【正文】 C++語言編譯器，包括集成開發(fā)環(huán)境IDE和GCC編譯器。工程項(xiàng)目采用模塊化管理，可視化編程。提供多種向?qū)еС謩?dòng)態(tài)添加/刪減各種模塊和中斷函數(shù)，自動(dòng)生成代碼。文本編輯器支持自動(dòng)提示函數(shù)參數(shù)信息，函數(shù)檢索和插入等功能。其使用界面非常友好，開發(fā)環(huán)境包含項(xiàng)目工作區(qū)窗口、輸出窗口、文本編輯器、工程向?qū)Ш痛a向?qū)У?。AtmanAvr C提供了各種向?qū)Ш凸ぞ邊f(xié)助用戶進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了軟件的自動(dòng)生成和可視化編程。其界面如圖51所示。圖51 AtmanAvr IDE 環(huán)境在文本編輯區(qū)可以編寫C源程序，經(jīng)過編譯、連接就可以生成Hex文件寫入單片機(jī)了。在編程時(shí)有可能會(huì)遇到有些函數(shù)功能C較難實(shí)現(xiàn)，而使用匯編指令卻較容易，或者使用匯編指令程序更精簡(jiǎn)。GCC支持在C中使用匯編指令。四、程序下載軟件對(duì)于CPU的擦除和寫入使用下載軟件——SLISP，它是由州天河雙龍電子有限公司開發(fā)的免費(fèi)下載軟件。它可通過串口或者并口向CPU下載編譯好的Hex文件，本系統(tǒng)中使用的是并口下載線。程序界面如圖52 所示：圖52 SLISP 軟件界面選擇并口LPT1，速度為TURBO，芯片選擇為ATMEGA8，連接好并口下載線后，按程序上的操作，按擦除鍵即可實(shí)施擦除，編程鍵用于寫入程序，另外，在首次使用新的ATmega8芯片時(shí)，要配置熔絲，本系統(tǒng)配置為8MHz。使用向?qū)渲萌劢z界面如下圖53所示：圖53 配置熔絲界面配置好熔絲后，就可以下載寫好的程序了，下載程序成功時(shí)顯示如下圖54所示：圖54 程序下載成功界面第二節(jié) 軟件設(shè)計(jì) 根據(jù)控制功能需要，整個(gè)軟件可分為主程序、初始化程序、數(shù)據(jù)采集子程序、數(shù)據(jù)處理子程序和鍵盤服務(wù)子程序等幾個(gè)部分。一、系統(tǒng)主程序軟件程序是設(shè)計(jì)的重要組成部分。圖55 給出了系統(tǒng)的主程序流程框圖。圖55 系統(tǒng)主程序流程框圖（1）主程序開始主程序開始即開機(jī)復(fù)位，使CPU找到程序入口，同時(shí)完成必要的集成電路芯片的初始電平設(shè)置。（2）初始化 復(fù)位后，儀器要做的第一件事就是自檢，即對(duì)硬件電路進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤則停止運(yùn)行，自檢無誤后，便進(jìn)行儀器的初始化工作。初始化的另一個(gè)作用就是設(shè)定CPU工作中所應(yīng)用的參數(shù)的初值。（3）鍵操作儀器初始化完成后，便不斷地查詢鍵盤，等待鍵操作，當(dāng)有鍵按下時(shí)，CPU便讀入鍵碼，執(zhí)行相應(yīng)的鍵功能。二、初始化程序 這段程序主要完成中斷初始化及CTCO初始化，中斷初始化包括外部中斷0初始化和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0中斷初始化。 外部中斷0為故障報(bào)警而設(shè)置。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0中斷為軟件抗干擾而設(shè)置。CTCO設(shè)為定時(shí)工作狀態(tài)，其定時(shí)時(shí)間稍大于主程序正常運(yùn)行一個(gè)循環(huán)的時(shí)間。當(dāng)干擾使程序運(yùn)行失常，主程序中使定時(shí)器時(shí)間常數(shù)刷新的操作不能及時(shí)進(jìn)行時(shí)，則程序運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)，導(dǎo)致CTCO定時(shí)時(shí)間到而產(chǎn)生中斷。此中斷強(qiáng)行使程序恢復(fù)到正常狀態(tài)。CTCO的初始值由主程序的運(yùn)行時(shí)間而設(shè)定。三、鍵盤服務(wù)子程序翻頁鍵用以交替顯示顯示模式和調(diào)節(jié)模式，確認(rèn)鍵用以確認(rèn)模式選擇和調(diào)節(jié)值。程序流程框圖如下圖56所示：圖56 鍵盤服務(wù)子程序流程框圖四、數(shù)據(jù)采集子程序從傳感器采集來的信號(hào)，要經(jīng)過A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換后才能被CPU識(shí)別。ADC工作流程框圖如圖57所示：圖57 ADC工作流程框圖五、數(shù)據(jù)處理子程序經(jīng)ADC轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)要經(jīng)過CPU的設(shè)定程序進(jìn)行處理，才能夠進(jìn)行顯示，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的功能。