远动课程设计报告

1、 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）1. 硬件要求（1）选择CPU，指出其外围接口资源（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）u 分离器件方式u 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2. 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

2、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3. 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1. 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

3、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P0P3，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P3.010RXD（串行输入口）P3.111TXD（串行输出口）P3.212INT0（外部中断0）P3.313INT1（外部中断1）P3

4、.414T0（定时器0的计数输入）P3.515T1（定时器1的计数输入）P3.616WR（外部数据存储器写脉冲）P3.717RD（外部数据存储器读脉冲）2. 8路开关量的采集电路电路图如图2所示，图中开关S1S8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

5、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3. 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：FCH1#采集电路：FDH2#采集电路：FEH3#采集电路：FFH图3 CPU接口电路4. 开关量采集板与主CPU接口当开关

6、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：

7、1. 表2 遥测点表序号信息体地址信息点名称单位备注117501#进线电流IAA217521#进线电流IBA317521#进线电流ICA417531#系统有功kW517541#系统无功kVar617551#进线电压UABkV717561#进线电压UBCkV817571#进线电压UCAkV91758A相馈线电流IaA101759B相馈线电流IbA111760A相馈线电压UakV121761B相馈线电压UbkV13176210kV线路电流IaA14176310kV线路电流IbA15176410kV线路电流IcA16176510kV线路电压UabkV17176610KV线路电压UbckV181767

8、10kV线路电压UcakV19176810kV线路有功功率kW20176910kV线路无功功率kVar211770A相馈线有功功率kW221771A相馈线无功功率kVar231772B相馈线有功功率kW241773B相馈线无功功率kVar2517741#变轨回电流IRA2617751#变地回电流IGA271776*上行接触网电流A281777*下行接触网电流A2. 表3 遥信点表序号信息体地址信息点名称备注128001301电动隔离开关228011302隔离开关328021010接地刀闸428031011电动隔离开关528041012隔离开关628051012D接地刀闸728061013隔离开

9、关828071013D接地刀闸928091019电动隔离开关102810101断路器112405201A手车式断路器122406201B手车式断路器1324072001隔离开关1424082003隔离开关1524092031隔离开关1624102201隔离开关1724112203隔离开关182414214手车式断路器19241521B手车式断路器202416213手车式断路器212417261手车式断路器2224182132电动隔离开关2324192131电动隔离开关2424202131D接地刀闸2524212141电动隔离开关2624222141D接地刀闸2724232611隔离开关2823

10、461#主变差动2923471#主变轻瓦斯3023481#主变重瓦斯312389214电流速断322390214阻抗I段332391214阻抗II段342392214阻抗III段35239322B电流速断36239422B阻抗I段37239522B阻抗II段38239622B阻抗III段392397213电流速断402398213阻抗I段412399213阻抗II段422400213阻抗III段4324011#主变零序过流3. 表4 遥控点表序号信息体地址信息点名称备注1246571031电动隔离开关2246581011电动隔离开关3246591019接地刀闸424660101断路器52466

11、1201A手车式断路器624662201B手车式断路器724663214手车式断路器82466422B手车式断路器924665213手车式10246662132电动隔离开关11246672142电动隔离开关12246682131电动隔离开动隔离开关第四章 软件设计1. 采集板主程序流程图设计当采集板电路启动之后，首先因读取各个开关量的状态对变量进行初始化。然后从P2.1、P2.0端口输出00B，读取0#采集电路的状态，与之前获得的开关量电路状态进行比较。如果状态发生了变化，则进入YX变位处理程序对变化的状态进行处理。处理完成之后返回主程序，将P2.1、P2.0端口的输

12、出值加1.如果状态没有发生变化，则直接将P2.1、P2.0端口的输出值加1。如果P2.1、P2.0端口输出值小于等于11B，则直接读取下一块采集板开关量状态，否则将P2.1、P2.0端口输出值设为00B。由于别的其他原因，整个主程序退出运行。2. 开关量采集流程图当从主程序进入YX变位处理程序后，首先设定定时器的工作状态，然后进入1mS的延时。当1mS延时完成之后，消除干扰和抖动的影响后，再次对开关量是否变位进行确认。如果确定变位，则将采集端口地址，时标等信息传递给主CPU，然后退出变位处理程序，否则直接退出。3、1mS中断程序首先要将51定时器0的工作方式设定为方式1，然后将定时器0的两个初值存储器的值设定为FCH和17H，即计数为1000（设晶振的频率为12MHz），然后开启定时器，当计数溢出后进入后面的程序。程序设计如下图：#includes<reg51.h>#include<stdio.h>TMOD=0x01;TH0=0xfc; TL0=0x17;TR0=1;While(1)if(TF0=1)break;参考文献：1 钱清泉，电气化铁道微机监控技术，中国铁道出版社，2001年2 盛寿麟，电力系统远程监控原理