【正文】 據(jù)系統(tǒng)的要求，軟件必須具有下面5種功能：初始化功能，定時(shí)功能，查詢功能，傳送功能和按鍵檢測功能。CPU的相應(yīng)此中斷請求后，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，每次僅發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，并判斷數(shù)據(jù)是否存儲數(shù)據(jù)傳輸完成，如果數(shù)據(jù)傳輸已經(jīng)結(jié)完成，就清除串口中斷使能位，只有數(shù)據(jù)存儲設(shè)備再次存滿后，再置位串行端口中斷使能位。其流程圖如圖35所示。由于串口斷的中斷級別較低，所以只有當(dāng)中斷返回后，CPU的中斷請求才能相應(yīng)。那么程序讀出的是高8位的數(shù)據(jù)，當(dāng)A0引腳為高電平（4001）時(shí)那么系統(tǒng)讀取第四位的數(shù)據(jù)。程序如下：INTEX0: PUSH PSW PUSH ACC PUSH DPH PUSH DPL MOV DPTR, 6001H MOV A , 40H MOVX DPTR, A MOV DPTR , 6000H MOVX A, DPTRK0: CJNE A, 08H, K1 CLR ES YNNYYN關(guān)串口中斷，停止上傳保護(hù)現(xiàn)場退出現(xiàn)場，中斷返回關(guān)中斷，停止計(jì)數(shù)Y開中斷，開始計(jì)數(shù)功能鍵1N圖33 按鍵中斷子程序INT0中斷功能鍵3功能鍵2 AJMP END0 K1: CJNE A, 18H, K2 MOV IE, 97H SETB TR0 AJMP END0K2: CJNE A, 10H, END0 MOV IE, 81H END0: POP DPL POP DPH POP ACC POP PSW RETI 中斷查詢子程序查詢子程序是當(dāng)AD1674轉(zhuǎn)換完成后，系統(tǒng)將AD1674的12位轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分兩次讀入到數(shù)據(jù)存儲器中，先讀高8位，再讀低4位。首先讀入的數(shù)據(jù)放在8279的FIFO中，判斷按鍵的是幾號按鍵。其程序流程圖如圖33所示。系統(tǒng)根據(jù)按鍵的不同，進(jìn)行不同的處理。 AD1674的地址空間是4000~4001，在這一過程中，只要是數(shù)據(jù)寫在4000或4001的地址中，就是選擇AD1674，AD1674立即開始轉(zhuǎn)換。其流程圖如圖32所示。采用雙鍵鎖定可以避免錯(cuò)誤的操作信息干擾系統(tǒng)。 開始定時(shí)器/計(jì)數(shù)器初始化為定時(shí)器模式中斷允許，中斷優(yōu)先級設(shè)置鍵盤初始化串口設(shè)為工作方式2檢測中斷圖31 主程序流程圖對鍵盤工作方式進(jìn)行設(shè)定，鍵盤一共有8種工作方式，本系統(tǒng)選用編碼掃描鍵盤，雙鍵鎖定。首先8279需要固定的100KHz的內(nèi)部定時(shí)信號，但是8279的輸入時(shí)鐘不是固定的。此時(shí)的波特率計(jì)算公式為：方式2波特率＝ ④鍵盤初始化：8279是通用的可編程鍵盤和顯示器接口芯片，利用8279可實(shí)現(xiàn)對鍵盤和顯示器的自動掃描，并識別鍵盤上的鍵號，不僅可以大大減少CPU對鍵盤的操作時(shí)間，從而減輕CPU的負(fù)擔(dān)。附加的第九位數(shù)據(jù)即SCON中的TB8的值，可由軟件置為1或0，可以作為奇偶校檢位。此時(shí)串行口為9位異步通訊接口。CPU接受中斷請求，執(zhí)行T0中斷子程序。它對機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)數(shù)，由于采用12M的晶振，機(jī)器周期為2μS，而采樣頻率為2048Hz，即488μS采樣一次，所以定時(shí)器計(jì)244個(gè)數(shù)時(shí)溢出，定時(shí)器的初值應(yīng)設(shè)為12。而外部中斷1和串行口中斷TI可設(shè)為低優(yōu)先級。按鍵是人機(jī)交互的平臺，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，應(yīng)馬上執(zhí)行相應(yīng)的程序，所以外部中斷0的優(yōu)先級最高。其流程如圖31所示。⑤按鍵檢測功能當(dāng)由8279擴(kuò)展的鍵盤中有鍵按下時(shí)，CPU能及時(shí)地識別按鍵，并做出相應(yīng)的處理[11]。③查詢功能當(dāng)采樣完成，采集的數(shù)據(jù)必須存入數(shù)據(jù)存儲器，以備將來的查詢，這個(gè)任務(wù)由查詢功能完成，將數(shù)據(jù)讀入外部數(shù)據(jù)存儲器。軟件的定時(shí)功能保證每488181。 軟件的功能分析根據(jù)系統(tǒng)要求，分析可知軟件必須能實(shí)現(xiàn)下面5種功能；①初始化②定時(shí)功能 由于采樣頻率已定，所以每488181。雖然C語言是最普遍的一種高級語言，但不同的MCU廠家其C語言編譯系統(tǒng)是有所差別的，特別是在一些特殊功能模塊的操作上。