毕业设计论文电力电缆绝缘故障定点测试技术设计

1、07届 分类号：TM93 单位代码：10542 毕业论文电力电缆绝缘故障定点测试技术姓 名 学 号 年 级 2003 专 业 电气工程及其自动化 系（院） 物理系 指导教师 2007年03月19日目 录2电力电缆故障检测技术的原理 2.1、电缆故障的性质与分类 03 2.2、电缆故障探测的步骤 042.2.1、电缆故障的诊断 04222、电缆故障的测距 05223、电缆故障的定点 093 电力电缆故障检测仪的硬件结构 09 3.1、中心处理单元 10 3.2、键盘输入电路 13 3.3、液晶显示LCD 15 3.4、打印机串行口 18 3.5、脉冲发射电路 18 3.6、信号接收电路 19 3

2、.7、超高速数据采集电路 193.8、电源电路 204、电力电缆故障检测仪的软件结构 21 5 总结 23谢辞24附录 25参考文献 29摘 要随着电缆使用数量的增多及运行时间的延长，电缆的故障也越来越频繁。由于电缆线路的隐蔽性、个别运行单位的运行资料不完善以及测试设备的局限性等原因，使电缆故障的查找非常困难。如何合理地选择故障测试设备，准确、快速地查找电缆故障，缩短故障停电时间，就成了电缆运行人员非常关心且值得探讨和交流的焦点。本文针对这种现象，阐述了一个完整的电力电缆故障检测系统的硬件、软件设计过程，设计采用“单片机故障检测接口电路交互接口电路”模式，该系统能实时监测电缆故障、读取数据、数

3、据处理及报警等。从而通知运行人员及时处理，以保障运行安全，避免经济损失。关键词：电力电缆；故障检测；单片机ABSTRACTIncreases and running time lengthening along with the electric cable use quantity, the electric cable breakdown more and more is also frequent. Because cable line hiding, individual movement unit's movement material imperfect as well a

4、s test facility reason and so on limitation, cause the cable fault search to be extremely difficult. How to reasonably choose the failure test equipment, search the cable fault accurately and fastly, reduce the breakdown power cut time, became the electric cable movement personnel to care about also

5、 was worth to discuss and the exchange focal point extremely. This article in view of this kind of phenomenon, elaborates a complete power cable malfunction detection system hardware, the software design process, the design use "the monolithic integrated circuit - failure detection connection e

6、lectric circuit - interactive connection electric circuit" pattern, this system can real-time monitor the cable fault, reading the data, processing the data and reports to the police and so on. Thus the system notices the movement personnel to process promptly, by safeguards the movement securi

7、ty, avoids the economic loss.Key words：Power cable；Failure detection；Single Chip Microcomputer1.引言2 电力电缆故障检测技术的原理2.1、电缆故障的性质与分类电缆故障从形式上可分为串联与并联故障。串联故障指电缆一个或多个导体（包括铅、铝外皮）断开；通常在电缆至少一个导体断路之前，串联故障是不容易发现的。并联故障是导体对外皮或导体之间的绝缘下降，不能承受正常运行电压。实际的故障形式组合是很多的，导体断路往往是电缆故障电流过大而烧断的，这种故障一般伴有并联接地或相间绝缘下降的情况。实际发生的故障绝大部分

8、是单相对地绝缘下降故障。电缆故障点可用图1所示电路来等效。R代表绝缘电阻，G是击穿电压为V的击穿间隙，C代表局部分布电容，上述三个数值随不同的故障情况变化很大，并且互相之间并没有必然的联系。图1 电缆故障等效电路间隙击穿电压V的大小取决于放电通道的距离，电阻R的大小取决于电缆介质的碳化程度，而电容C的大小取决于故障点受潮的程度，数值很小，一般可以忽略。根据故障电阻与击穿间隙情况，电缆故障可分为开路、低阻、高阻与闪络性故障，如表1所示。表1 电缆故障性质的分类故障性质Rf间隙的击穿情况开路在直流或高压脉冲作用下击穿低阻小于10Z0Rf不是太低时，可用高压脉冲击穿高阻大于10Z0高压脉冲击穿闪络直

