【正文】 以上所有人的支持都將會(huì)是我以后人生的堅(jiān)實(shí)后盾，我會(huì)不斷努力，不辜負(fù)你們的殷切期望?；仡櫞髮W(xué)生活，還有好多幫助過我、支持過我的朋友和同學(xué)們，在此一并感謝。大學(xué)生活即將結(jié)束，就要融入社會(huì)了，諸多大學(xué)的美好回憶以及感嘆都是我們今后財(cái)富。雖然我認(rèn)真的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，但還是感到力不從心，因而設(shè)計(jì)在廣度和深度上具有一定的局限性。畢業(yè)設(shè)計(jì)需要有嚴(yán)密的邏輯性，是對(duì)我們大學(xué)四年所學(xué)的一個(gè)檢驗(yàn)，需要有大量的專業(yè)知識(shí)來支持。首先要感謝我的指導(dǎo)老師王玉萍，感謝她在畢業(yè)設(shè)計(jì)的期間對(duì)我悉心指導(dǎo)、耐心解答，有了她的種種幫助，我才能順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)工作。致 謝畢業(yè)離校在即，我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)也進(jìn)入了尾聲。虛心向老師、同學(xué)請(qǐng)教問題，也讓我受益良多。學(xué)無止境，只有不斷的充實(shí)自己，才能避免在工作中出現(xiàn)疏忽。 四年所學(xué)都用到了畢業(yè)設(shè)計(jì)中，在設(shè)計(jì)的過程中能明顯感覺到自己的知識(shí)還是比較匱乏，在一邊完成設(shè)計(jì)一邊學(xué)習(xí)的過程中，收獲是很多的。在畫設(shè)計(jì)圖紙的同時(shí)，也對(duì)各種畫圖軟件有了進(jìn)一步了解，比如CAD、RROTEL、VISIO都是功能強(qiáng)大的畫圖軟件，單片機(jī)仿真軟件PROTUES也對(duì)仿真起到了相當(dāng)大的作用。通訊電路也方便了工作人員，讓其不離開工作室就能實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器運(yùn)行狀況的監(jiān)控，報(bào)警電路也為安全更增加一個(gè)保障。為了保護(hù)外圍設(shè)備，還加入了保護(hù)電路，通過采集風(fēng)扇電流值和油流繼電器的電平值來判斷兩種設(shè)備運(yùn)行是否正常。圖51 溫度低于下限45℃圖52 溫度超過下限45℃ 圖53 溫度超過55℃圖54 溫度超過65℃圖55 溫度到達(dá)75℃圖56 溫度達(dá)到85℃結(jié) 論本次設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)對(duì)大型電力變壓器的冷卻控制，由于變壓器的電壓等級(jí)為220KV，所以冷卻方式采用強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷。當(dāng)溫度繼續(xù)升高就來到了圖56的狀態(tài)，此時(shí)報(bào)警電路工作，發(fā)出報(bào)警狀態(tài)。℃，三組繼電器接通?！?，超過正常的45℃，此時(shí)第一個(gè)繼電器動(dòng)作，就相當(dāng)于第一個(gè)風(fēng)扇投入運(yùn)行。下面幾幅圖就是溫度不同時(shí)，繼電器的不同動(dòng)作狀態(tài)。由于無法全部硬件都加入到仿真電路中，所以這里的溫度采集過程省略直接用滑動(dòng)變阻器來調(diào)整輸入到單片機(jī)的電壓大小，從而模擬溫度變化的過程。迄今為止是世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持805HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具，雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Protues軟件是英國(guó)Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。 圖45 顯示子程序流程圖第5章 硬件電路仿真冷卻裝置的硬件與軟件設(shè)計(jì)完成后，需要對(duì)它進(jìn)行一些仿真實(shí)驗(yàn)，以便觀察設(shè)計(jì)是否合理以及軟件能否實(shí)現(xiàn)。圖44為通訊子程序的流程圖。下面就是該模塊的程序流程圖。：系統(tǒng)運(yùn)行的初始溫度為45℃，每升高10℃，增加一組風(fēng)扇的投入。（8）適合運(yùn)行嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。（6）方便進(jìn)行同一硬件平臺(tái)的軟件移植。（4）關(guān)鍵字和控制轉(zhuǎn)移方式更接近于人的思維方式。