CPU處理數(shù)據(jù)的工作流程框圖如圖58所示：圖58 CPU處理數(shù)據(jù)的工作流程框圖六、系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)程序 將以上各個(gè)子程序進(jìn)行綜合后即可以得出如下圖所示的系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)工作流程框圖。圖59 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)工作流程框圖第三節(jié) 系統(tǒng)抗干擾措施在單片機(jī)系統(tǒng)和電子系統(tǒng)中，系統(tǒng)的抗干擾能力極為重要，因?yàn)槿绻到y(tǒng)不能抵抗外部各種干擾，其他工作將不能進(jìn)行，系統(tǒng)將不能按照預(yù)定要求工作，甚至引起整個(gè)系統(tǒng)的崩潰?，F(xiàn)在工業(yè)控制智能儀表中都采用了單片機(jī)，單片機(jī)干擾措施更提到重要議事日程上來，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采取完善的抗干擾措施，是設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)必不可少的一項(xiàng)重要任務(wù)。一、系統(tǒng)干擾的來源干擾源，即指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號(hào)，用數(shù)學(xué)語言描述如下：du/dt，di/dt大的地方就是干擾源。在單片機(jī)系統(tǒng)中，干擾源主要來自外部電源、內(nèi)部電源、印制板干擾、空中周圍電磁場(chǎng)干擾、外部干擾通過I/O口輸入等，其他的如：雷電、繼電器、可控硅、電機(jī)、高頻時(shí)鐘等都可能成為干擾源。知道了干擾源，才能根據(jù)不同的干擾源采取不同的措施抗干擾。二、系統(tǒng)抗干擾措施 在單片機(jī)系統(tǒng)和電子系統(tǒng)中，形成干擾的基本要素有三個(gè)，即干擾源、傳播路徑和敏感元件。所以，系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)的基本原則是：抑制干擾源，切斷干擾傳播路徑，提高敏感器件的抗干擾性能。下面的軟硬件抗干擾措施都是從這三方面出發(fā)提供系統(tǒng)抗干擾能力的。三、硬件抗干擾措施從硬件設(shè)計(jì)到制作PCB板、焊接等各個(gè)細(xì)節(jié)都要考慮系統(tǒng)的抗干擾性能。系統(tǒng)的硬件抗干擾措施主要有：（1）電源 充分考慮電源對(duì)單片機(jī)的影響。電源做得好，整個(gè)電路的抗干擾就解決了一大半。許多單片機(jī)對(duì)電源噪聲很敏感，要給單片機(jī)電源加濾波電路或穩(wěn)壓器，以減小電源噪聲對(duì)單片機(jī)的干擾。電源方面的措施主要有：交流程穩(wěn)壓：使電網(wǎng)電壓穩(wěn)定； 交流端用電感電容濾波：去掉高頻低頻干擾脈沖； 次級(jí)加低通濾波器：吸收變壓器產(chǎn)生的浪涌電壓； 采用集成式直流穩(wěn)壓電源：因?yàn)橛羞^流過壓過熱等保護(hù)； I/O口光電磁電繼電器隔離：去掉公共地。 （2）印制板的布線與工藝 印制電路板的設(shè)計(jì)對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)能否抗干擾非常重要。要本著盡量控制噪聲源、盡量減小噪聲的傳播與耦合，盡量減小噪聲的吸收這三大原則設(shè)計(jì)印制電路板和布線。（3）其他防雷電用光纖隔離最為有效；A/D轉(zhuǎn)換，用隔離放大器或采用現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)換：減少誤差；外殼接大地：解決人身安全及防外界電磁場(chǎng)干擾；加復(fù)位電壓檢測(cè)電路：防止復(fù)位不充分CPU就工作，尤其有EEPROM的器件，復(fù)位不充分會(huì)改變EEPROM的內(nèi)容；通訊線用雙絞線：排除平行互感。四、軟件抗干擾措施單片機(jī)干擾最常見的現(xiàn)象就是復(fù)位，至于程序跑飛，其實(shí)也可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復(fù)位狀態(tài)，所以單片機(jī)軟件抗干擾最重要的是處理好復(fù)位狀態(tài)。ATmega8單片機(jī)中有一些標(biāo)志寄存器，可以用來判斷復(fù)位原因，另外也可以自己在RAM中設(shè)置一些標(biāo)志，在每次程序復(fù)位時(shí)，通過判斷這些標(biāo)志，可以判斷出不同的復(fù)位原因。還可以根據(jù)不同的標(biāo)志直接跳到相應(yīng)的程序。這樣可以使程序運(yùn)行有連續(xù)性，用戶在使用時(shí)也不會(huì)察覺到程序被重新復(fù)位過。除了注意復(fù)位外，其他的軟件抗干擾措施還有：多用查詢代替中斷，把中斷源減到最少；，防止誤觸發(fā)感應(yīng)觸發(fā)；開機(jī)自檢自診斷，RAM中重要內(nèi)容要分區(qū)存放，經(jīng)常進(jìn)行比較檢查，機(jī)器不能帶病工作；表格參數(shù)放在EPROM中，檢驗(yàn)和存于最后單元，防止EPROM內(nèi)容被修改；開關(guān)信號(hào)延時(shí)去抖動(dòng)；通訊應(yīng)加奇偶校驗(yàn)或查詢表決比較等措施，防止通訊出錯(cuò)；數(shù)字濾波技術(shù)；通常使用的方法有：算術(shù)平均法、中值法、抑制脈沖算術(shù)平均法、一階慣性濾波法、程序判斷濾波法和遞推平均濾波法等。