【正文】 1 tttt ??? 、 ttt ??? ⅢⅢ 43 、 ttt ??? ⅢⅢ 32 、 ttt ??? ⅢⅢ 21 注：當相鄰有多個 元件，應選擇與相鄰時限最長的配合 。 10 近后備： 1 ?? ⅢⅢ dZdlm IIK ――― 本線路末端短路時的短路電流 遠后備： 2 ?? ⅢⅢ dZdlm IIK Id2min ――― 相鄰線路末端短路時的短路電流 第 Ⅲ 段的 IdZ 比第 Ⅰ 、 Ⅱ 段的 IdZ 小得多，其靈敏度比第 Ⅰ 、 Ⅱ 段更高；在后備保護之間，只有靈敏系數(shù)和動作時限都互相配合時，才能保證選擇性；保護范圍是本線路和相鄰下一線路全長； 電網(wǎng)末端第 Ⅲ 段的動作時間可以是保護中所有元件的固有動 作時間之和（可瞬時動作），故可不設電流速斷保護；末級線路保護亦可簡化（ Ⅰ ＋ Ⅲ 或 Ⅲ ），越接近電源， tⅢ 越長，應設三段式保護。 [8] 11 3 單片機 實現(xiàn)輸電線路電流 保護的硬件 總體 設計 系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 單片機實現(xiàn)的輸電線路電流保護裝置要求把輸電線路上的電流經(jīng)過 A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字量，利用單片機系統(tǒng)進行處理，判斷是否發(fā)生故障或不正常狀態(tài)，從而控制跳閘電路，達到保護輸電線路的作用。按照系統(tǒng)設計功能的要求，初步確定設計系統(tǒng)由 信號調(diào)理電路，采樣保持，模數(shù)轉(zhuǎn)換，單片機系統(tǒng)及 其 數(shù)碼顯示五大部分組成。 基本結(jié)構(gòu)框圖如 31 所 示 ： L M 3 2 4 L F 3 9 8單 片 機A / D顯 示數(shù) 碼 管 顯 示 指 示 燈 繼 電 器 采 樣 保 持模 數(shù) 傳 換采 集 的 電 流信 號 調(diào) 理 電 路 圖 31 基于單片機的 線路保護 結(jié)構(gòu)框圖 硬件設計中器件的選擇 在本次畢業(yè)設計中，經(jīng)過與指導老師的多次商議，本著價格低廉，實用性高，便于認識和操作的四項基本原則選取了以下主要的幾種 電子器件： 運算放大器 LM324 系列器件為價格便宜的帶有真差動輸入的四運算放大器，與單電源應用場合的標準運算放大器相比，它們有一些顯著的優(yōu)點，該放大器可以工作在低到 伏或者高到32 伏 的電源下，靜態(tài)電流為 MC1741 的靜態(tài)電流的五分之一（對每一個放大器而言）。共模輸入范圍包括負電源，因而消除了許多應用場合中采用外部偏置元件的必要性。 采樣保持芯片 LF398 是一種反饋型采樣 /保持放大器，也是目前比較流行的通用型采樣 /保持放大器。與 LF398 結(jié)構(gòu)相同的還有 LF198F、 LF298 等，都是由場效應管構(gòu)成，具有采樣速率高、保持電壓下降慢和精度高等特點。 12 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 逐次比較型 AD 由一個比較器和 DA 轉(zhuǎn)換器通過逐次比較邏輯構(gòu)成，從 MSB 開始，順序地對每一位將 輸入電壓與內(nèi)置 DA 轉(zhuǎn)換器輸出進行比較，經(jīng) n 次比較而輸出 數(shù)字值。其電路規(guī)模屬于中等。其優(yōu)點是速度較高、功耗低，在低分辨率（ 12 位）時價格便宜，但高精度（ 12 位）時價格很高。 單片機 單片機又稱單片微控制器 ,它不是完成某一個邏輯功能的芯片 ,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 一體 共陰極數(shù)碼管 LED 數(shù)碼管實際上是由七個發(fā) 光管組成 8 字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點就是 8 個。這些段分別由字母 a,b,c,d,e,f,g,dp 來表示。當數(shù)碼管特定的段加上電壓后，這些特定的段就會發(fā)亮，以形成我們眼睛看到的 2 個 8 字樣了。如：顯示一個 “2”字，那么應當是 a 亮 b 亮 g 亮 e亮 d 亮 f 不亮 c 不亮 dp 不亮。 LED 數(shù)碼管有一般亮和超亮等不同之分，也有 寸、 1 寸等不同的尺寸。小尺寸數(shù)碼管的顯示筆畫常用一個發(fā)光二極管組成，而大尺寸的數(shù)碼管由二個或多個發(fā)光二極管組成，一般情況下，單個發(fā)光二極管的管壓降為 左右，電流不超過 30mA。發(fā)光二極管的陽極連接到一 起連接到電源正極的稱為共陽數(shù)碼管，發(fā)光二極管的陰極連接到一起連接到電源負極的稱為共陰數(shù)碼管。 單片機的簡介 單片機的定義 單片機是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU 隨機存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時器 /計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。 