【正文】 由于發(fā)光二極管及光敏三極管均具有快速響應(yīng)特性 ， 因此能適應(yīng) VFC輸出的高頻脈沖要求 ， 所以光隔芯片的輸入與輸出波形完全相同并幾乎沒有延遲 。 以上我們介紹了兩種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并分析了它們的工作原理 ， 通過上述分析 ， 可知兩種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都可用于微機(jī)繼電保護(hù)裝置中實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換任務(wù) 。 （ 1） A/D式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中 ， A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果可直接用于保護(hù)的有關(guān)算法 。 單片機(jī)每隔一定時(shí)間讀得的計(jì)數(shù)器的記數(shù)值不能直接用于算法 ， 必須取相隔 NTs的計(jì)數(shù)值相減后才能用于各種算法 。 而 VFC系統(tǒng)中 ， 可通過增大計(jì)算間隔提高分辨率 。 而 VFC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是對(duì)輸入脈沖不斷計(jì)數(shù) ， 不存在轉(zhuǎn)換速度問題 。 （ 4） A/D式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中需由定時(shí)器按規(guī)定的采樣間隔給采樣 /保持芯片發(fā)出采樣脈沖 ， 而 VFC式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)只需按采樣間隔讀計(jì)數(shù)器的值就可以 。 抗干擾能力強(qiáng) 。 二．?dāng)?shù)據(jù)處理單元 如前所述，一般的單片機(jī)都有一定的內(nèi)部寄存器、存貯器和輸入、輸出口。單片機(jī)內(nèi)部雖然設(shè)置了一定容量的存儲(chǔ)器，但這種存儲(chǔ)器一般容量較小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了實(shí)際需要，因此需要從外部進(jìn)行擴(kuò)展，配置外部存儲(chǔ)器，包括程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。程序常駐于只讀存儲(chǔ)器（ EPROM）中，計(jì)算過程和故障數(shù)據(jù)記錄所需要的臨時(shí)存儲(chǔ)是由隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器（ RAM）實(shí)現(xiàn)。它可在 5V電源下反復(fù)讀寫，無需特殊讀寫電路，寫入成功后即使斷電也不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。根據(jù)不同保護(hù)功能的要求，一般還要擴(kuò)展一些并行口等。 包括斷路器和隔離開關(guān)的輔助接點(diǎn)或跳合閘位置繼電器接點(diǎn) ， 外部裝置閉鎖接點(diǎn) ， 氣體繼電器接點(diǎn) 。 圖中虛線框內(nèi)是一個(gè)光電耦合器件，集成在一個(gè)芯片內(nèi)。 K1打開時(shí)，則光敏三極管截止， P點(diǎn)電位為 +5V。光電耦合芯片的兩個(gè)互相隔離部分間的分布電容僅僅是幾個(gè)微微法，因此可大大削弱干擾。 圖 18 開關(guān)量輸入電路 （ 2）開關(guān)量輸出回路 開關(guān)量輸出主要包括保護(hù)的跳閘出口信號(hào)以及本地和中央信號(hào)等。只要由軟件使并行口的 PB0輸出“ 0”， PB1輸出“ 1”，便可使與非門Ｈ輸出低電平，光敏三極管導(dǎo)通。 圖 19 開關(guān)量 輸出回路 接線圖 在初始化和需要繼電器 K返還時(shí)，應(yīng)使 PBO輸出“ l”， PB1輸出“ 0”。最后應(yīng)當(dāng)注意圖 19中的 PB0經(jīng)一反相器，而 PB1卻不經(jīng)反相器，這樣設(shè)計(jì)可防止拉合直流電源的過程中繼電器 K的短時(shí)誤動(dòng)。 （ 3）打印機(jī)并行接口回路 打印機(jī)作為微機(jī)保護(hù)裝置的輸出設(shè)備 ， 在調(diào)試狀態(tài)下 ， 輸入相應(yīng)的鍵盤命令 ， 微機(jī)保護(hù)裝置可將執(zhí)行結(jié)果通過打印機(jī)打印出來 ， 以了解裝置是否正常 。 由于繼電保護(hù)對(duì)可靠性要求特別高，而它的工作環(huán)境電磁干擾比較嚴(yán)重，打印機(jī)引線可引入干擾，因此，微機(jī)保護(hù)裝置與打印機(jī)數(shù)據(jù)線連接均經(jīng)光電隔離。 2) 由硬件時(shí)鐘芯片提供日歷與計(jì)時(shí) ， 可實(shí)現(xiàn)從毫秒到月份的自動(dòng)計(jì)時(shí) 。 而多機(jī)應(yīng)用的關(guān)鍵在于微機(jī)之間的相互通信 ，互傳數(shù)字信息 。前面涉及的單片機(jī)與存儲(chǔ)器、單片機(jī)與打印機(jī)之間的通信的數(shù)據(jù)傳送，都是采用并行通信方式。