【正文】 器的內(nèi)容會恢復到輸出引腳。因此，可以根據(jù)訪問外部地址的頻繁程度，P2口在其間仍可作為通I/O，P3口做通用I/O使用時，和P1, P2口類似。在作為多功能端口的時候，它作為讀/寫信號(擴展外部存儲器的時候)和標準串行I/O口。 鍵盤操作部分該模塊是一個人機接口，其作用為方便用戶根據(jù)自身需要對設備進行操作。在本設計方案中，鍵盤部分選用HD7279，顯示部分選用LED數(shù)碼管(雖簡易，但能滿足需求)。該模塊能實現(xiàn)鐵心電流、量程(0100mA, 11A, 210A)電流預警值的顯示，還能夠通過按鍵切換顯示。同時通過軟件編程，還可以擴展其它功能，比如通過按鍵設定短信中心號等。 鍵盤 通過該部分，可以使用戶根據(jù)需要設置短信中心號碼和電流報警范圍。本設計采用可編程數(shù)碼管/鍵盤串行接口芯片HD7279A，在下文中，將對該芯片的工作原理、工作時序等做出相關介紹。1）HD7279A芯片的特點及工作原理 HD7279A是一片具有串行接口的智能顯示驅(qū)動芯片，可同時驅(qū)動8bit共陰式數(shù)碼管和連接64鍵的鍵盤矩陣，無需外圍元件可直接驅(qū)動LED，單片即可完成LED顯示和鍵盤接口的全部功能。引腳功能介紹如下:1,2腳(VDD): 正電源。3,6腳(NC ): 無連接，懸空。4腳(vss ): 接地。6腳(CS): 片選輸入端，低電平有效。7腳(CLK): 同步時鐘輸入端，上升沿數(shù)據(jù)有效。8腳(D ATA ): 串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端。9腳(KEY): 按鍵有效輸出端。10一16腳(SG—SA): 段g一段a驅(qū)動輸出。17腳(DP ): 小數(shù)點驅(qū)動輸出。18—25腳(DIG0—DIG7): LED0—LED7驅(qū)動輸出。26腳(CLKO )：震蕩輸出端。27腳(RC): RC振蕩器連接端。28腳(RESET): 復位端。在應用中，未用的鍵盤或LED數(shù)碼管均可省去，而且互不影響。如果不用鍵盤，典型電路中8只100可Ω下拉電阻均可省去，如果僅接一個按鍵，則8只100KΩ下拉電阻必須全部連接。除非不接LED，否則8只200Ω限流電阻均不能省去。外接RC震蕩電路的典型值為:R=，C=15pF。下拉電阻與位選電阻的阻值應遵循一定的比例關系。在不影響顯示的情況下，下拉電阻應盡可能小，大大提高鍵盤抗干擾能力。驅(qū)動大功率的LED時需增加驅(qū)動電路，或盡量采用高亮度LED以簡化設計。復位端RESET也可由單片機直接控制以增加可靠性，但需要占用單片機資源。HD7279A與單片機采用SPI串行接口方式連接，共有3種類型16條命令格式，即不帶數(shù)據(jù)的純指令，帶數(shù)據(jù)的指令和讀鍵盤鍵值代碼指令。 2）電路設計鍵盤顯示部分由LED數(shù)碼管、按鍵、HD7279A智能芯片組成。其中，LED數(shù)碼管總共8位數(shù)字顯示，可以顯示當前的電流值，以及顯示用戶預設報警范圍值、量程等。 信號傳輸部分該部分主要由GSM模塊組成。GSM網(wǎng)絡已在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，網(wǎng)絡性強，用戶無需另外組網(wǎng)而花費大量資金。由于它對用戶數(shù)量沒有限制，在電力系統(tǒng)中已廣泛應用于變電所高壓斷路器開斷、遠程高壓線路監(jiān)測、自動抄表、加熱系統(tǒng)等方面。結(jié)構(gòu)中應用GSM系統(tǒng)中的SMS(短信服務)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送，當現(xiàn)場數(shù)據(jù)量不大時，SMS是一種很合適的傳送方式。 SIM300C模塊SIM300C是由SIMCOM公司推出的，價格便宜、功能齊全的GPRS模塊。