【正文】 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)。 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。 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(chéng)摯的謝意。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(guò)交談來(lái)指導(dǎo)我們。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。參考文獻(xiàn)[1] 董其國(guó)．電力變壓器故障與診斷[M]．北京:中國(guó)電力出版社，[2] 凌憨，王圣．110KV級(jí)變壓器事故統(tǒng)計(jì)及短路故障分析[J]．變壓器，1995，32(12):3336[3] 尚勇，閏春江，嚴(yán)璋，曹俊嶺．基于信息融合的大型油浸電力變壓器故障診斷[J]．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2002，22(7):115118[4] 錢之銀，陸志浩，樓其民，程真何．變壓器油中溶解氣體判斷方法綜述[J]．高壓電器，2002，38(6):3437[5] 基于Atmega8及MSM7512的嵌入式Modem設(shè)計(jì)．[6] 集成溫度傳感器AD590及其應(yīng)用．[7] 逄玉臺(tái) 王團(tuán)部．集成溫度傳感器AD590及其應(yīng)用國(guó)外電子元器件． 2002年第6期[8] 蘇文成．工廠供電．機(jī)械工業(yè)出版社，2001年[9] 唐志平．供配電技術(shù)．電子工業(yè)出版社，2005年[10] 江思敏等．Protel電路設(shè)計(jì)教程．清華大學(xué)出版社，2002年[11] 馬潮．ATmega8原理及其應(yīng)用手冊(cè)．清華大學(xué)出版社，2003年[12] 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NEURAL NETWORK FOR THE TRANSFORMER PROTECTIVE RELAYS．1998年11月致 謝 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。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。通過(guò)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。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(guò)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。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。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(guò)。ATmega8單片機(jī)中有一些標(biāo)志寄存器，可以用來(lái)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(guò)判斷這些標(biāo)志，可以判斷出不同的復(fù)位原因。（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。 （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。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。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。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。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。在單片機(jī)系統(tǒng)中，干擾源主要來(lái)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(guò)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?，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(lái)，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)。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。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(lái)的信號(hào)，要經(jīng)過(guò)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換后才能被CPU識(shí)別。CTCO的初始值由主程序的運(yùn)行時(shí)間而設(shè)定。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。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0中斷為軟件抗干擾而設(shè)置。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。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。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。一、系統(tǒng)主程序軟件程序是設(shè)計(jì)的重要組成部分。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。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。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)。其界面如圖51所示。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?。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。AtmanAvr是晶士電子（：//）為AVR系列單片機(jī)開發(fā)的C/C++語(yǔ)言編譯器，包括集成開發(fā)環(huán)境IDE和GCC編譯器。這種百花齊放的局面，既是AVR的優(yōu)點(diǎn)，也是其致命的缺點(diǎn)：它使交流變得更加困難。本系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)主要采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程。ATmega8的匯編語(yǔ)言非常像其他匯編語(yǔ)言，懂一些匯編語(yǔ)言也是必要的，它可幫助了解影響任何語(yǔ)言效率的特殊規(guī)定。用C語(yǔ)言來(lái)編寫目標(biāo)系統(tǒng)軟件，會(huì)大大縮短開發(fā)周期，且明顯地增加了其可讀性，便于改進(jìn)和擴(kuò)充，從而可研制出規(guī)模更大、性能更完備的系統(tǒng)。