（2）軟件的可讀性和可維護(hù)性顯著性改善。[18] 編程采用C語言，C語言是一種編譯型程序設(shè)計(jì)語言，它兼顧了多種高級(jí)語言的特點(diǎn)，并具備匯編語言的某些特點(diǎn)，用C語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)已經(jīng)成為軟件開發(fā)的一個(gè)主流。若要再使用顯示驅(qū)動(dòng)，則由庫(kù)中把它取出（必要時(shí)可修改），而不要全部重新編寫。（2）當(dāng)同類的需求較多時(shí)，可把程序放入庫(kù)中以備以后使用。這種編程方法有以下特點(diǎn)：（1）模塊化編程使程序開發(fā)更有效。 系統(tǒng)流程圖 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)，邏輯功能清晰，主模塊完成對(duì)各個(gè)子模塊的初始化，調(diào)用各模塊采用中斷方式工作。所以軟件的功能大致可分為兩個(gè)部分：一是監(jiān)控，這也是系統(tǒng)的核心部分，二是執(zhí)行部分，完成各個(gè)具體的功能。在此控制裝置中，當(dāng)變壓器溫度介于一組風(fēng)扇停運(yùn)區(qū)間中的時(shí)候，只有第一組風(fēng)扇在運(yùn)行，考慮到這種情況下每組風(fēng)扇工作的時(shí)間不等，可能會(huì)使第一組風(fēng)扇老化的速度快于第二組風(fēng)扇，所以我們希望工作人員在第一組風(fēng)扇工作一段時(shí)間后人為的對(duì)它進(jìn)行輪休，這樣可以延長(zhǎng)每組風(fēng)扇的使用壽命，節(jié)約了成本。當(dāng)溫度繼續(xù)升高到55℃時(shí)，第二組風(fēng)扇投入使用，第二種運(yùn)行狀態(tài)開始。冷卻裝置中的風(fēng)扇采用梯階的方式進(jìn)行投入使用。但由于精確計(jì)算難于實(shí)現(xiàn)，冷卻裝置投運(yùn)功率與變壓器的損耗之間的量的關(guān)系也難于確定，因此我們可以把冷卻裝置的控制分為4個(gè)運(yùn)行方式。這樣，就能使得變壓器的損耗功率小于散熱功率，兩條直線必有一個(gè)交點(diǎn)，即變壓器的損耗與散熱功率達(dá)到一種平衡狀態(tài)，就可保證變壓器的溫升不超標(biāo)。經(jīng)過理論推導(dǎo)，變壓器的損耗與溫度的關(guān)系是一條直線，冷卻裝置的散熱功率與溫度的關(guān)系也是一條直線。由于繞組的平均溫度比油溫高10℃，為了防止變壓器油變質(zhì)，所以規(guī)定變壓器上層油溫最高不超過95℃；正常情況下，為使絕緣油不致過快氧化，上層油溫一般不超過85℃。繞組溫度最高點(diǎn)溫度最高點(diǎn)與平均溫度差年平均溫度=繞組平均溫升限值上訴計(jì)算繞組的溫升限值是以年平均溫度20℃為基礎(chǔ)的。由于變壓器繞組的溫度最高點(diǎn)難以測(cè)定，故常以平均溫升來衡量。[17] 冷卻裝置風(fēng)扇控制的實(shí)現(xiàn)本課題所研究的220kV等級(jí)的電力變壓器，為強(qiáng)迫油循環(huán)的風(fēng)扇冷卻控制裝置。（4） 光電耦合器的光電耦合部分是在一個(gè)密封的管殼內(nèi)進(jìn)行的。（3） 光電耦合器的輸入/輸出間的電容很?。ǎ?，絕緣電阻又非常大（一般為10111013歐姆）。而光電耦合器的發(fā)光二極管只有通過一定的電流才發(fā)光。而干擾源電阻一般都很大（105106歐姆），按分壓比原理，傳送到光電耦合器輸入端的干擾電壓就變得很小了。由于光電耦合器不是將輸入、輸出側(cè)的電信號(hào)進(jìn)行直接耦合，而是以光為媒介進(jìn)行間接耦合，具有較高的電氣隔離抗干擾能力。開關(guān)量輸入電路接入光電耦合器之后，由于光電耦合器的隔離作用，使夾雜在輸入開關(guān)量中的各種干擾脈沖都被擋在輸入回路一側(cè)。光電耦合是70年代發(fā)展起來的新型電子元件，是以光為媒介傳輸信號(hào)的器件。為了使兩者之間既保持控制信號(hào)聯(lián)系，又要隔絕電氣方面的聯(lián)系，即實(shí)行弱電與強(qiáng)電隔離，是保證系統(tǒng)工作穩(wěn)定，設(shè)備與操作人員安全的重要措施。隔離的實(shí)質(zhì)是把引進(jìn)的干擾通道切斷，從而達(dá)到隔離現(xiàn)場(chǎng)干擾的目的。整流橋邊上這個(gè)二極管在直接接直流電，并且把正負(fù)極弄反了時(shí)，可以起到保護(hù)作用。圖313 電源電路經(jīng)變壓器變壓將220V交流電變?yōu)?V或9V的交流電，再經(jīng)過4個(gè)整流二極管整流變成脈動(dòng)的直流，再經(jīng)過兩個(gè)電容濾波，然后通過7805穩(wěn)壓，最后通過后面兩個(gè)電容濾波即可得到﹢5V直流電。 Co對(duì)穩(wěn)定性而言是可有可無的，但的確能夠改善瞬態(tài)響應(yīng)。