9、流或高压脉冲击穿说明：表中Z为电缆的波阻抗值，电力电缆波阻抗一般在10-40之间。以上分类的目的也是为了选择测试方法的方便，根据目前流行的故障测距技术，开路与低阻故障可用低压脉冲反射法，高阻故障要用冲击闪络法，而闪络性故障可用直流闪络法测试。2.2、电缆故障探测的步骤：电缆故障的探测一般要经过诊断、测距、定点三个步骤。2.2.1. 电缆故障的诊断所谓诊断电缆故障的性质，就是指确定：故障电阻是高阻还是低阻；是闪络还是封闭性故障；是接地、短路、断线，还是它们的混合；是单相、两相，还是三相故障。可以根据故障发生时出现的现象，初步判断故障的性质。例如，运行中的电缆发生故障时，若只是给了接地信号，则有可

10、能是单相接地的故障。继电保护过流继电器动作，出现跳闸现象，则此时可能发生了电缆两相或三相短路或接地故障，或者是发生了短路与接地混合故障。发生这些故障时，短路或接地电流烧断电缆将形成断线故障。但通过上述判断不能完全将故障的性质确定下来，还必须测量绝缘电阻和进行“导通试验”。测量绝缘电阻时，使用兆欧表(1千伏以下的电缆，用1000伏的兆欧表；1千伏以上的电缆，用2500伏的兆欧表)来测量电缆线芯之间和线芯对地的绝缘电阻；进行“导通试验”时，将电缆的末端三相短接，用万用表在电缆的首端测量芯线之间的电阻。现将一故障电缆的测量结果列于表2中，供参阅。根据表2所列绝缘电阻之测量结果，可以分析出此故障是两相

11、接地；根据“导通试验”结果，以确定三相电缆未发生断线。此故障点的状态，如图2所示。表2.绝缘电阻的测量与“导通试验”用兆欧表测量绝缘电阻（兆欧）用万用表做“导通试验”线芯间线芯与地末端三相短接测电阻AB 2500AE 2500AB0BC 8BE 5BC0CA 2500CE 3CA0图2.电缆线路故障状态图由于兆欧表分辨率比较差，当指示为零时，不能以为故障电阻就是零欧姆，要用万用表测量故障电阻的精确值，以确定故障是否是属于低阻的。2.2.2、电缆故障测距电缆故障测距，又叫粗测，在电缆的一端使用仪器确定故障距离，现场上常用的故障测距方法有古典电桥法与现代行波法。长期以来，涌现出了许多测量方法与仪器

12、，这些方法与仪器适用于不同故障情况，各有优缺点，这里就故障测距与定点方法简单地做一下评价和比较。电桥法重要缺点是不适用于高阻与闪络性故障，因为故障电阻很高的情况下，电桥里电流很小，一般灵敏度的仪表，很难探测，实际上电缆故障大部分属于高阻与闪络性故障；电桥法的另一缺点是需要知道电缆的准确长度等原始技术资料，当一条电缆线路内是由导体材料或截面不同的电缆组成时，还要进行换算，电桥法还不能测量三相短路或断路故障。所以这里不用电桥法。因为低压脉冲准确易用，结合高压发生器发射冲击闪络技术，在故障点起弧的瞬间通过内部装置触发发射一低压脉冲，此脉冲在故障点闪络处（电弧的电阻值很低）发生短路反射，并将波形记忆在

13、仪器中，电弧熄灭后，复发一正常的低压测量脉冲到电缆中，此低压脉冲在故障处（高阻）没有击穿产生通路，直接到达电缆末端，并在电缆末端发生开路反射，将两次低压脉冲波形进行对比，非常容易判断故障点（击穿点）位置，仪器可自动匹配，自动判断计算出故障点距离。二次脉冲法的出现，使得电缆高阻故障测试变得十分简单，成为最先进的测试方法。低压脉冲反射法低压脉冲反射法(以下简称低压脉冲法)用于测量电缆的低阻、短路与断路故障。据统计这类故障约占电缆故障的10%。低压脉冲法还可用于测量电缆的长度、电磁波在电缆中的传播速度，还可用于区分电缆的中间头、T型接头与终端头等。测试时向电缆注入一低压脉冲，该脉冲沿电缆传播到阻抗不