A/D轉(zhuǎn)換采用數(shù)字濾波：平均法，比較平均法等；防止突發(fā)性干擾；設(shè)置軟件陷阱當(dāng)由于干擾使操作系統(tǒng)失控而進(jìn)入非程序區(qū)時(shí)，用引導(dǎo)指令強(qiáng)行將捕獲到的亂飛程序引向復(fù)位入口地址，在此處將程序轉(zhuǎn)向?qū)ｉT對(duì)程序出錯(cuò)進(jìn)行處理的程序，使程序納入正軌?！翱撮T狗”技術(shù) 單片機(jī)受到干擾而失控，引起程序亂飛，也可能使程序進(jìn)入“死循環(huán)”。指令冗余技術(shù)、軟件陷阱技術(shù)不能使失控的程序擺脫“死循環(huán)”的困境，通常采用程序監(jiān)視技術(shù)，又稱“看門狗”技術(shù)(Watchdog)，“看門狗”技術(shù)就是不斷監(jiān)視程序循環(huán)運(yùn)行時(shí)間，若發(fā)現(xiàn)時(shí)間超過已知的循環(huán)設(shè)定時(shí)間，則認(rèn)為系統(tǒng)陷入了“死循環(huán)”，然后強(qiáng)迫程序返回到0000H入口，在0000H處安排一段出錯(cuò)處理程序，使系統(tǒng)運(yùn)行納入正軌。第六章 總結(jié)本論文從課題背景、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、研究目的和意義出發(fā)，先闡述了變壓器故障原因及其類型，通過氣體分析可以降低故障檢測(cè)成本，繼而引出了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以ATmega8單片機(jī)為硬件核心，運(yùn)用C語言編寫軟件程序，使之能夠識(shí)別并處理從傳感器傳來的電信號(hào)，然后通過人機(jī)交互界面顯示出來，近而判斷故障類型。通過本次設(shè)計(jì)使我的知識(shí)體系得到了豐富與彌補(bǔ)，例如：對(duì)變壓器的故障以及保護(hù)都有了比較深入的了解，自學(xué)了供配電的知識(shí)以及AVR單片機(jī)的知識(shí)，初步了解了變壓器油中氣體分析的方法，還學(xué)會(huì)了使用Protel軟件繪制電路圖。本篇論文由于知識(shí)的局限和時(shí)間的倉促，存在了一些缺點(diǎn)和不足，例如：對(duì)于變壓器油中氣體分析及其故障類型判別的闡述相對(duì)來說顯得比較蒼白，在建立系統(tǒng)氣體信號(hào)的檢測(cè)和處理方面沒有很完善。再者，本系統(tǒng)只實(shí)現(xiàn)了理論上的闡述，未能做出模擬仿真以及實(shí)物運(yùn)行，這是比較遺憾的地方。因此，本文仍然有待于進(jìn)一步的充實(shí)和完善。參考文獻(xiàn)[1] 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畢業(yè)設(shè)計(jì)的三個(gè)月時(shí)間里，我得到了海濤老師的精心指導(dǎo)和莫大幫助。設(shè)計(jì)之初，海老師就為我們提供了一流的實(shí)驗(yàn)條件，并不時(shí)地培養(yǎng)我們通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)來分析解決問題的能力。他還親自帶我們到南寧微控公司去實(shí)習(xí)，讓我們從實(shí)踐中進(jìn)一步了解各種硬件芯片的功能。另外，海老師經(jīng)常到實(shí)驗(yàn)室和我們進(jìn)行交流，講解有關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)的理論知識(shí),并解答我們?cè)O(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問題。平時(shí)，海老師還十分關(guān)心我們的生活和畢業(yè)就業(yè)等事情，并通過交談來指導(dǎo)我們。在此，特別向海老師表示衷心地感謝。 此外，向我們整個(gè)組一起奮斗，互相幫助的同學(xué)們表示誠摯的謝意。向設(shè)計(jì)過程中關(guān)心幫助過我們的老師和同學(xué)們，以及微控公司表示感謝。 這次設(shè)計(jì)不僅讓我學(xué)會(huì)了怎樣去開發(fā)一個(gè)系統(tǒng)，開發(fā)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)該注意些什么，更重要的是它讓我認(rèn)識(shí)到了公關(guān)的重要性，使我在以后更加重視培養(yǎng)自己的社會(huì)交往能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我獲得了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。 正是由于老師和同學(xué)們的支持，我的設(shè)計(jì)和論文才能夠順利完成！再次感謝海老師和所有給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)。