SIM300C是一個三頻段GSM/GPRS解決方案，它使用工業(yè)標準界面，支持GSM/GPRS900/1800/1900MHz，可以實現(xiàn)語音、SMS、數(shù)據(jù)和傳真信息的高速傳輸。同時具有功耗低、尺寸小的特點。內(nèi)置強大的TCP/IP協(xié)議棧，屏蔽了復雜的接口協(xié)議棧，取而代之的是通過簡單的AT命令交互，使開發(fā)更加簡單方便。 SIM卡接口無線通信模塊需要連接SIM卡接入GPRS網(wǎng)絡，此處SIM卡的作用是身份驗證，數(shù)據(jù)傳輸流量計費。由于SIM300C電源采用+，故另作+5V/+。4 10kV電力變壓器狀態(tài)參量監(jiān)測系統(tǒng)軟件設計 軟件控制部分流程圖 圖41 系統(tǒng)整體流程圖Figure 41 Flow Chartof thesystemas awhole通過前面介紹的硬件電路，軟件電路通過ADC0832來讀取電壓，電流和電阻信號的數(shù)字信息，經(jīng)過分析和換算，將輸出顯示在LCD1602當中。軟件具體的運行方式是：ADC0832進行初始化操作，同時LCD1602進行初始化操作，然后ADC0832對經(jīng)過前級處理的待測電壓，待測電流等信號進行A/D轉(zhuǎn)換，將測得的電壓值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入給單片機，單片機經(jīng)過換算后，驅(qū)動LCD顯示出相應的電壓，電流還有電阻值。 ADC0832子程序流程圖圖42 ADC0832子程序軟件流程圖Figure 42 ADC0832subroutinesoftwareflowchart前文已經(jīng)詳細介紹了ADC0832的工作原理，ADC0832是一款8bit的串行AD轉(zhuǎn)換芯片，子程序的處理是按照數(shù)據(jù)手冊上要求的方式來編寫的。具體操作是首先對ADC采樣芯片進行初始化，然后對輸出和片選還有時鐘信號分別按照數(shù)據(jù)手冊的時序進行操作，如圖42所示，經(jīng)過延時后將時鐘信號置位，然后依次讀取8個bit的數(shù)據(jù)，將8bit的數(shù)據(jù)拼接起來就得到了依次AD轉(zhuǎn)換的8bit的數(shù)據(jù)了。 圖43 延時子程序流程圖Figure 43 Delay ChildProgramflowchart延時子程序的工作過程就是，設定一個計數(shù)器所需要的循環(huán)次數(shù)的數(shù)值，開始執(zhí)行子程序之后，程序反復進行空操作，當完成設定次數(shù)的循環(huán)之后，實現(xiàn)了延時的步驟，程序結(jié)束。 5 總結(jié)本系統(tǒng)設計實現(xiàn)了一種基于GSM通信的電力變壓器鐵心接地電流、電壓、溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)。該裝置是在STC89C52高性能單片機處理器基礎上設計實現(xiàn)的，它主要由電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換模塊、單片機、鍵盤顯示，無線通信模塊等幾部分組成。從功能和技術(shù)上，本系統(tǒng)主要做了以下幾方面的工作:1) 選用高性能電流、電壓、溫度傳感器，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的準確獲取； 2) 防止電磁干擾，選用屏蔽箱和屏蔽電纜；3) 鍵盤顯示部分設計人性化，方便用戶根據(jù)自身需要定義；4) 無線傳輸模塊使裝置能夠在不建設新通信網(wǎng)絡的情況下，保證幾乎無誤的傳送信息。在做好各模塊的基礎上，本文設計了硬件原理圖，以單片機處理器為核心，協(xié)同控制各模塊的運作，實現(xiàn)了電流、電壓、溫度數(shù)據(jù)的采集、實時顯示。