而串行通信只需要一對(duì)數(shù)據(jù)傳送線，故串行通信能節(jié)省傳送線，尤其是當(dāng)數(shù)據(jù)位數(shù)很多和遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳送時(shí)，這 — 優(yōu)點(diǎn)更加突出。 圖 20 并行通訊與串行通訊 并行通信的硬件連接及數(shù)據(jù)傳送比較簡(jiǎn)單 。 基于串行通信的特點(diǎn) ， 它常用于保護(hù)與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送 。 在串行通信中 ， 有二種基本的通信方式： 1） 異步通信 異步串行通信規(guī)定了字符數(shù)據(jù)的傳送格式 ， 即每個(gè)數(shù)據(jù)以相同的幀格式傳送 。 每一幀信息由起始位 、 數(shù)據(jù)位 、 奇偶校驗(yàn)位和停止位組成 。 當(dāng)發(fā)送設(shè)備要發(fā)送一個(gè)字符數(shù)據(jù)時(shí) ， 首先發(fā)出一個(gè)邏輯 “ 0”信號(hào) ， 這個(gè)邏輯低電平就是起始位 。 因此 ， 起始位所起的作用就是表示字符傳送開始 。 數(shù)據(jù)位的個(gè)數(shù)可以是 7或 8位的數(shù)據(jù) 。 c. 奇偶校驗(yàn)位：數(shù)據(jù)位發(fā)送完之后 ， 可以發(fā)送奇偶校驗(yàn)位 。 就數(shù)據(jù)傳送而言 ， 奇偶校驗(yàn)位是冗余位 ， 但它表示數(shù)據(jù)的一種性質(zhì) 。 d. 停止位：在奇偶位或數(shù)據(jù)位 （ 當(dāng)無奇偶校驗(yàn)時(shí) ） 之后發(fā)送的是停止位 。 停止位是一個(gè)字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志 。 在發(fā)送間隙 ， 即空閑時(shí) ， 通信線路總是處于邏輯 “ 1”狀態(tài) （ 高電平 ） ， 每個(gè)字符數(shù)據(jù)的傳送均以邏輯 “ 0”（ 低電平 ） 開始 。所以在數(shù)據(jù)塊傳送時(shí)，為了提高通信速度，常去掉這些標(biāo)志，而采用同步傳送。 圖 22 同步通信的數(shù)據(jù)傳送格式 同步通信的特點(diǎn)是： a． 以同步字符作為傳送的開始 ， 從而使收／發(fā)雙方取得同步； b． 每位占用的時(shí)間都相等； c． 字符數(shù)據(jù)之間不允許有空隙 ， 當(dāng)線路空閑或沒有字符可發(fā)時(shí) ， 發(fā)送同步字符 。 與異步通信收 /發(fā)雙方必須使用相同的字符格式一樣 ， 同步通信的收／發(fā)雙方必須使用相同的同步字符 。 在信息量很大 ， 傳輸速度要求較高的場(chǎng)合 ， 常采用同步通信 。 波特率即是對(duì)數(shù)據(jù)傳送速率的規(guī)定：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)傳送的信息量 ， 以每秒傳送的位 （ Bit） 表示 ， 單位為波特 ，即： l波特 =1位／秒（ 1bps） 例如：電傳打字機(jī)最快傳送速率為 10字符／秒 ，每個(gè)字符 11位 ， 則波特率為： 11位 ﹡ 10字符／秒 =110位／秒 =110波特 位時(shí)間 （ 每位寬 ） Td一波特率的倒數(shù)： 毫秒秒 0 9 1 0 1 ??? B a udT d 在異步串行通信中 ， 接收設(shè)備和發(fā)送設(shè)備保持相同的傳送波特率 ， 并使每個(gè)字符數(shù)據(jù)的起始位與發(fā)送設(shè)備保持同步 。 實(shí)現(xiàn)串行通信方式的硬件電路稱為串行通信接口電路芯片 。 圖 23給出了異步通訊硬件電路中發(fā)送及接收數(shù)據(jù)操作的情況 ． 從圖中可以看出 ， 串行通訊接口電路至少包括一個(gè)接收器和一個(gè)發(fā)送器 ， 而接收器和發(fā)送器都分別包括一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器和一個(gè)移位寄存器 ， 以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的 CPU 輸出→ 并行 → 串行 → 發(fā)送或接收 → 串行 → 并行 → CPU輸入的操作 。 采用標(biāo)準(zhǔn)接口后 ， 能很方便地把各種計(jì)算機(jī) 、 外部設(shè)備有機(jī)地連接起來 。 這二個(gè)指標(biāo)之間具有相關(guān)性 ， 適當(dāng)?shù)亟档屯ㄐ潘俣?， 可以提高通信距離 ， 反之亦然 。在高噪聲污染環(huán)境中，通過使用光纖介質(zhì)減少噪聲干擾，經(jīng)過光電隔離提高通信系統(tǒng)的安全性都是一些行之有效的辦法。 它把變電所強(qiáng)電系統(tǒng)的直流電源與微機(jī)的弱電系統(tǒng)電源完全隔離開 ， 通過逆變后的直流電源具有極強(qiáng)的抗干擾能力 ， 可以完全消除來自變電所中因斷路器跳合閘等原因產(chǎn)生的強(qiáng)干擾 。所不同的是軟件系統(tǒng)及硬件模塊化的組合與數(shù)量不同。這樣的成套微機(jī)保護(hù)裝置，給設(shè)計(jì)及調(diào)試人員帶來了極大