14、匹配点，如短路点、故障点、中间接头等，脉冲产生反射，回送到测量点被仪器记录下来（图3）。波形上发射脉冲与反射脉冲的时间差t，对应脉冲在测量点与阻抗不匹配点往返一次的时间，已知脉冲在电缆中的波速度V，则阻抗不匹配点距离，可由下式计算。L=V·t/2图3.低压脉冲反射原理图通过识别反射脉冲的极性，可以判定故障的性质。断路故障反射脉冲与发射脉冲极性相同，而短路故障的反射脉冲与发射脉冲极性相反。在不清楚电缆的波速度值的情况下，可用如下方法测量。如已知被测电缆的长度，根据发送脉冲与电缆终端反射脉冲之间的时间t，可推算出电缆中的波速度：V=2·L/t 下面介绍几种典型故障的脉冲反射波形

15、。(1)断路故障脉冲在断路点产生全反射，反射脉冲与发送脉冲同极性。图4.给出了断路故障脉冲反射波形。波形上第一个故障点反射脉冲之后，还有若干个相距仍然是故障距离的反射脉冲，这是由于脉冲在测量端与故障点之间多次来回反射的结果。图4.断路故障脉冲反射波形由于脉冲在电缆中传输存在损耗，脉冲幅值逐渐减小，并且波头上升变得愈来愈缓慢。实际上有用的是第一个反射脉冲，注意不要把后续反射脉冲误认为是其它故障点的反射脉冲。（2）短路故障脉冲在短路点产生全反射，反射脉冲与发送脉冲极性相反。图5给出了电缆短路故障脉冲反射波形。波形上第一个故障点反射脉冲之后的脉冲极性出现一正一负的交替变化，这是由于脉冲在故障点反射系

16、数为-1，而在测量端反射为正的缘故。图5.短路故障脉冲反射波形 现代微机化低压脉冲反射法仪器具有波形记忆功能，即以数字的形式把波形保存起来，同时，可以把最新测量波形与记忆波形同时显示。利用这一特点，操作人员可以通过比较电缆良好线芯与故障线芯脉冲反射波形的差异处，来寻找故障点，避免了理解复杂的脉冲反射波形的困难，故障点容易识别，灵敏度高。实际电力电缆三相均有故障的可能性很小，绝大部分情况下有良好的线芯存在，可方便地利用波形比较法，测量故障点。如图6所示。a.故障电缆b.良好导体的测量波形c.故障导体的测量波形 d.良好与故障导体测量波形相比较 图6.波形比较法测量单相对地故障2.2.3. 电缆故

17、障的定点电缆故障的精确定点比较常用的方法是冲击放电声测法及主要用于低阻故障定点的音频感应法。利用电力电缆故障检测仪可以方便，准确地检测出电缆故障点，下面就来介绍一下电力电缆故障检测仪的硬件结构。3. 电力电缆故障检测仪的硬件结构电力电缆故障检测仪的硬件结构如图7所示。该结构以中心处理单元为核心，由超高速数据采集电路、脉冲发射电路、信号接收电路、键盘输入、液晶显示、打印机及电源电路组成，下面分别对各部分做详细介绍。图7.电力电缆故障检测仪硬件框图3.1.中心处理单元中心处理单元的作用是：接收按键输入指令，执行相应的操作；从超高速数据采集单元取出记录的脉冲反射波形或故障点放电的脉冲电流数据进行处理

