【正文】 在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。AT89C51引腳說明：VCC：供電電壓。（11）面向控制的8位CPU。（9）一個去全雙工串行口。（7）3個16位定時/計數(shù)器。（5）256字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（RAM）。（3）靜態(tài)操作，外接0~24MHZ晶振?，F(xiàn)在世界上已經(jīng)有很多大公司能夠生產(chǎn)單片機(jī)，隨著超大規(guī)模集成電路的迅猛發(fā)展，單片機(jī)的功能也是日漸強(qiáng)大，運(yùn)算速度日益提高，相繼出現(xiàn)了32位和64位單片機(jī)，根據(jù)時間系統(tǒng)的需要和產(chǎn)品的性價比，本文選用了ATMEL 公司生產(chǎn)的8位單片機(jī)AT89C51，構(gòu)成系統(tǒng)的主機(jī)。 中央處理電路該報警器的中央處理電路采用AT89C51單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。硬件電路包括八部分：以單片機(jī)作為中央處理器、鍵盤電路、報警電路、顯示電路、系統(tǒng)電壓電流及蓄電池組總電壓的實(shí)時監(jiān)測、AD轉(zhuǎn)換、蓄電池組充電電路、蓄電池組單節(jié)電池的定時巡檢電路。時鐘電路鍵盤輸入光耦隔離通信接口AT89C51單片機(jī)LCD顯示報警器A/D轉(zhuǎn)換蓄電池組控制母線開啟充電電源綜合檢測系統(tǒng)電壓PT/CT調(diào)整電路 控制母線直流電源監(jiān)測系統(tǒng)總體框圖 系統(tǒng)功能分析本文設(shè)計的控制母線直流電源監(jiān)測系統(tǒng)具有安裝簡單、使用方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、工作穩(wěn)定、可靠性高等特點(diǎn)，為信號設(shè)備、繼電保護(hù)、自動裝置、事故照明及斷路部分、合閘操作提供直流電源，并在外部交流故障的情況下，保證由后備電源繼續(xù)提供直流電源的重要設(shè)備，是繼電保護(hù)、自動裝置和斷路器等設(shè)備正確動作的基本保證。然后單片機(jī)讀入當(dāng)前時間，如果是蓄電池單節(jié)巡檢時間則對蓄電池組進(jìn)行單節(jié)電壓巡檢，否則回到鍵盤掃描。實(shí)現(xiàn)此功能總體思路如下：用電壓互感器SPT204A和電流互感器SPT205B對系統(tǒng)的電壓電流時時監(jiān)測，將信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器MAX197轉(zhuǎn)換后送單片機(jī)分析處理，如有異常則報警并調(diào)整，沒有異常則顯示電壓、電流、有功功率、無功功率等。 總體方案設(shè)計根據(jù)系統(tǒng)功能的要求和系統(tǒng)構(gòu)成的需要來設(shè)計系統(tǒng)。（5）具有系統(tǒng)過壓、過流報警及保護(hù)動作。 （3）電流、%。（2）控制母線電壓穩(wěn)定于DC 220V、蓄電池組的充電電壓220V、。主要考慮片選程序設(shè)計、時鐘芯片程序設(shè)計、報警程序設(shè)計、單片機(jī)控制程序設(shè)計。主要包括中央處理器設(shè)計、片選電路設(shè)計、鍵盤電路設(shè)計、復(fù)位電路和顯示電路設(shè)計、系統(tǒng)電壓電流監(jiān)測設(shè)計、蓄電池組總電壓及單節(jié)電壓監(jiān)測設(shè)計、蓄電池組充電電路設(shè)計、報警電路設(shè)計。該方案將撥號模塊加入系統(tǒng)之中，并采用模塊化設(shè)計方法，以方便系統(tǒng)的調(diào)試和用戶的使用。本系統(tǒng)還對變電站的系統(tǒng)電壓電流進(jìn)行采集判斷，異常報警及顯示功率。 本文研究內(nèi)容本文對變電站控制母線直流電源監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成、功能和流程進(jìn)行了仔細(xì)分析并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計。