遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)關(guān)量的采集課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p><b>　　電氣工程學(xué)院</b></p><p>　　二〇一六年月 至 二〇一六年月</p><p>　題 目遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)關(guān)量的采集</p><p>　專 業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化</p><p&g

2、t;　班 級(jí)</p><p>　學(xué) 號(hào)</p><p>　姓 名</p><p>　指導(dǎo)教師</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　注：1、發(fā)題日期為每學(xué)期第9周周一，完成日期根據(jù)實(shí)際情況填寫(xiě)（一般不超過(guò)進(jìn)度安排）。</p><

3、;p>　　2、頁(yè)面不夠可附加頁(yè)</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 課程設(shè)計(jì)要求1</p><p>　　1.1 課程設(shè)計(jì)目的1</p><p>　　1.2 課程設(shè)計(jì)任務(wù)要求1</p><p>　　1.3 課程設(shè)計(jì)主要任務(wù)1</p>

4、<p>　　第二章 硬件設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1 CPU的選擇及其外圍電路3</p><p>　　2.2 8位開(kāi)關(guān)量采集電路的設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.3 開(kāi)關(guān)量采集裝置設(shè)置5</p><p>　　2.3.1 開(kāi)關(guān)量采集板與CPU接口及端口地址分配5</p><p>　

5、　2.3.2 開(kāi)關(guān)量采集板與CPU主接口6</p><p>　　第三章 點(diǎn)表設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.1 遙測(cè)點(diǎn)表設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.2 遙信點(diǎn)表設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.3 遙控點(diǎn)表設(shè)計(jì)9</p><p>　　第四章 軟件設(shè)計(jì)10</p><p>

6、;　　4.1 開(kāi)入采集板主程序流程圖10</p><p>　　4.2 開(kāi)關(guān)量采集流程圖10</p><p>　　4.3 1ms中斷程序設(shè)計(jì)11</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)14</b></p><p><b>　　附錄15</b></p><p>　　

7、第一章 課程設(shè)計(jì)要求</p><p>　　1.1 課程設(shè)計(jì)目的</p><p>　　通過(guò)本課程設(shè)計(jì)，對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，基本原理進(jìn)行熟練掌握，通過(guò)完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提高學(xué)生運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、查閱設(shè)計(jì)手冊(cè)與資料的能力，并促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。</p><p>　　1.2 課程設(shè)計(jì)任務(wù)要求</p&g

8、t;<p>　?。?）主接線圖，開(kāi)關(guān)量采集板要求采集32路開(kāi)關(guān)量，通過(guò)通信接口與主板通信；</p><p>　?。?）繼電保護(hù)動(dòng)作遙信點(diǎn)表結(jié)合繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行制定。</p><p>　　1.3 課程設(shè)計(jì)主要任務(wù)</p><p><b>　　1. 硬件要求</b></p><p>　　（1）選擇CPU，

9、指出其外圍接口資源</p><p>　　（2）畫(huà)出8路開(kāi)關(guān)量的采集電路</p><p>　?。?）開(kāi)關(guān)量采集電路和CPU的接口</p><p>　　（4）給出端口地址分配</p><p>　?。?）開(kāi)關(guān)量采集板和主CPU之間的通信接口</p><p><b>　　2. 制定點(diǎn)表</b></p

10、><p>　　根據(jù)給定的主接線圖按照IEC61870-5-101規(guī)約制定點(diǎn)表</p><p>　?。?）遙測(cè)：主接線圖上所有需要采集的電量</p><p>　　（2）遙信：所有開(kāi)關(guān)的位置及非位置信號(hào)，保護(hù)裝置的動(dòng)作信號(hào)</p><p>　　（3）遙控：主接線圖上所有的電動(dòng)開(kāi)關(guān)的遙控編號(hào)，同時(shí)指明與遙信點(diǎn)號(hào)的關(guān)聯(lián)關(guān)系</p><

11、p><b>　　3. 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。?）開(kāi)入采集板的主程序流程圖</p><p>　　（2）開(kāi)關(guān)量采集流程圖</p><p>　?。?）完成1ms中斷程序設(shè)計(jì)(C語(yǔ)言)</p><p>　?。?）單雙號(hào)同學(xué)分別采用定時(shí)掃查和變位觸發(fā)模式</p><p><b&