18、；把操作提示、判断结果与故障距离等信息，送到液晶显示器上显示；对整个系统自检、监控。图8.中心处理单元下面对MCS-51单片机各功能部件作以介绍：1) CPU(微处理器)MCS-51单片机中有1个8位的CPU，与通用的CPU基本相同，同样包括了运算器和控制器两大部分，只是增加了面向控制的处理功能，不仅可处理字节数据，还可以进行位变量的处理。例如，位处理、查表、状态检测、中断处理等。图9.MCS-51单片机的基本结构2）.数据存储器（RAM）片内为128M(52子系列的为256B),片外最多可外扩64KB.数据存储器用来存储单片机运行期间的工作变量比如脉冲反射波形的数据、运算的中间结果、数据暂存

19、和缓冲、标志位等。片内的128B的RAM，以高速RAM的形式集成在单片机内，可以加快单片机运行的速度，而且这种结构的RAM还可以降低功耗。微处理器从数据存贮器里读出或写入数据，写在里边的数据不能永久保持，电源一旦撤掉，数据便立即丢失。3）.程序存储器（ROM/EPROM）用来存储程序，如果片内只读存储器的容量不够，则需要用扩展片外只读存储器，片外最多可外扩至64KB.4).中断系统 具有5个中断源，2级中断优先权。5）.定时器/计数器片内有2个16位的定时器/计数器，具有4种工作方式。在单片机的应用中，往往需要精确的定时，或对外部事件进行计数，因而需在单片机内部设置定时器/计数器部件。6）.串

20、行口1个全双工的串行口，具有4种工作方式。可用来进行串行通信，扩展并行I/O口，甚至与多个单片机相连构成多机系统，从而使单片机的功能更强且应用更广。7）.P1口、P2口、P3口、P0口为4个并行8位I/O口。8）.时钟电路：产生微处理器工作所需要的节拍信号，它实际上是一方波信号发生电路。9）.输入/输出接口电路：微处理器是通过输入/输出接口电路与外部电路交换信息的。输入/输出接口电路主要用来控制脉冲发射、数据采集、数据读入、自动关机等。MCS-51系列单片机串行口主要由发送数据缓冲器、发送控制器、输出控制门、接收控制器、输入移位寄存器、接收数据缓冲器等组成。 图11是MCS-51系列单片机的引

21、脚图（40脚DIP封装）及总线结构图。其中有2条主电源引脚，2条外接晶体引脚，4条控制或与其他电源复用的引脚，32条I/O引脚。a.引脚图 b.引脚功能分类图10. MCS-51系列单片机的引脚及总线结构图3.2.键盘输入电路键盘输入电路是操作人员与仪器对话的输入口，当操作人员按下任一按键时，该电路产生相应的编码，送至微处理器，微处理器对该编码进行识别，执行所规定的指令，完成预定的功能。 图11. 矩阵式键盘接口电路本方案采用矩阵式键盘。确定矩阵式键盘上何键被按下通常采用 “行扫描法”，行扫描法又称为逐行（或列）扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法。具体的识别及编程方法如下所述：判断键盘中有

22、无键按下 将全部行线Y0-Y3置低电平，然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被按下，而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。若所有列线均为高电平，则键盘中无键按下。判断闭合键所在的位置 在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。8031单片机的P1口用作键盘I/O口，键盘的列线接到P1口的低4位，键盘的行线接到P1口的高4位。列线分别接有4个上拉电阻到正电

23、源+5V，并把列线设置为输入线，行线设置为输出线。4根行线和4根列线形成16个相交点。检测当前是否有键被按下。检测的方法是输出全“0”，读取的状态，若为全“1”，则无键闭合，否则有键闭合。为了去除键抖动，当检测到有键按下后，延时一段时间再做下一步的检测判断。若有键被按下，应识别出是哪一个键闭合。方法是对键盘的行线进行扫描。按下述4种组合依次输出 ：P1.7 1 1 1 0P1.6 1 1 0 1P1.5 1 0 1 1P1.4 0 1 1 1 在每组行输出时读取，若全为“1”，则表示为“0”这一行没有键闭合，否则有键闭合。由此得到闭合键的行值和列值，然后可采用计算法或查表法将闭合键的行值和列值