匯編語言比機(jī)器語言易于讀寫、調(diào)試和修改，同時(shí)具有機(jī)器語言全部優(yōu)點(diǎn)。但正是由于匯編語言與計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)關(guān)系密切，在某些特定的場合，如對時(shí)空效率要求很高的系統(tǒng)核心程序以及實(shí)時(shí)控制程序等，迄今為止匯編語言仍然是十分有效的程序設(shè)計(jì)工具。這種助記符號來表示計(jì)算機(jī)指令的語言稱為符號語言，也稱匯編語言。用匯編語言編寫的程序稱為源程序，計(jì)算機(jī)不能直接識別和處理源程序，必須通過某種方法將它翻譯成為計(jì)算機(jī)能夠理解并執(zhí)行的機(jī)器語言，執(zhí)行這個(gè)翻譯工作的程序稱為匯編程序。下面將各模塊具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容簡述如下。單片機(jī)一共有五個(gè)中斷源，本系統(tǒng)將采用其中的四個(gè)即：外部中斷INT0和INT1，定時(shí)器中斷T0，和串口中斷TI[10]。 軟件的編制 軟件將由下面幾個(gè)模塊組成： ①主程序 ②定時(shí)中斷子程序 ③按鍵中斷子程序 ④中斷查詢子程序 ⑤中斷傳送子程序由上面的分析可知軟件一共有五大模塊，一個(gè)是主程序，其他四個(gè)均是中斷子程序[9]。從中斷的定義可以看到中斷應(yīng)具備中斷源、中斷響應(yīng)、中斷返回三個(gè)要素。這個(gè)過程叫中斷。 中斷的概念CPU對外界異步事件的一種響應(yīng)方法。測試是為了發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，糾錯(cuò)是診斷已發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤，并且改正這些錯(cuò)誤。④軟件測試軟件測試是保證軟件質(zhì)量的關(guān)鍵，它是對需求分析，設(shè)計(jì)和編碼的最后復(fù)審。軟件設(shè)計(jì)的成功時(shí)軟件設(shè)計(jì)說明書，他主要包括兩部分內(nèi)容：一是模塊結(jié)構(gòu)（指出系統(tǒng)由那些模塊組成和模塊之間的調(diào)用關(guān)系），二是模塊的功能說明（指出每個(gè)模塊的輸入，輸出以及模塊的功能）。把復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行合理的逐層分解，直至每個(gè)子系統(tǒng)被清楚地表達(dá)和描述。原理圖的設(shè)計(jì)是這章的重點(diǎn)，在連接器件時(shí)，就應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的要求和具體的每個(gè)芯片的特征，每個(gè)芯片在不同的要求下，其外圍電路是不同的，特別是芯片AT89S51和AD1674。系統(tǒng)主要是功能就是完成對電機(jī)電流的數(shù)據(jù)采集，接下來就是器件的選擇。 本章總結(jié)本章主要是設(shè)計(jì)故障檢測系統(tǒng)的硬件。本檢測系統(tǒng)采用芯片6116。因?yàn)锳T89S52型單片機(jī)內(nèi)部含有8Kbyte FLASH EPROM程序存儲器，因此，無需用外部擴(kuò)展程序存儲器。 從而提高CPU的利用率，在鍵盤上按鍵閉合時(shí)產(chǎn)生中斷，從而CPU響應(yīng)中斷并執(zhí)行中斷服務(wù)程序，判別鍵盤上的鍵,并作出相應(yīng)的處理[8]。8279是一個(gè)通用的顯示接口芯片和可編程鍵盤，使用8279個(gè)可自動實(shí)現(xiàn)識別鍵盤上的鍵號，并實(shí)現(xiàn)對鍵盤和顯示器的掃描，可以減少對鍵盤CPU的運(yùn)行時(shí)間，從而降低了CPU的負(fù)擔(dān)，并且顯示穩(wěn)定，簡單的程序，可以避免誤操作。 按鍵接口電路的設(shè)計(jì)鍵盤是有4個(gè)按鍵組成的矩陣開關(guān)，它是簡單的輸入設(shè)備，通過鍵盤輸入指令或數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話。RS232的接收和發(fā)送是對地而言的，采用了不平衡傳輸方式，所以最大傳輸距離和最大速度的標(biāo)準(zhǔn)被限定在15m和9200bit／s之間，從機(jī)械的特點(diǎn)來看，它包括標(biāo)準(zhǔn)的25針即簡化的9引腳排列?？偩€格式具體包括RS485，RS 422，RS232，和4 ~ 10mA電流環(huán)。根據(jù)系統(tǒng)的要求，設(shè)計(jì)如下。而AT89S52性能優(yōu)異，它能準(zhǔn)確地完成任務(wù)。 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊的設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)包單片機(jī)的時(shí)鐘電路和復(fù)位電路，同時(shí)由于AT89S52內(nèi)部沒有程序存儲器ROM，故其外圍電路必須擴(kuò)展EPROM，并且使用地址鎖存器74LS373鎖存地址，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)地址復(fù)用。