單片機 自動完成賦予它的任務的過程，也就是單片機執(zhí)行程序的過程 ，即一條條執(zhí)行的指令的過程，所謂指令就是把要求單片機執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫下來，這是在設計人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的，一條指令對應著一種基本操作；單片機所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機的指令系統(tǒng)，不同種類的單片機，其指令系統(tǒng)亦不同。為使單片機能自動完成某一特定任務，必須把要解決的問題編成一系列指令（這些指令必須是選定單片機能識別和執(zhí)行的指令），這一系列指令的集合就成為程序，程序需要預先存放在具有存儲功能的部件 ——存儲器中。存儲器由許多存儲單元（最小的存儲單位）組成，就像大樓房有許多房間組成一樣，指 令就存放在這些單元里，單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房的每個房間的被分配到了唯一一個房間號一樣，每一個存儲單元也必須被分配到唯13 一的地址號，該地址號稱為存儲單元的地址，這樣只要知道了存儲單元的地址，就可以找到這個存儲單元，其中存儲的指令就可以被取出，然后再被執(zhí)行。 [9] 程序通常是順序執(zhí)行的，所以程序中的指令也是一條條順序存放的，單片機在執(zhí)行程序時要能把這些指令一條條取出并加以執(zhí)行，必須有一個部件能追蹤指令所在的地址，這一部件就是程序計數(shù)器 PC（包含在 CPU 中），在開始執(zhí)行程序時，給 PC 賦以程序中第一條指 令所在的地址，然后取得每一條要執(zhí)行的命令， PC 在中的內(nèi)容就會自動增加，增加量由本條指令長度決定，可能是 2 或 3，以指向下一條指令的起始地址，保證指令順序執(zhí)行。 單片機主系統(tǒng)介紹 1. 8051 的內(nèi)部資源 （ 1）一個 8 為的微處理器（ CPU）。 （ 2）片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 RAM（ 128B/256B），用于存放可以讀 /寫的數(shù)據(jù)，如運算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等。 （ 3）片內(nèi)程序存儲器 ROM/EPROM（ 4KB/8KB），用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。 （ 4）四個 8 為并行 I/O 接口 P0～ P3，每個口既可以用做輸入，也可以用作為輸出。 （ 5）兩個定時器 /計數(shù)器，每個定時器 /計數(shù)器都可以設置成計數(shù)方式，用于對外部事件進行計數(shù)，也可設置為定時方式，并可以根據(jù)技術或定時的結(jié)果實現(xiàn)計算機控制。 （ 6）五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)。 （ 7）一個全雙工 UART（通用異步接受發(fā)送器）的串行 I/O 口，用于實現(xiàn)單片機之間或單片機與微機之間的串行通信。 （ 8）片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許振蕩頻為 12MHz。 以上各個部分通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線相連接。 [10] 14 單片機引腳圖 及其功能 8051 單片機引腳圖 如圖 41 所示： EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10VCC40GND208051 圖 41 引腳圖 8051 單片機引腳功能介紹： 40 個引腳按引腳功能大致可分為 4 個種類：電源、時鐘、控制和 I/O 引腳。 （ 1） 電源 ： VCC 芯片電源，接 +5V； VSS 接地端； 注：用萬用表測試單片機引腳電流一般為 5V 或者 5V，這是標準的 TTL 電平，但有 時候在單片機程序正在工作時候測試結(jié)果并不是這個值而是介于 0V～ 5V 之間，其實這之是萬用表反映沒這么快而已，在某一個瞬間單片機引腳電流還是保持在 0V 或者 5V 的。 （ 2） 時鐘 ： XTAL XTAL2 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 XTAL1（ 19 腳）：接外部石英晶體的一端。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構(gòu)成了內(nèi)振蕩器。