24、转换成所定义的键值为了保证键每闭合一次CPU仅作一次处理，必须去除键释放时的抖动。 是否初始化地址参数输出行扫描信号行扫描信号移位读入列信号返回按照行列计算键值查表得键码等待按键释放返回开始该列有键输入？四行扫描完？ 图12、键盘扫描程序的流程图键判断子程序和键处理子程序见附录13.3.液晶显示LCD33（1）液晶显示模块(LCD Module LCM)是一种将液晶显示器件、连接件、集成电路、PCQ线路板、背光源、结构件装配在一起的组件。主要分为数显液晶模块、点阵字符液晶模块、点阵图形液晶模块等。本系统设计时选用的是点阵图形液晶显示模块。点阵式图形液晶显示模块具有低功耗、低电压驱动、结构空间小

25、、有效、面积大、构造简单、成本低等优点，另外能显示各种字符、图形和汉字，因此点阵式液晶显示器得到了越来越广泛的应用。本系统采用LCM16032ZK点阵图形液晶模块，设计方案灵活，可移植性强，点阵式液晶显示模块主要包括点阵液晶显示控制器、液晶显示屏及相关的电路。LCM16032ZK的液晶屏幕为160x32点阵，显示内容10x2行，可显示两行，每行可显示10个汉字或20个字符。像素。. 55x0. 56mm2，点间距0. 04mm。采用ST7920控制器，芯片COB封装。字型ROM内含8192个16x16点中文字型和128个16x8半宽的字母符号字型。另外绘图显示画面提供一个64x256点的绘图区

26、域GDRAM:而目_内含CGRAM提供4组软件可编程的16x16点阵造字功能。可实现汉字、ASCII码、点阵图形的同屏显示。模块具有上/下/左/右移动当前显示屏幕及清除屏幕的命令，具有光标显示/闪烁控制命令及液晶睡眠/唤醒/关闭显示等命令。预留多种可灵活使用的控制线，如复位、串并选择、亮度调整等。电源操作范围宽，有3V或5V电压供用户选择，电流3V/1. 2mA, 5V/2mA,低功耗设计可满足产品的省电要求。同时与单片机等微控制器的接口界面灵活，可以有不同的模式，如并行8位/4位，串行3线/2线。系统中液晶显示模块采用8位数据、并行方式。模块的引脚说明见附录2。其中VCC为模块电压，在购买时

27、可以选择3V或5V; VR和VO两个引脚是液晶背光亮度调整端，之间须接可变电阻(5K S) );LEDA和LEDK为背光电压正端和负端，背光电压范围为4. 0-v4. 4V。主控制系统将配合(RS, RW, E, DB0- DB7)来完成数据传输动作，从而实现了字符、汉字、图形的同屏显示。LCM16032ZK与8155的并行接口如图14所示。图13、LCM16032ZK与8155的并行接口图33（2）工作原理点阵式LCD是通过对内部RAM写入不同的数据来显示字符或图形。内部RAM有三个，分别是显示RAM ( DDRAM )、绘图RAM ( GDRAM )和造字RAM(CGR AM)。液晶显示模

28、块LCM16032ZK提供一系列的操作命令，构成了指令系统。包括基本指令集和扩充指令集，通过功能设定的RE位来确定。RE=0，选择基本指令集动作;RE=1，选择扩充指令集动作。基本指令集主要完成诸如设定模块功能、DDRAM位址、CGRAM位址、显示状态、光标状态、读写RAM值、清除显示、读取忙标志等功能。扩充指令集主要包括待命、睡眠模式、反白显示及GDRAM地址设定等。在系统启动时要初始化液晶显示模块，初始化程序主要包括:清液晶显示屏、设置缓冲区的起始地址、设置显示模式，光标的形状及显示方式等。在LCM的初始化过程中，需要写入一系列的命令字。向LCD写入命令时，根据模块数据传输时序图，要求相应