12、gt;　　4.板書(shū)要求</b></p><p>　?。?）紙張大小A4,左側(cè)訂書(shū)機(jī)裝訂</p><p>　?。?）封面、任務(wù)書(shū)、電路圖必須打印，電路圖不能復(fù)印，電路圖右下角必須有自己的名字和學(xué)號(hào)</p><p>　?。?）學(xué)號(hào)為單號(hào)、雙號(hào)分別設(shè)計(jì)主接線圖左側(cè)、右側(cè)</p><p><b>　　第二章 硬件設(shè)計(jì)</

13、b></p><p>　　2.1 CPU的選擇及其外圍電路</p><p>　　考慮到所選用的CPU用于開(kāi)關(guān)量采集板的控制，它的主要任務(wù)是對(duì)開(kāi)關(guān)量采集過(guò)程以查詢方式進(jìn)行控制并將采集的數(shù)據(jù)傳送給主CPU，工作負(fù)擔(dān)比較輕，因而可以選用性能較低，價(jià)格較便宜的單片機(jī)來(lái)完成。故選用目前廣泛使用的51系列單片機(jī)。51系列單片機(jī)是一種8位的單片機(jī)，其性能已經(jīng)能滿足實(shí)際需要，其中DIP封裝形式的5

14、1單片機(jī)的引腳如圖2-1：</p><p>　　圖2-1 51系列單片機(jī)引腳圖</p><p>　　89C51單片機(jī)共有40個(gè)引腳，包含四個(gè)8位的I/O并行輸入輸出端口P0～P3，其中P0，P2口可以用于訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器的地址輸出，P0用于外部存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)輸入輸出。此外還有一對(duì)串行通信輸入、輸出端口，兩個(gè)外部中斷輸入端口，兩個(gè)定時(shí)器的計(jì)數(shù)脈沖輸入端口，以及外部存儲(chǔ)器讀脈沖和寫(xiě)脈沖輸出端口

15、，這些端口與P3端口共用引腳。其中P3口第二功能如表1所示。</p><p>　　表2-1 P3口引腳第二功能</p><p>　　2.2 8位開(kāi)關(guān)量采集電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　電路圖如圖2-2所示，圖中開(kāi)關(guān)S1～S8的開(kāi)合情況表示開(kāi)關(guān)量的開(kāi)合狀態(tài)，8路開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)經(jīng)過(guò)光耦隔離之后送入了51單片機(jī)P1口中。這樣的采集電路一共有四塊，每塊可實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)8位開(kāi)

16、關(guān)量的采集，總共實(shí)現(xiàn)對(duì)32位開(kāi)關(guān)量的實(shí)時(shí)采集。相應(yīng)的8路開(kāi)關(guān)采集電路如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 8位開(kāi)關(guān)量采集電路圖</p><p>　　2.3 開(kāi)關(guān)量采集裝置設(shè)置</p><p>　　2.3.1 開(kāi)關(guān)量采集板與CPU接口及端口地址分配</p><p>　　該開(kāi)關(guān)量采集電路由四塊8位的采集板構(gòu)成，能夠?qū)?2個(gè)開(kāi)關(guān)量

17、的狀態(tài)進(jìn)行采集。采集板的8個(gè)數(shù)據(jù)端口接到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線上，然后接入51單片機(jī)的P1輸入端口。經(jīng)過(guò)軟件程序識(shí)別，將對(duì)應(yīng)的的采集板采集到的數(shù)據(jù)傳送給主CPU。</p><p>　　各采集電路端口地址分配如下：</p><p><b>　　0#采集電路：1H</b></p><p><b>　　1#采集電路：2H</b><

18、/p><p><b>　　2#采集電路：3H</b></p><p><b>　　3#采集電路：4H</b></p><p>　　2.3.2 開(kāi)關(guān)量采集板與CPU主接口</p><p>　　當(dāng)開(kāi)關(guān)量采集板檢測(cè)到開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)發(fā)生變化之后，就會(huì)將變化的狀態(tài)傳遞給系統(tǒng)的主CPU，供其處理。這是通過(guò)采集板上的