當采用外部時鐘時，對于 HMOS 單片機，該引腳接地；對于 CHMOS 單片機，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端。 XTAL2（ 18 腳）：接外部晶體的另一端。在單片機內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。當采用外部時鐘時，對于 HMOS 單片機，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端；對于 CHMOS 芯片，該引腳懸空不接。 （ 3） 控制線 ： 控制線共有 4 根， ALE/PROG（ 30 腳） :地址鎖存允許 /片內(nèi) EPROM 編程脈沖 。 ALE 功能：用來鎖存 P0 口送出的低 8 位地址 。 PROG 功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，此引腳輸入編程脈沖。 15 PSEN（ 29 腳） ： 外 ROM 讀選通信號。片外程序存儲器讀選通信號輸出端，低電平有效。當從外部程序存儲器讀取指令或者常數(shù)期間，每個機器周期兩次有效，以通過數(shù)據(jù)總線口讀回指令或常數(shù)。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器期間，信號將不出現(xiàn)。 RST/VPD（ 9 腳）： 復位 /備用電源。 RST（ Reset）功能：復位信號輸入端。 VPD 功能： 在 Vcc 掉電情況下，接備用電源。 當單片機振蕩器工作時，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個機器周期的高電平，就可實現(xiàn)復位動作，使單片機回復到初始狀態(tài)（復位電路將在我的硬件設計中給出說明）。 EA/Vpp（ 31 腳） ： 內(nèi)外 ROM 選擇 /片內(nèi) EPROM 編程電源。 EA 功能：內(nèi)外 ROM 選擇端。當 EA 端保持低電平時，單片機訪問片內(nèi)程序存儲器 4KB（ MCS—52 子系列為 8KB）。若超出該范圍時，自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部程序存儲器的程序。當EA 端保持高電平時，無論片內(nèi)有無程序存儲器，均只訪問程序存儲器。 Vpp 功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯 片，在 EPROM 編程期間，施加編程電源 Vpp。 （ 4）： I/O 線 80C51 共有 4 個 8 位并行 I/O 端口： P0、 P P P3 口，共 32 個引腳。 P0 口（ 39 腳～ 32 腳）： ～ 統(tǒng)稱為 P0 口。當不接外部存儲器與不擴展 I/O 接口時，它可作為準雙向 8 位輸入 /輸出接口。當接有外部存儲器或擴展 I/O 接口時， P0 口為地址 /數(shù)據(jù)分時復用口。它分時提供 8 位地址總線和 8 位雙向數(shù)據(jù)總線。 對于片內(nèi)含 EPROM 的單片機，當 EPROM 編程時，從 P0 口輸入指令字節(jié)，而當檢驗程序時，則輸出指令字節(jié)。 P1 口（ 1 腳～ 8 腳） ： ～ 統(tǒng)稱為 P1 口，可作為準雙向 I/O 接口使用。 對于 MCS—52 子系列單片機， 和 還還有第 2 功能： 可用作定時器 /計數(shù)器 2 的計數(shù)脈沖輸入端 T2； 用作定時器 /計數(shù)器 2 的外部控制端 T2EX。 對 EPROM 編程和進行程序驗證時， P1 口接收輸入的低 8 位地址。 P2 口（ 21 腳～ 28 腳）： ～ 統(tǒng)稱為 P2 口，一般可作為準雙向 I/O 接口。當接有外部存儲器或擴展 I/O 接口且尋址范圍超過 256 個字節(jié)時， P2 口用于高 8 位地址總線送出高 8 位地址。 [11] 對于 EPROM 編程 和進行程序驗證時， P2 口接收輸入的高 8 位地址。 P3 口（ 10 腳～ 17 腳）： ～ 統(tǒng)稱為 P3 口。它為雙功能口，可以作為一般的準雙向 I/O 接口，也可以將每 1 位用于第 2 功能，而且 P3 口的每一條引腳均可獨立定義為第1 功能的輸入或第 2 功能。 P3 口的第 2 功能詳見表 41 16 表 41 引腳 第 2 功能 RXD(串行口輸入端 ) TXD（串行口輸出端） INT0（外部中斷 0 請求輸入端，低電平有效） INT1（外部中斷 1 請求輸入端，低電 平有效） T0（定時器 /計數(shù)器 0 計數(shù)脈沖輸入端） T1（定時器 /計數(shù)器 1 計數(shù)脈沖輸入端） WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號輸出端，低電平有效） RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀寫選通信號輸出端，低電平有效） 綜上所述， MCS—51 系列單片機的引腳作用可歸納為以下兩點： （ 1