远动课程设计报告.doc

第一章 设计任务 根据电气主结线图的左半部分，完成一个32路开关量采集板的设计，设计任务包括硬件设计和软件设计两大部分。设计任务的具体要求如下： （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） （2）画出8路开关量的采集电路 （3）开关量采集电路和CPU的接口(3总线表达，选择下面一种方式） 分离器件方式 CPLD方式需要给出逻辑关系（原理图或语言都可以） （4）给出端口地址分配 （5）开关量采集板和主CPU之间的通信接口 制定点表 根据给定的主接线图按照IEC60870-5-101规约制定点表 （1）遥测：主接线图上所有需要采集的电量 （2）遥信：所有开关的位置及非位置信号，保护装置的动作信号 （3）遥控：主接线图上所有的电动开关的遥控编号，同时指明与遥信点号的关联关系 软件设计 （1）开入采集板的主程序流程图 （2）开关量采集流程图（1ms中断流程图，包括消抖、4个端口的采集判断、时标） （3）用C语言完成1ms中断程序设计 第二章 硬件设计 CPU选择 由于所选用的CPU用于开关量采集板的控制。该CPU的主要任务是对开关量采集过程以查询方式进行控制并将采集的数据传送给主CPU，工作负担比较轻，因而可以选用性能较低，价格较便宜的单片机来完成。故选用目前广泛使用的52系列单片机。52系列单片机是一种8位的单片机，其性能已经能满足实际需要，其中DIP封装形式的52单片机的引脚如图1： 图1 52系列单片机引脚图 52单片机共有40个引脚，包含四个8位的I/O并行输入输出端口P0～P3，其中P0，P2口可以用于访问外部存储器的地址输出，P0用于外部存储器的数据输入输出。此外还有一对串行通信输入、输出端口，两个外部中断输入端口，两个定时器的计数脉冲输入端口，以及外部存储器读脉冲和写脉冲输出端口，这些端口与P3端口共用引脚。其中P3口第二功能如表1所示。 表1 P3口引脚第二功能 位线 引脚号 第二功能 P3.0 10 RXD（串行输入口） P3.1 11 TXD（串行输出口） P3.2 12 INT0（外部中断0） P3.3 13 INT1（外部中断1） P3.4 14 T0（定时器0的计数输入） P3.5 15 T1（定时器1的计数输入） P3.6 16 WR（外部数据存储器写脉冲） P3.7 17 RD（外部数据存储器读脉冲） 8路开关量的采集电路 电路图如图2所示，图中开关S1～S8的开合情况表示开关量的状态，8路开关量的状态经过光耦隔离之后送入了8位寄存器74LS373的寄存器中，74LS的LE端子始终接入高电平，即当开关量的状态发生变化之后能够及时的将新的状态保存到74LS373的寄存器中。74LS373的8个输出端子接到了系统的数据总线之上，并且输入单片机的P1口。输出控制使能端子接到了74LS138的输出端子上，通过74LS138将地址译码后将四个8路采集电路采集到的开关状态放到数据总线上。 图2 8位开关量采集电路图 开关量采集板与CPU接口及端口地址分配 CPU接口原理如图3所示。 该开关量采集电路由四块8位的采集板构成，能够对32个开关量的状态进行采集。采集板的8个数据端口接到系统的数据总线上，然后接入52单片机的P1输入端口。P2的两个输出端口P2.1和P2.0作为地址信号的输出端口。地址信号经74LS138译码器译码之后输出片选信号，将制定的采集板采集到的数据传送给CPU。 各采集电路端口地址分配如下： 0#采集电路：FCH 1#采集电路：FDH 2#采集电路：FEH 3#采集电路：FFH 图3 CPU接口电路 开关量采集板与主CPU接口 当开关量采集板检测到开关量的状态发生变化之后，就会将变化的状态传递给系统的主CPU，供其处理。这是通过采集板上的CPU和主CPU通信完成的。而采集板和主CPU之间是通过RS-232C串行总线进行连接，因此将采集板连接到系统RS-232C串行总线之前还要进行逻辑电平的转换（如利用芯片MAX232）。其系统框图如图4所示： 图4 开关量采集板与主CPU接口原理图 第三章 遥测、要信、遥控点表 该点表是根据所给的某牵引变电所接线图的右半部分制定的。 （1）遥测：主接线图上所有需要采集的电量 （2）遥信：所有开关的位置及非位置信号，保护装置的动作信号 （3）遥控：主接线图上所有的电动开关的遥控编号 具体情况参见下面表格： 表2 遥测点表 序号 信息体地址 信息点名称 单位 备注 1 1750 1#进线电流IA A 2 1752 1#进线电流IB A 3 1752 1#进线电流IC A 4 1753 1#系统有功 kW 5 1754 1#系统无功 kVa