監(jiān)控器性能的優(yōu)劣往往決定直流電源系統(tǒng)性能的好壞，是決定直流電源系統(tǒng)總體價格的決定性因素。(2) 充電模塊部分，其功能主要有2個：一是交流整流，即將交流電源轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電源；二是穩(wěn)壓整流，即適時地給蓄電池充電，以確保蓄電池處于隨時可供電的狀態(tài)。這一發(fā)展過程表明，隨著大機(jī)組、超高壓工程的發(fā)展，人們更加關(guān)注直流控制電源系統(tǒng)的可靠性，并為此而適當(dāng)提高了工程造價。90年代以前變電所一般裝設(shè)一組蓄電池構(gòu)成的直流控制電源；只有對于大型變電所，特別是500kV變電所，才裝設(shè)兩組蓄電池組。1984年以后，隨著歐美設(shè)計技術(shù)理念的引進(jìn)，以及發(fā)電廠和變電所建設(shè)規(guī)模不斷增大、開關(guān)設(shè)備情況的變化，在直流控制電源系統(tǒng)的設(shè)計上，又開始逐漸采用單母線接線和不帶端電池的蓄電池組，對控制負(fù)荷，直流母線電壓則采用110V電壓。這時，由于引進(jìn)了當(dāng)時蘇聯(lián)的設(shè)計技術(shù)原則，在所有新建和擴(kuò)建的發(fā)電廠和變電所中，都采用了220V、帶端電池的蓄電池組，并根據(jù)工程規(guī)模的大小，采用單母線或雙母線接線。 控制母線直流電源檢測系統(tǒng)的發(fā)展及現(xiàn)狀在1955年以前，國內(nèi)發(fā)電廠和變電所的建設(shè)規(guī)模較小，其直流控制電源系統(tǒng)，大多采用110V，單母線和不帶端電池的蓄電池組。基于軟開關(guān)技術(shù)的高頻開關(guān)電源因其性能可靠、效率高、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，成為了現(xiàn)代電力操作電源系統(tǒng)中的重要組成部分。本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）變電站控制母線直流電源監(jiān)測系統(tǒng)畢業(yè)論文目 錄第1章 緒 論 1 控制母線直流電源的作用 1 控制母線直流電源檢測系統(tǒng)的發(fā)展及現(xiàn)狀 1 本文研究內(nèi)容 2第2章 總體方案設(shè)計 3 控制母線直流電源監(jiān)測系統(tǒng)的功能要求 3 總體方案設(shè)計 3 系統(tǒng)功能分析 4第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 5 中央處理電路 5 中央處理芯片 5 擴(kuò)展芯片 7 鍵盤及復(fù)位電路 9 鍵盤電路的設(shè)計 9 復(fù)位電路設(shè)計 10 系統(tǒng)電壓電流檢測電路 11 電壓互感器和電流互感器 11 A/D轉(zhuǎn)換電路 12 交流信號的計算 15 直流電源監(jiān)測 17 蓄電池組總電壓監(jiān)測電路 17 蓄電池單節(jié)巡檢電路 18 報警及顯示電路 21 報警電路 21 顯示電路 21 DC/DC電源電路 24 蓄電池組充電電路 25 MOS管開關(guān) 25 蓄電池組充電電路 25第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 27 總體流程 27 總體分析 27 總體流程圖 28 顯示部分程序設(shè)計 29 清屏指令 30 進(jìn)入模式設(shè)置指令 30 顯示開關(guān)控制指令 30 功能設(shè)置指令 31 LCD1602顯示程序 31 鍵盤輸入程序 34 鍵盤輸入流程圖 34 鍵盤輸入子程序 35 DS1302程序設(shè)計 36 DS1302時鐘芯片流程圖 37 DS1302初始化程序： 37 A/D轉(zhuǎn)換程序 39 A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖 39 A/D轉(zhuǎn)換子程序 40第5章 總結(jié) 42參考文獻(xiàn) 43致 謝 45附 錄Ⅰ 46附 錄Ⅱ 54附 錄Ⅲ 55II第1章 緒 論 控制母線直流電源的作用電能己經(jīng)成為現(xiàn)代人們生活當(dāng)中不可缺少的動力源，電力系統(tǒng)的運(yùn)行必須安全、可靠，這樣才能保證供電的正常。