所測量得到的電流、電壓、溫度參數(shù)中，鐵芯接地電流、電壓在正常范圍內(nèi)波動，頂層油溫處于正常范圍。但因為本論文的研究方法是以系統(tǒng)的設計和所采用的虛擬儀器為基礎，這會在一定程度上限制該方法的應用，因此需要進行更深入的研究試驗。 雖然包括變壓器在線監(jiān)測在內(nèi)的電力設備在線監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了幾十年，但在線監(jiān)測系統(tǒng)的選型、判據(jù)分析、日常運行、狀態(tài)評價等方面仍缺乏相應的規(guī)范、標準和導則，運行單位對在線監(jiān)測系統(tǒng)按電力設備的日常管理、維護工作有待規(guī)范。還有抗干擾等技術(shù)問題、設備的可靠運行和維護問題、經(jīng)濟效益(投入在線監(jiān)測設備所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益和成本)問題等都需要不斷加以解決。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展進步，國內(nèi)外標準的發(fā)布執(zhí)行，電力設備的在線監(jiān)測必將是未來高電壓設備檢測研究的重點。致謝本設計是在郭鳳儀教授的親切關懷和悉心指導下完成的。他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到研究的最終完成，郭導師都始終給予我細心的指導和不懈的支持，不厭其煩的幫助我進行論文的修改和改進。在此謹向郭導師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 感謝這篇論文所涉及到的各位學者。本文引用了數(shù)位學者的研究文獻，如果沒有各位學者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。 在此，我還要感謝在一起愉快的度過大學生活的各位同學們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！最后再一次感謝所有在論文撰寫中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學，以及在設計中被我引用或參考的論著的作者。參考文獻[1][J].計算機測量與控制,2008，（16）：88110.[2]溫殿忠，趙曉峰，張振輝．傳感器原理及其應用[M]．哈爾濱：黑龍江大學出版社，2008[3][M].上海:上海交通大學出版社,2005.[4][M]，清華大學出版社，2006.[5][M]，北京:中國電力出版社，2001.[6][J]，變壓器，2002, 39 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，1992，39(5):472一489.附錄A譯文變壓器1）介紹要從遠端發(fā)電廠送出電能，必須應用高壓輸電。因為最終的負荷，在一些點高電壓必須降低。變壓器能使電力系統(tǒng)各個部分運行在電壓不同的等級。本文我們討論的原則和電力變壓器的應用。2）雙繞組變壓器變壓器的最簡單形式包括兩個磁通相互耦合的固定線圈。兩個線圈之所以相互耦合，是因為它們連接著共同的磁通。在電力應用中，使用層式鐵芯變壓器(本文中提到的)。變壓器是高效率的，因為它沒有旋轉(zhuǎn)損失，因此在電壓等級轉(zhuǎn)換的過程中，能量損失比較少。典型的效率范圍在92到99%，上限值適用于大功率變壓器。從交流電源流入電流的一側(cè)被稱為變壓器的一次側(cè)繞組或者是原邊。它在鐵圈中建立了磁通φ，它的幅值和方向都會發(fā)生周期性的變化。磁通連接的第二個繞組被稱為變壓器的二次側(cè)繞組或者是副邊。磁通是變化的；因此依據(jù)楞次定律，電磁感應在二次側(cè)產(chǎn)生了電壓。變壓器在原邊接收電能的同時也在向副邊所帶的負荷輸送電能。這就是變壓器的作用。