特性：無需外接元件、內(nèi)部熱過載保護(hù)、內(nèi)部短路電流限制、從2004年底開始，提供的各類封裝形式，均為無鉛封裝產(chǎn)品。其卓越的內(nèi)部電流限制和熱關(guān)斷特性使之特別適用于過載的情況。此外，它還可以和其他功率轉(zhuǎn)移器件一起構(gòu)成大電流的穩(wěn)壓電源。它提供二個(gè)數(shù)量級(jí)的有效的產(chǎn)品改善阻抗，低靜態(tài)電流。 圖312 顯示電路 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志位低電平，表示不忙，否則此指令無效。BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙；指令10：寫數(shù)據(jù)；指令11：讀數(shù)據(jù)。S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)；指令6：功能設(shè)置命令。高電平表示有效，低電平則無效 指令4：顯示開關(guān)控制。指令1：清顯示，指令碼01H，光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置；指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H；指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置。第116腳：空腳1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM）已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：第1腳：VSS為接地第2腳：VDD接5V正電源第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器第5腳：RW為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平進(jìn)行寫操作。液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。下圖311是鍵盤接線圖。確認(rèn)鍵就是對(duì)設(shè)定的結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)的按鍵，設(shè)定成功后按下確認(rèn)鍵，裝置將把此溫度值保存下來，以后按照這個(gè)溫度值控制風(fēng)機(jī)。六個(gè)按鍵共用一個(gè)鍵盤服務(wù)程序。在單片機(jī)連接時(shí)只需要一個(gè)信號(hào)控制MAX487的接收和發(fā)送。[15] 圖310 通訊電路 RO、DI端分別為接收器的輸出和驅(qū)動(dòng)器的輸入端，與單片機(jī)連接時(shí)只需分別與單片機(jī)的RXD、TXD相連即可；RE和DE端分別為接收和發(fā)送的使能端，當(dāng)RE為低電平時(shí)，器件處于接收狀態(tài)；當(dāng)DE為高電平時(shí)，器件處于發(fā)送狀態(tài)。它的標(biāo)準(zhǔn)覆蓋最大4000英尺的傳輸距離，為了減小反射，傳輸線應(yīng)當(dāng)在其終端以特征阻抗端接，主干線以外的分支長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短。MAX487與MAX1487具有四分之一單位負(fù)載的接收器輸入阻抗，使得總線上最多可以有128個(gè)MAX487/MAX1487收發(fā)器。驅(qū)動(dòng)器具有短路電流限制，并可以通過熱關(guān)斷電路將驅(qū)動(dòng)器輸出置為高阻狀態(tài)，防止過度的功率損耗。另外，MAX48MAX483與MAX487具有低電流關(guān)斷模式。MAX48MAX48MAX490、MAX49MAX1487的驅(qū)動(dòng)器擺率不受限制。MAX48MAX48MAX48MAX48MAX49以及MAX1487是用于RS—485與RS—422通信的低功耗收發(fā)器，每個(gè)器件中都具有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)接收器。 通訊電路由于需要將現(xiàn)場(chǎng)的溫度信號(hào)送入控制室，所以設(shè)計(jì)加入了通訊部分，以便于工作人員隨時(shí)掌握變壓器現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況。圖39 聲光報(bào)警裝置電路，與其串聯(lián)的蜂鳴器和發(fā)光二極管都構(gòu)成回路，從而工作。由于4個(gè)工作風(fēng)扇接在單片機(jī)的P0口，所以還需要接上拉電阻，由于在部分電路圖中無法將上拉電阻組加入，所以圖38中還需要加入一個(gè)上拉電阻才算完整的輸出控制電路。圖38是外圍電路與單片機(jī)的接口電路圖。