直流電源系統(tǒng)作為變電站電力系統(tǒng)的保障，也就必須穩(wěn)定可靠。控制母線直流電源是電力系統(tǒng)的重要組成部分，為信號設(shè)備、繼電保護(hù)、自動裝置、事故照明及斷路部分、合閘操作提供直流電源，并在外部交流故障的情況下，保證由后備電源繼續(xù)提供直流電源的重要設(shè)備，是繼電保護(hù)、自動裝置和斷路器等設(shè)備正確動作的基本保證。1956年以后，發(fā)電廠和變電所的建設(shè)規(guī)模增大。這個期間的設(shè)計，是充分利用了蓄電池的容量和具有較小的電壓波動范圍，但代價是采用了較復(fù)雜的接線。這一期間設(shè)計的主導(dǎo)思想，是以適當(dāng)加大蓄電池的容量、允許電壓有較大的波動范圍為代價，達(dá)到簡化接線、提高可靠性的目的。90年代后期隨著人們對供電可靠性要求的提高，220kV及以上樞紐變電所均要求裝設(shè)兩組蓄電池以上。變電站直流電源系統(tǒng)主要由以下四部分組成：(1) 蓄電池部分，其功能主要是在交流電源斷電時能夠?qū)崟r地提供二次回路所需要的直流供電。(3) 微機(jī)監(jiān)控部分，該部分是直流電源系統(tǒng)的控制核心，其主要負(fù)責(zé)監(jiān)控交流及電池狀態(tài)等眾多的物理量，并且控制充電模塊部分智能的對電池進(jìn)行充電。(4) 調(diào)壓模塊部分，電力操作電源的額定輸出電壓一般選擇為1 10V或220V，如果考慮蓄電池均充電運(yùn)行的需要，輸出電壓最高則可達(dá)到額定輸出電壓的145％，因此電力操作電源的輸出電壓(220V系統(tǒng)，最高輸出電壓可達(dá)到330V)，又因為蓄電池的端電壓變化范圍很大，所以在電力系統(tǒng)中，除了合閘等沖擊性負(fù)置間接與蓄電池相連接(調(diào)壓裝置的輸出母線被稱為控制母線)，以獲得比較穩(wěn)定的工作電壓。本系統(tǒng)包括鍵盤輸入、微機(jī)控制、AD轉(zhuǎn)換、顯示及報警裝置，微機(jī)控制采用了AT89C51單片機(jī)，并外擴(kuò)了數(shù)據(jù)存儲器62256和程序存儲器27256，AD轉(zhuǎn)換器采用了MAX197，并利用了多路開關(guān)4051進(jìn)行單節(jié)蓄電池的巡檢，利用MOS管IRF254控制蓄電池組的充電。本文主要做了以下方面的工作：(1) 根據(jù)系統(tǒng)功能要求并且考慮產(chǎn)品的性價比，進(jìn)行系統(tǒng)的整體方案設(shè)計。(2) 系統(tǒng)硬件設(shè)計。(3) 系統(tǒng)軟件設(shè)計。第2章 總體方案設(shè)計 控制母線直流電源監(jiān)測系統(tǒng)的功能要求系統(tǒng)的設(shè)計指標(biāo)：（1）測量系統(tǒng)電壓等級：變壓器二次側(cè)線電壓380V。具有三相電流、電壓，有功功率、無功功率、功率因數(shù)的測量及顯示功能。（4）系統(tǒng)應(yīng)具備有好的人機(jī)接口并具有通信接口上傳數(shù)據(jù)。（6）具有電池組單節(jié)巡檢功能，短路保護(hù)功能。本設(shè)計分為八大部分：以單片機(jī)作為中央處理器、鍵盤電路電路、報警電路、顯示電路、系統(tǒng)電壓電流及蓄電池組總電壓的實(shí)時監(jiān)測、AD轉(zhuǎn)換、蓄電池組充電電路、蓄電池組單節(jié)電池的定時巡檢電路。下一步檢測蓄電池組的總電壓，如果電壓過低則開啟充電，直至電壓正常。如果對蓄電池組的單節(jié)巡檢發(fā)現(xiàn)異常蓄電池，則報警，并更換新的電池。第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計本章詳細(xì)介紹硬件電路的設(shè)計。