3）變壓器的工作原理當二次側(cè)電路開路是，即使原邊被施以正弦電壓Vp，也是沒有能量轉(zhuǎn)移的。外加電壓在一次側(cè)繞組中產(chǎn)生一個小電流Iθ。這個空載電流有兩項功能為在鐵芯中產(chǎn)生電磁通，該磁通在零和φm之間做正弦變化，φm是φm鐵芯磁通的最大值；它的一個分量說明了鐵芯中的渦流和磁滯損耗。這兩種相關的損耗被稱為鐵芯損耗。變壓器空載電流Iθ一般大約只有滿載電流的2%—5%。因為在空載時，原邊繞組中的鐵芯相當于一個很大的電抗，空載電流的相位大約將滯后于原邊電壓相位90186。顯然可見電流分量Im=I0sinθ0，被稱做勵磁電流，它在相位上滯后于原邊電壓VP90186。就是這個分量在鐵芯中建立了磁通；因此磁通φ與Im同相。第二個分量Ie=I0sinθ0，與原邊電壓同相。這個電流分量向鐵芯提供用于損耗的電流。兩個相量的分量和代表空載電流，即應注意的是空載電流是畸變和非正弦形的。這種情況是非線性鐵芯材料造成的。如果假定變壓器中沒有其他的電能損耗一次側(cè)的感應電動勢Ep和二次側(cè)的感應電壓Es可以表示出來。因為一次側(cè)繞組中的磁通會通過二次繞組，依據(jù)法拉第電磁感應定律，二次側(cè)繞組中將產(chǎn)生一個電動勢E，即E=NΔφ/Δt。相同的磁通會通過原邊自身，產(chǎn)生一個電動勢Ep。正如前文中討論到的，所產(chǎn)生的電壓必定滯后于磁通90186。，因此，它于施加的電壓有180186。的相位差。因為沒有電流流過二次側(cè)繞組，Es=Vs。一次側(cè)空載電流很小，僅為滿載電流的百分之幾。因此原邊電壓很小，并且Vp的值近乎等于Ep。原邊的電壓和它產(chǎn)生的磁通波形是正弦形的；因此產(chǎn)生電動勢Ep和Es的值是做正弦變化的。產(chǎn)生電壓的平均值如下：即是法拉第定律在瞬時時間里的應用，它遵循：其中N是指線圈的匝數(shù)，從交流電原理可知，有效值是一個正弦波，因此因為一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組的磁通相等，所以繞組中每匝的電壓也相同。因此并且其中Np和Es是一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組的匝數(shù)。一次側(cè)和二次側(cè)電壓增長的比率稱做變比。用字母a來表示這個比率，如下式假設變壓器輸出電能等于其輸入電能——這個假設適用于高效率的變壓器。實際上我們是考慮一臺理想狀態(tài)下的變壓器；這意味著它沒有任何損耗。因此或者這里PF代表功率因素。在上面公式中一次側(cè)和二次側(cè)的功率因素是相等的；因此從上式我們可以得知它表明端電壓比等于匝數(shù)比，換句話說，一次側(cè)和二次側(cè)電流比與匝數(shù)比成反比。匝數(shù)比可以衡量二次側(cè)電壓相對于一次惻電壓是升高或者是降低。為了計算電壓，我們需要更多數(shù)據(jù)。終端電壓的比率變化有些根據(jù)負載和它的功率因素。實際上,變比從標識牌數(shù)據(jù)獲得,列出在滿載情況下原邊和副邊電壓。當副邊電壓Vs相對于原邊電壓減小時，這個變壓器就叫做降壓變壓器。如果這個電壓是升高的，它就是一個升壓變壓器。在一個降壓變壓器中傳輸變比a遠大于1(a)，同樣的，一個升壓變壓器的變比小于1(a)。當a=1時，變壓器的二次側(cè)電壓就等于起一次側(cè)電壓。這是一種特殊類型的變壓器，可被應用于當一次側(cè)和二次側(cè)需要相互絕緣以維持相同的電壓等級的狀況下。因此，我們把這種類型的變壓器稱為絕緣型變壓器。顯然，鐵芯中的電磁通形成了連接原邊和副邊的回路。在第四部分我們會了解到當變壓器帶負荷運行時一次側(cè)繞組電流是如何隨著二次側(cè)負荷電流變化而變化的。從電源側(cè)來看變壓器，其阻抗可認為等于Vp/Ip。從等式中我們可知Vp=aVs并且Ip=Is/a。根據(jù)Vs和Is，可得Vp和Ip的比例是但是Vs/Is負荷阻抗ZL，因此我們可以這樣表示