10V 的信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，高8位從D11～D4之間輸出，低4位從D3～D0之間輸出，并直接和單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連。它可以滿足本設(shè)計(jì)的要求。此芯片還具有三態(tài)輸出緩沖電路，可直接與8或12的各種典型位芯片連接。由于該芯片的量程可變，共有四種選擇，我們可以選擇177。AD1674的控制線，可以控制為8或12位轉(zhuǎn)換器。 15V電源，轉(zhuǎn)換電壓－10V～+10V之間，采樣頻率為2048 赫茲，即488μS采樣一次。ADC的主要技術(shù)指標(biāo)是：①工作環(huán)境；②輸入電壓范圍；③數(shù)字輸出特性；④供電電源；⑤輸入電阻；⑥轉(zhuǎn)換時(shí)間；⑦分辨率[7]。可調(diào)放大，可以根據(jù)8端和1端之間的電阻，計(jì)算出其放大的倍數(shù)： （22）如果需要放大100倍，可以算出： （23） 濾波器的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中，電機(jī)故障的最大頻率為212Hz，因此，采用低通濾波器，設(shè)置其截至頻率為400 Hz，通帶內(nèi)的放大系數(shù)，阻尼系數(shù) [6]。第二級是差動減法電路，將雙端輸入信號轉(zhuǎn)換為單端輸出。這就是測量放大器，它可以抑制包括靜電、電磁耦合、工頻的共模干擾。通用運(yùn)算放大器共模抑制比為80dB，而幾個(gè)運(yùn)算放大器共模抑制比可達(dá)120dB。由于來自傳感器的信號通常都是伴隨著較大的共模電壓，因此一般采用差動輸入運(yùn)算放大器抑制它，但是需要完整平衡對稱的外接輸入電阻，運(yùn)算放大器具有理想的特性。但輸出是電流，而放大濾波電路的輸入信號為電壓，因而串連一個(gè)10Ω的電阻在互感器的輸出端。因?yàn)榭刂齐娏魇且欢ǖ?，所以輸出電流是隨磁場變化而變化的，所以在一次電流和二次電流之間有一個(gè)成比例的線性關(guān)系，其比例為 1000/1。 各模塊的介紹 互感器模塊設(shè)計(jì)互感器的工作原理是利用霍爾效應(yīng)。本裝置可分為以下四個(gè)模塊：傳感器模塊，放大濾波模塊，采集模塊，單片機(jī)及外圍電路模塊。本裝置可分為以下四個(gè)模塊：傳感器模塊，放大濾波模塊，采集模塊，單片機(jī)及外圍電路模塊。只有保證實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集，才能作出合理的判斷，并及時(shí)采取措施。對當(dāng)前國際發(fā)展預(yù)測維修技術(shù)，關(guān)鍵是檢測電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，對異常的操作數(shù)據(jù)（如振動，電流）采集，通過各種分析方法，以確定故障原因和故障的嚴(yán)重程度。 本章總結(jié)在這一章對電機(jī)故障檢測裝置的研究意義和目的進(jìn)行了分析。但是電流分析法也存在一些缺陷：對定子電流做頻譜分析，由于(12s)的相對頻率分量振幅的基頻分量幅值比較小，容易被淹沒，因此，降低了故障檢測的靈敏度，提高分辨率的要求[4]。當(dāng)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)斷條時(shí)，單相電流將被破壞，導(dǎo)致定子電流產(chǎn)生相反的磁場，它引起的頻率為(12s)的特征分量(s為轉(zhuǎn)差率，為基波頻率)，通過頻譜分析，看是否含有的成分來確定轉(zhuǎn)子無故障[3]。 信號的診斷方法 以往學(xué)者對轉(zhuǎn)子異步電機(jī)故障檢測這一課題做了大量的工作，也有許多檢測方法，轉(zhuǎn)子斷條故障是異步電機(jī)轉(zhuǎn)子常見的故障，因其可以實(shí)現(xiàn)對異步電機(jī)的故障進(jìn)行有效的診斷，有著重要的研究價(jià)值。電機(jī)故障在線診斷技術(shù)在20世紀(jì)80年代以來，特別是20世紀(jì)90年代以來的十幾年間，隨著測試技術(shù)的飛速發(fā)展，加上現(xiàn)代信號處理技術(shù)的快速發(fā)展，該技術(shù)已經(jīng)取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步。加拿大、日本和前蘇聯(lián)已經(jīng)研制出了變壓器，發(fā)電機(jī)局部放電，泄漏電流在線監(jiān)測系統(tǒng)等，有的已經(jīng)發(fā)展成為正式產(chǎn)品。國外電機(jī)故障診斷技術(shù)的研究始于20世紀(jì)60年代。只有保證數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性，才能及時(shí)正確地采取措施。要找出是否有相應(yīng)的故障頻率，以確定是否有故障。但是，最好的方法是使用電流信號。轉(zhuǎn)子偏心嚴(yán)重故障直接導(dǎo)致掃膛，造成重大事故。前者是電氣故障，后者是機(jī)械故障。轉(zhuǎn)子是電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，如果維護(hù)的