詳細(xì)闡明芯片的選擇比較，所選用芯片內(nèi)部組成、功能特點(diǎn)、外圍電路及其接口電路，并設(shè)計出具體的硬件電路。單片機(jī)是將中央處理器（CPU）、隨機(jī)存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）、定時器/計數(shù)器及輸入輸出接口電路等計算機(jī)主要部件集成在一塊集成電路芯片上的微機(jī)算計。 中央處理芯片中央處理電路是以AT89C51位核心芯片，AT89C51是ATMEL公司采用CMOS工藝生產(chǎn)的低功耗、高性能8位單片機(jī)，與MCS51單片機(jī)兼容，其功能特點(diǎn)為：（1）有CHMOS工藝的節(jié)能運(yùn)行方式（2）8K字節(jié)的閃爍存儲器（FLASH），可以進(jìn)行1000次寫、擦除操作。（4）三層程序存儲鎖。（6）32根可編程輸入輸出線。（8）6個中斷源。（10）支持有空閑和掉電兩種節(jié)電模式。（12）可以尋址64K的片外程序存儲器和尋址64K片外數(shù)據(jù)存儲器。GND：接地。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。RST：復(fù)位輸入。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。/VPP：當(dāng)保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。： AT89C51最小系統(tǒng) 擴(kuò)展芯片由于AT89C51的內(nèi)存只有4K，所以需要對系統(tǒng)擴(kuò)展。因此單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展有程序存儲器（ROM）擴(kuò)展、數(shù)據(jù)存儲器（RAM）擴(kuò)展、I/O口擴(kuò)展、定時/計數(shù)器擴(kuò)展、中斷系統(tǒng)擴(kuò)展以及其他特殊功能擴(kuò)展。擴(kuò)展性能如下：( 1) 數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器的片外64KB擴(kuò)展地址空間完全重疊（0000H～FFFFH）,它們并聯(lián)接在外部系統(tǒng)總線上。外部程序存儲器的讀指令信號為，CPU自動產(chǎn)生。( 2) 擴(kuò)展的外部程序存儲器的地址指針為程序計數(shù)器PC和數(shù)據(jù)指針DPTR。芯片型號的高兩位數(shù)字27表示EPROM，地位數(shù)字表示存儲容量，如本系統(tǒng)所使用的27256表示256K存儲位的EPROM低位數(shù)字除以8為芯片的字節(jié)存儲容量，如27256表示字節(jié)容量為32K，可以表示成32K8。這樣為在已設(shè)計好的電路板上更換不同容量的EPROM芯片，帶來了方便。其中：：片選輸出允許，接CPU的讀信號線。VPP：編程寫入電壓，不同型號芯片的VPP可能不同。當(dāng)單片EPROM的容量不能滿足要求時，就要進(jìn)行多片擴(kuò)展。產(chǎn)生片選信號主要有兩種方法：線選法和譯碼法。線選法構(gòu)成的存儲系統(tǒng)單元地址不連續(xù)，構(gòu)成存儲器的部分空間浪費(fèi)。本系統(tǒng)設(shè)計中就是采用的這種方法。74LS138的A、B、C引腳分別接單片機(jī)的P00、P0P02，Y0、YY2分別接MAX19622527256的片選。： 中央處理電路及部分外圍電路 鍵盤及復(fù)位電路系統(tǒng)在啟動運(yùn)行時都要復(fù)位，使中央處理器和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這狀態(tài)開始工作；根據(jù)該系統(tǒng)的設(shè)計要求還需要設(shè)計可以輸入控制信號的鍵盤輸入。這包括了0～9十個數(shù)字輸入鍵、一個確認(rèn)鍵、一個刪除鍵、一個繼續(xù)采集鍵和一個啟動單節(jié)電池巡檢鍵，還有另外兩個按鍵可以作為系統(tǒng)功能拓展的冗余。在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成