C語(yǔ)言作為一種非常方便的語(yǔ)言而得到廣泛的支持，C語(yǔ)言程序本身并不依賴于機(jī)器硬件系統(tǒng)，基本上不做修改就可較快地移植到不同的單片機(jī)上來(lái)。這種方式可使程序結(jié)構(gòu)化，改善程序的可讀性，編程及程序調(diào)試時(shí)間顯著縮短，從而提高了效率。C語(yǔ)言是一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它支持當(dāng)前程序設(shè)計(jì)中廣泛采用的自頂向下的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)技術(shù)。二、程序開發(fā)工具對(duì)于AVR單片機(jī)，編程語(yǔ)言常用的有兩種，一種是匯編語(yǔ)言，一種是C語(yǔ)言。電路原理圖的設(shè)計(jì)主要是Protel99的原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)（Advanced Schematic）來(lái)繪制一張電路原理圖。圖419 鍵盤接線原理圖第五章 系統(tǒng)軟件部分第一節(jié) 軟件介紹一、Protel99Protel99是Protel公司推出的教新版本，應(yīng)用于電路原理圖設(shè)計(jì)、電路板設(shè)計(jì)等，它基于Windows環(huán)境，功能強(qiáng)大，人機(jī)界面友好，能讓人們?cè)诰哂凶钔暾墓δ墉h(huán)境下，提升設(shè)計(jì)上的品質(zhì)和效率。使用單片機(jī)的四個(gè)連接四個(gè)按鍵，下圖為電氣連接圖，圖中的KKKK4接四個(gè)I/O口，并接四個(gè)按鈕。圖418 LED接口二、鍵盤接口鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中是一個(gè)關(guān)鍵的部件，它能實(shí)現(xiàn)向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干預(yù)計(jì)算機(jī)的主要手段。第五節(jié) 人機(jī)交互接口一、LED接口單片機(jī)采用掃描方式顯示輸出，四位八段數(shù)碼管顯示，為節(jié)省CPU引腳，使用兩片串并轉(zhuǎn)換芯片74HC595進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 變壓器差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)范圍是變壓器兩側(cè)電流互感器安裝地點(diǎn)之間的區(qū)域。當(dāng)適當(dāng)選擇好兩側(cè)電流互感器的變化和連接方式，使得在正常運(yùn)行時(shí)或在外部發(fā)生故障時(shí)，流入繼電器的電流近似為零，故保護(hù)裝置不動(dòng)作；若在保護(hù)區(qū)內(nèi)變壓器發(fā)生故障時(shí)，因兩側(cè)電流互感器流通電流差異很大，致使流入繼電器的電流也大，保護(hù)裝置動(dòng)作，瞬時(shí)跳開變壓器兩側(cè)的斷路器，保護(hù)了設(shè)備。圖417 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理圖將變壓器兩側(cè)的電流互感器同極性串聯(lián)起來(lái)，使電流繼電器跨接在兩聯(lián)線之間。差動(dòng)保護(hù)是反映被保護(hù)元件兩側(cè)電流的差額而動(dòng)作的保護(hù)裝置。三、變壓器的差動(dòng)保護(hù)帶有階梯式時(shí)限的過(guò)電流，在靠近電源端發(fā)生故障后不能瞬時(shí)切斷[8]。 氣體繼電器只能反映變壓器內(nèi)部故障，如對(duì)變壓器外部端子上的短路情況便無(wú)法反映。 氣體繼電器能反映的故障包括漏油、漏氣、油內(nèi)有氣、閘間故障、繞組相間短路。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，氣體繼電器KG下觸點(diǎn)閉合，啟動(dòng)中間繼電器KM，使斷路器跳閘線圈YR動(dòng)作，斷路器跳閘，同時(shí)信號(hào)繼電器2KS發(fā)出重瓦斯跳閘信號(hào)。如圖418所示就氣體保護(hù)的原理接線圖。氣體保護(hù)裝置主要由氣體繼電器構(gòu)成。圖416 定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置原理圖二、變壓器的氣體保護(hù)氣體保護(hù)是保護(hù)油浸式電力變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一種主要保護(hù)裝置[9]。正常運(yùn)行時(shí)，1KA、2KA、KT、KS的觸點(diǎn)都是斷開的，當(dāng)被保護(hù)區(qū)故障或電流過(guò)大時(shí)，1KA或2KA動(dòng)作，通過(guò)其觸點(diǎn)起動(dòng)時(shí)間繼電器KT，經(jīng)過(guò)預(yù)定的延時(shí)后，KT的觸點(diǎn)閉合，使中間繼電器KM和信號(hào)繼電器KS動(dòng)作。它由電流繼電器1KA、2KA，時(shí)間繼電器KT和信號(hào)繼電器KS組成。定時(shí)限過(guò)電流是指電流繼電器本身的動(dòng)作時(shí)限是固定的，與通過(guò)它的電流大小無(wú)關(guān)。由于采用不同的繼電器，其時(shí)限特性有兩種：由電磁式電流繼電器等構(gòu)成的定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)；由感應(yīng)式電流繼電器構(gòu)成的反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。如圖415所示，為了同步鎖存兩路模擬信號(hào)，兩個(gè)保持器共用一個(gè)邏輯控制信號(hào)。5V~177。本系統(tǒng)采用集成采樣保持器LF398，其價(jià)格低廉，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用非常廣泛。因此，采樣信號(hào)應(yīng)送至采樣保持電路(亦稱采樣保持器)進(jìn)行保持。在本測(cè)量系統(tǒng)中要采集每一相的電流、電壓等電參數(shù)，為此在這里選用了多路開關(guān)CD4051和采樣保持器配合工作：利用多路開關(guān)將各路模擬信號(hào)輪流與A/D轉(zhuǎn)換器接通，使一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器能完成多個(gè)模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換，節(jié)省硬件開銷。圖414 各種氣體的特性（a~f）四、采樣保持電路采樣保持電路是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的重要部件，對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精度起決定性的作用。重慶海吉科技有限公司的MQ型系列傳感器是一種復(fù)合分布式傳感器，它分辨和檢測(cè)氣體的能力如圖所示。三、氣體信號(hào)的采集多種氣體檢測(cè)原理是當(dāng)半導(dǎo)體元件的表面吸附還原性氣體時(shí)，引起元件中多數(shù)載流子濃度的變化，使其電導(dǎo)率增加，從而達(dá)到