29、的控制线RS=0, RW=0，当读写数据使能端有效(E=1)时，实现功能的设定。因此，将向LCD写入命令的程1字段设计为子程序，可以简化程序，方便多次写入命令字。写命令子程序传递参数为R7，用于存放不同命令的命令字，LCM初始化写命令子程序见附录。液晶显示模块内部带有字型ROM, LCD初始化后，通过查询字型码表便可以容易地实现16x8点阵半宽字型(英文、希腊、标点、数字等)和16x16点阵中文字型的显示。不同的字型码，用十区分半宽字型和中文字型。半宽字型的编码为02H-7FH，中文字型编码为AlAOH-F7FEH。在软件程序中，只需设定了DDRAM的位址和字型编码，就可实现在液晶显示屏上的任

30、意位置显示字符或中文字型。图形的显示同字型的显示一样，都是通过对RAM写入不同的数据来实现的。LCD屏幕上的每一个像素(点)与GDRAM绘图区域的一个二进制位一一对应，位为1开显示，位为0关显示。3.4.打印机串行口仪器将指令送到串行口电路，由其转变为串行数据逐位送到外部打印机，控制打印机工作，将液晶显示器上的信息打印出来。这里采用TpuP-40A/16智能打印机，其控制电路由单片机构成，在输入电路中有锁存器，在输出电路中有三态门控制。因此可以不通过I/O口直接与单片机应用系统的总线相接，即打印机的数据线可以以外部I/O口的形式与MCS-51系列单片机的P0口相连，如图15所示。TpuP-40

31、A/16A没有读、写信号线，只有一对握手线、BUSY，因此，用一根地址线（图中使用P2.7）来控制读、写信号选通和读取打印机的BUSY状态。 图14.TpuP-40A/16A与MCS-51单片机数据总线接口图15接口示例配套软件的空表打印程序,打印式样见附录2.3.5.脉冲发射电路图15. 脉冲发射电路该电路用于产生一个预定宽度的矩形脉冲，并通过耦合变压器发送到电缆上去。脉冲发射电路框图如图16所示 图16中定时器电路为一可预置数的减法计数器。例如，按要求微处理器向定时器预先置一个数，电路接收到微处理器发出启动发射的命令后，输出一个5V的电平，此时定时器在时钟信号控制下进行减法计数，即每来一个

32、时钟脉冲，定时计数器减1，经过几个脉冲后，计数器减到0，定时器输出一个0V的电平，这样就形成了具有一定宽度的5V矩形脉冲。根据测量范围的不同改变预置的数值，定时器就输出不同宽度的脉冲。定时器输出的5V的矩形脉冲，经过放大电路放大为30V的电压脉冲，施加到脉冲变压器T1上去，此时发送脉冲通过脉冲变压器T1的原边L1,在其副边L2、L3上产生大小相同极性相反的电压脉冲，分别加到被测线路和内部阻抗平衡电路，如内部平衡电路阻抗与被测电路波阻抗相近，则在发射脉冲的作用下，在L4、L5 上产生一个大小相近，极性相反的电流信号，L6收到的信号极弱，达到了压缩发射脉冲的目的。而当线路上反射脉冲到来时，在L3与

33、L5上产生的电压大小相等，方向相反，回路电压代数和为0，内部平衡电路不起作用，反射脉冲电压通过T2的线圈L4全部变换到L6上，加到信号接收电路上。3.6.信号接收电路用于接收并放大来自信号组合电路中线圈的信号，放大增益通过一旋钮调整。在脉冲电流工作方式下，来自线性电流耦合器的脉冲电流信号通过T2的线圈L4全部变换到图16中L6上；加到信号接收电路上去。3.7.超高速数据采集电路按照一定的频率对模拟信号进行取点抽样并将抽取的幅值转换成数字量存贮，记录脉冲反射或脉冲电流波形。设计独特的超高速100MHz数据采集电路，它不用CPU的干涉，自动完成脉冲反射波形的抽样、转换并暂存在一数据缓冲区内。在一次

