集、故障判斷以及打印錄波等功能 ,其流程框圖所示。故障處理模塊則根據(jù)中斷程序模塊是否啟動了保護(hù)而進(jìn)行故障處理 ,一旦保護(hù)啟動 ,則啟動跳閘、重合閘等處理功能。 系統(tǒng)程序如下 [26]： include include include include include include /* T0 中斷服務(wù)程序 */ uchar temdata。 //臨時保存 AD 轉(zhuǎn)換完的數(shù)，以便比較 void T0_int(void) interrupt 1 { tem = !tem。 // 輸出 測定時器時間 中 斷 置定時器初值 獲取 A/D數(shù)據(jù) 串口發(fā)出 A/D數(shù)據(jù) 備份數(shù)據(jù)后作比較 TH0 = 0xC6。 TL0 = 0x52。 //0xE327 延時 0xC64D 延時 1ms get_adcdata()。 //獲取 ADC 數(shù)據(jù) Uart_send(ADC_DATA)。 //發(fā)送轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù) 。 temdata = ADC_DATA。 } void main () { int i = 0xff。 CLK_DIV = fenp。 //系統(tǒng)時鐘分頻 AUXR = moshi。 //模選擇 IE = 0x80。 //開啟中斷 IE（ EA || EPCA_LVD || EADC_SPI || ES || ET1 || EX1 || ET0 || EX0 ） T0_init()。 //初始化定時器 T0 =1ms Uart_init()。 //初始化串口 ,用定 時器 1 作為波特率發(fā)生器 adc_init()。 //初始化 ADC while(1) { if (temdata 0x55) //只是 LED 燈亮 { OUT0 = 0。 //關(guān)閉 OUT OUT2，打開 OUT0 LED0 = 0。 //通道電壓小于 的 1/3 時， LED 燈亮 SOUND = 1。 //通道電壓大于 1/3 并且小于 的 2/3 時，不發(fā)出報警聲 } else { OUT0 = 1。 OUT1 = 1。 OUT2 = 1。 LED0 = 1。 SOUND = 1。 } if((temdata 0xAA) amp。amp。 (temdata 0x55)) //只是發(fā)出報警聲 { OUT1 = 0。 //關(guān)閉 OUT0、 OUT2，打開 OUT1 SOUND = 0。 //通道電壓大于 的 1/3 并且小于 的 2/3 時，發(fā)出報警聲 LED0 = 1。 //通道電壓大于 的 1/3 并且小于 的 2/3 時， LED 燈 滅 } else { OUT0 = 1。 OUT1 = 1。 OUT2 = 1。 LED0 = 1。 SOUND = 1。 } if(temdata 0xAA) //發(fā)出報警，并且 LED 也亮 { OUT2 = 0。 //關(guān)閉 OUT0、 OUT1，打開 OUT2 LED0 = 0。 //通道電壓大于 的 2/3 并且小于 時，發(fā)出報警聲 SOUND = 0。 //通道電壓大于 的 1/3 并且小于 時， LED 燈亮 } else { OUT0 = 1。 OUT1 = 1。 OUT2 = 1。 LED0 = 1。 SOUND = 1。 } } } 程序說明首先設(shè)計獲取 T0和 AD初始化，然后設(shè)定定時器每隔 1ms 檢測一次電路電壓，初始化串口，開始檢測，當(dāng)通道電 壓小于 的 1/3 時， LED 燈亮，不發(fā)出報警聲，然后關(guān)閉 OUT OUT2，打開 OUT0；當(dāng)通道電壓大于 的 1/3 并且小于 的 2/3 時，發(fā)出報警聲， LED燈滅然后關(guān)閉 OUT0、 OUT2，打開 OUT1當(dāng)通道電壓大于 的 2/3 并且小于 時，發(fā)出報警聲，當(dāng)通道電壓大于 的 1/3 并且小于 時， LED 燈亮，然后關(guān)閉 OUT0、 OUT1，打開 OUT2。 本章小結(jié) 本章是整個繼電保護(hù)