[14] 輸出控制電路輸出電路控制7臺(tái)設(shè)備的通斷，這5臺(tái)設(shè)備主要是4臺(tái)冷卻風(fēng)扇、1臺(tái)備用風(fēng)扇、1臺(tái)斷路器和1臺(tái)潛油泵。然后經(jīng)過一系列脈沖的下沉輸出數(shù)據(jù)，輸出8位數(shù)據(jù)，到第19個(gè)脈沖時(shí)數(shù)據(jù)輸出完成，也標(biāo)志著一次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。但由于DO端與DI端在通信時(shí)是分時(shí)操作的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將DO和DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。由于它體積小、兼容性強(qiáng)、性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛好者與企業(yè)歡迎，目前已經(jīng)有很高的普及率。ADC0832是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片。有些轉(zhuǎn)換器還將多路開關(guān)、基準(zhǔn)電壓源、時(shí)鐘電路、譯碼器和轉(zhuǎn)換電路集成在一個(gè)芯片中，已超出了單純的A/D轉(zhuǎn)換功能，使用十分方便。其中，逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，易于用集成工藝實(shí)現(xiàn)，且能達(dá)到較高分辨率和速度，故目前集成化A/D芯片采用逐次逼近型者居多；間接A/D轉(zhuǎn)換器是先把模擬量轉(zhuǎn)換成中間量，然后再轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，如電壓/時(shí)間轉(zhuǎn)換型（積分型）、電壓/頻率轉(zhuǎn)換型、電壓/脈寬轉(zhuǎn)換型等。A/D轉(zhuǎn)換器按照轉(zhuǎn)換原理可分為直接A/D轉(zhuǎn)換器和間接A/D轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換器按分辨率分為4位、6位、8位、10位、14位、16位和BCD碼的31/2位、51/2位等。A/D轉(zhuǎn)換器的功能是把模擬量變換成數(shù)字量。轉(zhuǎn)換精度與轉(zhuǎn)換速度是衡量A/D與D/A轉(zhuǎn)換器的重要技術(shù)指標(biāo)。這樣，就需要一種能在模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間起到橋梁作用的電路—模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器。隨著數(shù)字技術(shù)，特別是信息技術(shù)的飛速發(fā)展和普及，在現(xiàn)代控制、通訊及檢測(cè)等領(lǐng)域，為了提高系統(tǒng)的性能指標(biāo)，對(duì)信號(hào)的處理廣泛采用了數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)。數(shù)字量是用代碼按數(shù)位組合起來表示的，對(duì)于有權(quán)碼，每位代碼都有一定的位權(quán)。一般情況下，量化和編碼是同時(shí)完成的。將模擬量或連續(xù)變化的量進(jìn)行量化（離散化），轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量的電路。、多路選擇開關(guān)、采樣保持器以及A/D轉(zhuǎn)換這四部分部分聯(lián)系在一起，就構(gòu)成了風(fēng)扇電路采集電路。在將來如果需要滿足更高的冷卻要求或者增加風(fēng)扇數(shù)量時(shí)，進(jìn)行適量的增加，這里只設(shè)計(jì)四個(gè)風(fēng)扇的。通過它，來保護(hù)冷卻裝置中五個(gè)風(fēng)扇的正常運(yùn)行。所以監(jiān)控風(fēng)扇的運(yùn)行狀態(tài)，通過檢測(cè)風(fēng)扇的工作電流，通過判斷電流有無、大小以及方向可以判斷風(fēng)扇是否工作正常。反之，當(dāng)油速減小到一定值時(shí)，擋板借彈簧作用返回，微動(dòng)開關(guān)發(fā)出故障信號(hào)，通過光電隔離器件，電平轉(zhuǎn)換，把開關(guān)變量的狀態(tài)送到MCU。當(dāng)聯(lián)管中油速到一定值時(shí)，擋板被沖動(dòng)。下圖36是油流繼電器輸出信號(hào)采集電路圖。氣體繼電器可以做壓力控制、壓力報(bào)警、壓力保護(hù)等用途。油流繼電器：也可以叫做氣體繼電器。LM35的使用比較簡(jiǎn)單，除了電源與接地端，剩下輸出端接A/D轉(zhuǎn)換的芯片即可。計(jì)算公式：