【正文】 觸發(fā)：點按一下 PLAY 鍵即放當前段，放音期間 LED 閃爍直到放音結(jié)束時熄滅。錄完一段后抬起此鍵， LED 會同時熄滅，再次按下則某煤礦供電系統(tǒng)的保護設計 15 開始錄第二段，以后的各段依次操作。與此同時，芯片以及前行地址信息以及數(shù)據(jù)隊列的方式通過 MISO 被返回主機。（ 7）在完成一個 SPI 命令的操作后，會啟動一個中斷信息，并且持續(xù)保持為低電平，直到芯片收到 CLR_INT 命令或者芯片復位。（ 5）當命令及地址數(shù)據(jù)輸入到 MOSI 管腳時，同時狀態(tài)寄存器和當前地址信息從 MISO 管腳移出。（ 3）數(shù)據(jù)在 SCLK 的上升沿鎖存在芯片的 MOSI 管腳，在 SCLK 的下降沿從 MISO 管腳輸出，并且首先移出低位。 ISD1760 芯片 SPI串行接口操作遵照以下協(xié)議：（ 1）一個 SPI 處理開始于 /SS 管腳的下降沿。另外，SET_PLAY,SET_REC,SET_ERASE 命令允許用戶指定錄音，放音和擦除的開始和結(jié)束地址。 ISD1760 作為從機，幾乎所某煤礦供電系統(tǒng)的保護設計 14 有的操作可以通過 SPI 協(xié)議來完成。 ISD1760 也可以與單片機進行數(shù)據(jù)傳輸，采用 SPI 通信方式。兩種控制模式， 兩種錄音輸入方式，兩種放音輸出方式可處理多達 255 段以上信息，有多種的工作狀態(tài)提示，不同采樣頻率對應不同錄放時間，音質(zhì)好，電壓范圍寬，應用靈活，性價比高。芯片內(nèi)部包含有自動增益控制、麥克風前置擴大線路、揚聲器驅(qū)動電路、 振蕩器 與內(nèi)存等的全方位整合系統(tǒng)功能。 某煤礦供電系統(tǒng)的保護設計 13 液晶顯示設計電路如圖 10所示： 圖 10 液晶顯示電路 語音錄放模塊 ISD1760 芯片是 Winbond 推出的可以錄音，播放的優(yōu)質(zhì)芯片，該芯片擁有 多種新功能，包括內(nèi)部有專利的多信息管理模塊，新信息提醒（ vAlert） ,雙運作模式（獨立 amp。（ 2） R/W 控制端設置為寫狀態(tài)，即為 0。 1602 使用包括初始化設置，顯示開 /關(guān)及光標設置。由于這次設計使用的是 Proteus 仿真軟件，沒有漢字字庫的顯示屏，所以用了 1602 液晶顯示模塊，在現(xiàn)實設計中可以使用 Oled12864 顯示屏，可以串行通信也可以并行通信，可以SPI 通信或者 I2C 通信；也可以使用 nokia5110 模塊；這兩塊顯示屏既可以顯示漢字也可以顯示圖片提醒。為了節(jié)省 選擇通道 C B A IN0 0 0 0 IN1 0 0 1 IN2 0 1 0 IN3 0 1 1 IN4 1 0 0 IN5 1 0 1 IN6 1 1 0 IN7 1 1 1 某煤礦供電系統(tǒng)的保護設計 12 單片機 I/O 口，采用延時操作。其中 ADC0808 芯片 CLOCK 端可以由硬件電路產(chǎn)生一個脈沖或者使用單片機的一個定時器用軟件實現(xiàn)硬件功能。還是短路?？梢圆煌５膶δM電壓量進行采 集，采集之后通過自身 8個輸出端口與單片機一組 I/O 口供單片機處理，分析。也可以適當延時以節(jié)省 I/O 口資源（ 6)當 EOC 變?yōu)楦唠娖綍r，這時給 OE 為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就被單片機讀走了。 (4)至少有 100ns 寬的正脈沖信號送給 ST 端。（ 2)初始化時，使 ST 和 OE 信號全為 0。 VREF（＋）， VREF（－）為參考電壓輸入。 CLK 為時鐘輸入信號線。 OE 為高電平時，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)； OE＝ 0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。當 EOC 為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。當 ST上升 沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下降沿時，開始進行模數(shù)轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間， ST 應保持低電平。 A， B和 C為地址輸入線，用于選通 IN0－ IN7 上的一路模擬量輸入。 ALE 為地址鎖存允許輸入端口 ，高電平有效。