34、波形记录完成后，CPU通过接口电路取出数据缓冲区内的脉冲反射或脉冲电流波形的数据，进行处理。A/D转换接口是数据采集系统前向通道中的一个重要环节.数据采集是模拟信号源中采集信号,并将之转换为数字信号送计算机的过程.因此,完成数据采集应具备下述基本部件:模拟多路转换开关和信号调节电路,采样/保持放大器,模拟/数字(A/D)转换器,通道控制电路.前向通道中,被测物理量经传感器转换成电信号,而每一种传感器都有与之配套的接口电路,接口电路再将这一电信号转换成电压信号.多路转换开关用来完成多路模拟信号的切换,信号调节则是将模拟微弱信号转换成能满足A/D转换器需要的电平信号.为了减少动态数据采集的孔径误差

35、,需要加入采样/保持电路.因此,数据采集电路的设计不仅仅限于是单纯A/D转换芯片的接口设计,还必须考虑到传感器到CPU的全过程.这里采用MC14433A/D转换器,MC14433是廉价型3(1/2)双积分A/D转换器,因其廉价,抗干扰性好,在一些非快速过程的前向通道中仍有着广泛的应用,转换速度约1-10次/s.MC14433上电后，即对外部模拟输入信号进行A/D转换，由于EOC与DU端相连，每次转换完毕都有相应的BCD码及相应的选通信号出现在Q0Q3和DS1DS3上。但8031开放CPU中断，允许中断申请，并置外部中断为边沿触发方式，因此，执行程序后，每次A/D转换结束时，都将把A/D转换结果

36、数据送入片内RAM中的2EH、2FH单元，该两单元均可位寻址。程序清单见附录3.3.8.电源电路图16. 电源电路电源由可充电镉镍电池组供给，它包含电压变换、充电、自动关机电路等，如图17所示。电压变换电路：用于产生仪器工作所需的+5V 、+30V、-12V电压，由相应的直流电压变换器件来完成。充电电路：由变压器把220V的交流电压变成15V电压，经整流滤波并通过恒流电路给电池组充电，用一发光二极管作为充电器的工作指示。自动关机电路：电池通过磁保持继电器的接点J与电路相连。正常的开机、关机由开/ 关键完成。磁保持继电器有使接点闭合与打开的两个线圈，开机时按动开/ 关键，电源通过阻容电路对接点闭

37、合线圈充电，使继电器接点J闭合，接通仪器电源。关机时再次按动开/ 关键，或者仪器在预定的15分种内没有任何按键操作，CPU发出一关机脉冲信号，经三极管放大，驱动继电器的接点打开线圈动作，使接点J断开，切断仪器电源。关机后，继电器将保持接点断开状态。4.电力电缆故障检测仪的软件结构电力电缆故障检测仪的软件程序如图18所示。该程序流程如下：图18.电力电缆故障检测仪软件程序框图1.开机复位编制好的程序是以一条条指令的形式固化于仪器的程序存储器ROM中的，开机复位，使CPU找到程序入口，执行第一条命令。复位时，还同时完成必要的集成电路芯片的初始电平设置。2.自检与初始化复位后，仪器要做的第一件事就是

38、自检，即对硬件电路进行检查，若发现错误则停止运行，自检无误后，便进行仪器的初始化工作。仪器中有可通过指令选择其功能的可编程集成电路，初始化就是按要求对这些芯片进行设置。初始化的另一个作用就是设定CPU工作中所应用的参数的初值。3.键操作仪器初始化完成后，便不断地查询键盘，等待键操作，当有键按下时，CPU便读进键码，执行相应的键功能。4.电池欠压检查及欠压关机当电池电压低于正常工作电压时，电池电压监测电路输出一高电平，该电平被CPU检查到后，在LCD上显示“电池欠压”信息。5.自动关机在仪器等待键操作时，不断检测自上次按键起时间是否已到十五分钟，若时间到，CPU则发出一关机脉冲，切断仪器电源，以