19、CPU和主CPU通信完成的。而采集板和主CPU之間是通過(guò)RS-485串行總線進(jìn)行連接。其主從CPU系統(tǒng)框圖如圖2-3所示：</p><p>　　圖2-3 開(kāi)關(guān)量采集板與主CPU接口原理</p><p><b>　　第三章 點(diǎn)表設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 遙測(cè)點(diǎn)表設(shè)計(jì)</p><p>　　遙測(cè)：主接線

20、圖上所有需要采集的電壓、電流、功率。</p><p>　　3.2 遙信點(diǎn)表設(shè)計(jì)</p><p>　　遙信：所有開(kāi)關(guān)的位置及非位置信號(hào)。</p><p>　　3.3 遙控點(diǎn)表設(shè)計(jì)</p><p>　　遙控：主接線圖上所有的電動(dòng)開(kāi)關(guān)的遙控編號(hào)。</p><p><b>　　第四章 軟件設(shè)計(jì)</b>

21、;</p><p>　　4.1 開(kāi)入采集板主程序流程圖</p><p>　　當(dāng)采集板電路啟動(dòng)之后，首先要讀取各個(gè)開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)對(duì)變量進(jìn)行初始化。程序中用到了寄存期、計(jì)數(shù)器、等，要對(duì)它們初始化。然后等待主CPU召喚，當(dāng)主CPU發(fā)出信號(hào)進(jìn)行動(dòng)作。</p><p>　　主程序流程圖如下所示：</p><p>　　圖4-1 主程序流程圖</p

22、><p>　　4.2 開(kāi)關(guān)量采集流程圖</p><p>　　當(dāng)從主程序進(jìn)入YX變位處理程序后，首先設(shè)定定時(shí)器的工作狀態(tài)，然后進(jìn)入1mS的延時(shí)。當(dāng)1mS延時(shí)完成之后，消除干擾和抖動(dòng)的影響，之后再次對(duì)開(kāi)關(guān)量是否變位進(jìn)行確認(rèn)。如果確定變位，則將采集端口地址，時(shí)標(biāo)等信息傳遞給主CPU，然后退出變位處理程序，否則直接退出。</p><p>　　遙信變位處理程序流程圖如下：<

23、;/p><p>　　圖4-2 1ms中斷框圖結(jié)構(gòu)</p><p>　　4.3 1ms中斷程序設(shè)計(jì)</p><p>　　#include<reg51.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned

24、 int</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P1^0=1;</b></p><p><b>　　SM2=1;</b></p><p><b>　　...</

25、b></p><p><b>　　...</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　開(kāi)關(guān)量采集函數(shù)</b></p><p>　　void Collection()</p><p><b>　　{<

26、;/b></p><p>　　TMOD=0×01;</p><p>　　TH0=(65536-1000) / 256;</p><p>　　TL0=(65536-1000) % 256;</p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　ET0=

27、1;</b></p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　...</b></p><p><b>　　...</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b&

28、gt;　　1ms中斷函數(shù)</b></p><p>　　void T0_time() interrupt 1</p><p><b>　　{</b></p><p>　　int x1[7]={};</p><p>　　int x2[7]={0,0,0,0,0,0,0,0};</p><

29、p>　　int a1[7]={0,0,0,0,0,0,0,0};</p><p>　　int m[7]={0,0,0,0,0,0,0,0};</p><p>　　int i=0;j=0;</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p&

30、gt;<p>　　while(i<=7)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　x1=P1;</b></p><p>　　if(x2[i]==x1[i]) a[i]=0;</p><p><b>　　else</b></p

31、><p><b>　　{</b></p><p><b>　　m[i]++;</b></p><p>　　if(m[i]<10) return;</p><p>　　else a[i]=0;</p><p><b>　　}</b></p>

32、<p><b>　　}</b></p><p><b>　　if(i>=7)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(j=0;j<=7;j++)</p><p><b>　　{</b></

33、p><p>　　if(a[j]==1) x2[j]=x1[j];</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　}</b>&

34、lt;/p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 柳永智，劉曉川，《電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)》，中國(guó)電力出版社，2003</p><p>　　[2] 白馬衍，雷曉平，《單片計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用》，電子科技大學(xué)出版社，1998</p><