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)，當 OE 端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量。它由一個 8 路模擬開關(guān)、一個地址鎖存器，一個譯碼器、一個 8 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成 [13]。 A/D 轉(zhuǎn)換器分為并聯(lián)比較型，反饋比較型和雙積分型等。如圖 7 所示： 圖 7 MAX232芯片的外圍電路 電壓采集電路 電壓采集電路采用 ADC0808 芯片和單片機進行采集。單片機同信是指單片機與單片機或者與計算機之間的通信，通常單片機與計算機之間的通信應用過多， MAX232 芯片同時集成了 TTL 到 RS232 電平的互轉(zhuǎn) [11]。編程控制引腳如復位端 RST,EA,PSEN 等； I/O 口引腳，XTAL1 為片內(nèi)振蕩電路的輸入端， XTAL2 為片內(nèi)振蕩電路的輸出端。當輸入連續(xù)兩個機器周期以上高電平為有效，用來完成單片機的復位初始化操作。時鐘有兩種方式，一種是片內(nèi)時鐘振蕩方式，需在這兩個腳外接石英晶體和振蕩電 容；另一種是外部時鐘方式，即將 XTAL1 接地，外部時鐘信號從 XTAL2 腳輸入。單片機具有體積小、質(zhì)量輕、功耗低、性價比高等優(yōu)點，因此也廣泛應用于衛(wèi)星定位、汽車火花控制、交通管理和微波爐等專用控制上。 } ISD_SS=1。 }break。 }break。 }break。 }break。 }break。 }break。 }break。 }break。 }break。 }break。 }break。 }break。 某煤礦供電系統(tǒng)的保護設計 8 } 語音模塊程序 void GetSound(uchar soundtick) { ISD_SS=0。 E=0。 E=1。 P0=date。 return(temp)。 temp=P3。 while(!EOC)。 ST=0。 _nop_()。 ST=1。 _nop_()。 ST=0。 程序流程圖 STC89C52 單片機收到 ADC0808 采集的數(shù)據(jù)，進行分析，處理，然后判斷是過壓，過流，短路，并及時驅(qū)動繼電器斷電，語音提醒，液晶顯示屏進行顯示。新用戶的界面可以更好地利用屏幕空間和組織多個窗口，更有效 地提供一個整潔，高效的環(huán)境來開發(fā)應用程序。 某煤礦供電系統(tǒng)的保護設計 6 Keil4 程序編輯軟件簡介 Keil 4 軟件是美國 Keil Software 公司推出的一款單片機軟件，它通過一個 集成開發(fā) 模塊（μ Vision）將 C語言程序編譯模塊、匯編語言的編輯環(huán)境、調(diào)試系統(tǒng)、庫管理模塊，實時操作系統(tǒng)，項目管理器，還有一個可以仿真的調(diào)試器連接在一起。有豐富的數(shù)據(jù)類型和表達式。結(jié)構(gòu)化的程序設計語言。 3 軟件設計 C 語言簡介 C語言是計算機語言的一種高級語言，進行了 不斷地發(fā)展和完善，成為當今世界上公認的一種優(yōu)秀的程序設計語言，有著其他語言不可比擬的特點。 語音提醒部分：單片機處理之后不僅用顯示屏顯示，可以用語音提醒。然后供單片機處理采集數(shù)據(jù)，判斷是過流，過壓還是短路，并及時驅(qū)動繼電器進行斷電。短路設計電路如圖 4 所示： 圖 4 短路設計 煤礦供電系統(tǒng)的保護設計的四大部分 降壓部分：降壓就是 3300V 交流高壓變?yōu)?5V 直流低壓，使用變壓器降壓，整流橋整流，電容濾波。過流設計如圖 3 所示： 圖 3 過流設計 某煤礦供電系統(tǒng)的保護設計 5 短路設計 短路設計也要經(jīng)過降壓，整流之后，通過 ADC0808 一路模擬通道采集，送給單片機處理與在程序里事先設定的常量 0進行比較，一樣說明短路。利用 ADC0808 兩路模擬信號采集傳輸給單片機，在程序里進行做差，當這個差值很大時超過定義的額定的定量說明過流 [7]。過壓設計如圖 2 所示： 圖 2 過壓設計 過流設計 過流設計也要進行降壓，整流之后。當煤礦供電系統(tǒng)供電電壓變得超過額定電壓。交流電壓降為直流電壓 5V。保護設置有繼電器斷電，提醒設置有 LCD 提醒，語音提醒。這種既人性化又安全合理快速的設計相信一定能夠為人類減少很多的工作和許多的損失。用驅(qū)動電路驅(qū)動繼電器及時斷電，單片機向 ISD1700 語音模塊發(fā)出指令進行及時提醒人們出現(xiàn)安全事故，用 LCD 或 OLED 屏進行顯示相關(guān)故障信 息。