39、防忘记关机，造成仪器电池过放电。 电力电缆故障测距仪提供了记忆与比较功能，以供进行波形比较。在进行比较前必须先记录一个波形，在LCD上按“记忆”键时，显示“记忆？”提示符，根据读取的键值知道要存贮一个波形，再次按动“记忆”键时，CPU则把当前显示波形的数据送到记忆波形缓冲区内保存，当重新测得一波形后，按“比较”键，CPU便把新测得波形的数据与已存贮的数据同时送往LCD显示，并显示“比较”提示符。如再记忆新的波形，将冲掉原先的记忆波形缓冲区内的数据。它的一个重要特点就是能够处理脉冲电流波形，自动地在波形上定出两次光标的位置，并自动计算显示出故障距离。5总 结本文通过基于对电缆故障的定点分析，首先

40、分析了电缆故障测试的原理，然后又介绍了电缆故障测试的步骤及方法。而后又就低压脉冲法设计了一种电缆故障检测仪的。并详细介绍了其硬件结构及软件结构。这种检测仪可以有效的检测出电缆的故障，从而对故障进行定点分析。这不仅让我们对单片机有了进一步的认识，还启发我们利用单片机去设计一些仪器解决更多的电力系统中的故障。谢 辞在本论文完成之际首先要感谢指导老师霍建振的细心指导.从论文的选题、结构、设计、分析以及审稿都是霍老师的直接指导和参与下进行的，这些都对论文的完成起到了很大作用，让我受益匪浅。另外，霍老师踏踏实实做学问的态度更让我感触颇深。感谢大学四年曾对我执教的各位老师，是他们的谆谆教导让我获得了丰富的

41、知识，充实了我的大学生活，懂得了许多做人的道理。感谢物理系为我提供了一个良好的学习环境让我能够顺利完成学业，并走向新的人生起点.谨以此论文献给难忘的大学生活，希望它是一个结束，更是一个崭新的开始！附 录1键盘扫描程序如下：SCAN: MOV P1,#0FHMOV A,P1ANL A,#0FHCJNE A,#0FH,NEXT1 ；当前有键被按下SJMP NEXT3NEXT1: ACALL D20MS ；有键按下后，延时一段时间再做下一步的检测判断MOV A,#0EFHNEXT2: MOV R1,AMOV P1,AMOV A,P1ANL A,#0FHCJNE A,#0FH,KCODE;MOV A,

42、R1SETB CRLC AJC NEXT2NEXT3: MOV R0,#00H RETKCODE: MOV B,#0FBHNEXT4: RRC AINC BJC NEXT4MOV A,R1SWAP ANEXT5: RRC AINC BINC BINC BINC BJC NEXT5NEXT6: MOV A,P1ANL A,#0FHCJNE A,#0FH,NEXT6MOV R0,#0FFHRET 2.打印程序Date:XXXX年XX月XX日No1.程序清单如下: MOV DPTR,#7FFFH ;送打印机口地址 LP1: MOVX A,DPTR JB ACC 7,LP1 ;查询打印机BUSY MO

43、V R4, #ADREL1 ;ADREL1为表PRNTAB的表首偏移量 LP2: MOV A,R4 MOVC A,A+PC ;查代码串 MOVX DPTR,A ;代码输入打印机 LP3: MOVX A,DPTR ;查询打印机BUSY忙否 JB ACC 7,LP3 INC R4 ;偏移量加1 MOV A,R4 XRL A,#ADREL2 ;ADREL2为表PRNTAB的表尾偏移量 JNZ LP2 WT: SJMP WT ;等待结束 PRNTAB: DB 03H,02H,44H,61H,74H,65H,3AH,20H,20H,20H; DB 20H,8CH,20H,20H,3DH,20H,20H,8EH,08H,01H; DB 4EH,4FH,31B,2EH,20H,20H,20H,20H,0DH;3.A/D转换程序清单如下 初始化程序: INT1: SETB IT1 ;选择边沿触发方式 MOV IE,#10000100B ;CPU开中断,外部中断允许 外部中断服务程序: PINT1: MOV A,P1 JNB A