即使經(jīng)過降壓，整流，濾波之后的電壓仍然是模擬信號 [6]。直流電源知識包括整流知識，整流包括半波整流，全波整流，橋式整流知識；濾 波包括電容濾波，電感濾波等；還有穩(wěn)壓可以用穩(wěn)壓管或者穩(wěn)壓芯片。 某煤礦供電系統(tǒng)的保護設計 3 2 某煤礦供電系統(tǒng)的保護總體方案設計 煤礦供電系統(tǒng)的保護設計原理 由于我國煤礦供電系統(tǒng)供電目前采用 3300V高壓交流電，而單片機使用的 TTL電平，只認識 0V 與 5V的二值信號 .這就要使用一種轉(zhuǎn)換，把交流變成直流，把高壓變成低壓，把模擬信號轉(zhuǎn)換成一種單片機認識的數(shù)字信號 [5]。熔斷器、繼電器和接觸器等都可以用于保護裝置，但由于煤礦系統(tǒng)中正常工作電流和短路電流不斷增大，熔斷器已不能滿足靈敏性和可靠性的要求，繼電器和接觸器是目前應用較廣泛的保護裝置。它是根據(jù)邏輯判斷部分送來的出口信號，完成保護裝置的最終任務，主要負責保護裝置與現(xiàn)場設備的隔離、電平、連接轉(zhuǎn)換、出口跳閘的功率驅(qū)動器，以及現(xiàn)場設備狀態(tài)信息的返回等，以使繼電保護裝置能可靠地工作：電氣設備和電力設備發(fā)生故障時 跳閘，不正常運行時發(fā)出信號，正常運行時不工作的理想狀態(tài)。常用的邏輯一般有“與”、“或”、“非”、“延時”、“記憶”等功能。 測試裝置包括對于處理好的信號的采集，分析， 它是檢測經(jīng)現(xiàn)場信號輸入電路處理后與被保護對象有關(guān)的物理量，并與已給定的設定值或自動實時生成的判據(jù)進行比較，根據(jù)比較結(jié)果給出“是”或“非”，即“ 0”或“ 1”性質(zhì)的一組邏輯信號或電平信號，經(jīng)判斷確定保護是否啟動。 煤礦供電系統(tǒng)保護的設施有繼電保護裝置，接觸器，熔斷器，其中包括測試裝置，現(xiàn)場信號輸入裝置，執(zhí)行裝置，邏輯判斷裝置。目前，國內(nèi)多采用幾千伏高壓交流電對于大型設備進行供電 ，用大功率電機作為驅(qū)動開采設備，并且加以防爆設施來保障安全。 1988 年原煤炭工業(yè)部明確提出了建設高產(chǎn)高效煤礦的目標，同時，組織專業(yè)人士研究進一步提高井下煤礦開采系統(tǒng)供電電壓，經(jīng)過調(diào)查研究和反復論證，并學習了外國井下煤礦供電電壓升級的技術(shù)， 1991 年 l1月確定將我國煤礦開采供電電壓從 1140 V 提高到 3300V，并將“井某煤礦供電系統(tǒng)的保護設計 2 下采區(qū) 3300 V 供電系統(tǒng)”作為國家“八 五”期間重點項目“日產(chǎn)萬噸綜采設備”的一個子項目，組織煤礦科研機構(gòu)和煤企業(yè)人士開展相關(guān)的研究工作。雖然，當時正處于文革之中，我國煤礦戰(zhàn)線的科研人員和煤礦發(fā)電機制造廠商在政府有關(guān)部門的支持和幫助下，經(jīng)歷近十年的探索，研發(fā)出了千伏級的開采煤礦工作方面供電系統(tǒng)的所有設備，然后立即進行使用，實現(xiàn)了我國煤礦供電系統(tǒng)的又一次升級換代。 1964 年，原煤炭工業(yè)部組織人員成立了煤礦工作面升壓工作組，經(jīng)過各方面多次嘗試，決定將煤礦供電系統(tǒng)的電壓由 380V 提高到 660V，并組織煤礦供電廠商生產(chǎn)專供井下使用的電壓等級為 660 V 的電機及相應的自動化控制設備，構(gòu)建了煤礦供電 660V 供電系統(tǒng)體系。 20 世紀中期，由于我國煤礦采用炮采落煤方式生產(chǎn)，采煤工作面的供電電壓為 380V ，配備了相應的開關(guān)等設施，構(gòu)成了采煤工作面 380V 供電系統(tǒng)。 國內(nèi)煤礦供電系統(tǒng)的發(fā)展 我國采煤 采煤工作面供電系統(tǒng)經(jīng)歷了由 380V 到 3300V 的發(fā)展階段。通過電壓變換， AD 采集，單片機處理，繼電器斷電將會使煤礦供電系統(tǒng)更加安全，可靠。單片機是一種可通過編程控制的微處理器，但是單片機本身不能單獨運用于某項工程或產(chǎn)品上，它必須用外圍數(shù)字器件或者模擬器件以及驅(qū)動電路才可發(fā)揮自身更加強大的功能 [1]。煤礦供電系統(tǒng)的保護一般采用繼電器保護，但是繼電器保護一般需要智能的設備及時的給它發(fā)出指令，讓它能夠及時切斷電源，以減少和避免安全事故的發(fā)生以及大型設備的損壞。煤礦供電系統(tǒng)的保護設計對于煤礦開采工作顯得格外的重要，我們知道煤礦供電系統(tǒng)一般都是幾千伏高壓，屬