教学楼电力控制系统设计说明

1、教学楼电力控制系统设计目 录 摘要1 关键词11前言21.1设计意义21.2使用现状21.3单片机特点3 2电力监控保护的设计4 2.1电力线路保护系统构成相关硬件4 2.2电力线路监控保护系数采样与A/D转换电路42.2.1max471芯片介绍52.2.2max引脚功能62.2.3max471工作原理62.2.4max197芯片初步了解72.2.5max197芯片简介72.2.6特性和引脚功能与控制字简介7 2.3电力线路监控保护数据显示电路112.3.1max7219芯片简介112.3.2电力线路保护系统显示电路设计17 2.4电力线路保护键盘电路设计172.4.1电路设计172.4.2功

2、能介绍17 2.5电力线路保护系统开关量输出控制电路设计192.5.1开关量输入控制电路192.5.2功能介绍20 2.6电力线路保护单片机电源设计21 3电力线路保护系统软件设计22 3.1单片机C51语言的简介22 3.2电力线路保护系统单片机软件总体设计23 3.3T0中断服务程序设计243.3.1T0中断服务程序设计原理243.3.2T0服务程序C语言代码25 3.4INT1中断服务程序设计313.4.1INT中断服务程序设计原理313.4.2INT中断服务程序设计C语言代码31 3.5MAIN主程序设计363.5.1 MAIN主程序设计原理363.5.2MAIN主程序C语言代码373

3、.6串行接受与发送程序设计463.6.1串行接受与发送程序设计原理463.6.2串行接收与发送程序C语言代码474结果分析495结论与总结49参考文献50致50教学楼电力系统监控系统摘 要：本文介绍了用单片机实现电力线路监控保护系统中单片机部分连接电路与程序设计。基于AT89C51单片机，参看各芯片厂商的技术手册，详细介绍了各个功能模块的硬件电路。硬件部分由信号采集处理，线路状态输入、控制，工作电流显示，按键处理，电源处理等环节组成。根据两采样积值算法要求，软件部分用定时中断对电流数据采集。程序包初始化，按键处理，数据采集，信号控制，数据显示等部分组成，还设计了串行通信接口程序，方便与上位机交

4、换数据，以此来实现教学楼的的电力监控保护。关键词：电力线路保护；单片机；电流速断保护THEBUILDINGPOWERSYSTEMMONITORINGAbstract：Power line protection with microcomputer are introduced in this connection parts of MCU system circuit and program design，Based on AT89C51。See the chip vendor's technical manual, detailed introduces the hardware c

5、ircuit of each function module。Hardware part consists of signal acquisition processing, circuit state input, control, working current, according to the key processing, power handling of such links. According to the two sampling value algorithms require, software part use timer interrupt the current

6、data acquisition. Package initialization, key processing, data acquisition, signal control, data display and other parts, designed the serial communication interface program, easy to exchange data with PC.Key words：Line protection；singlechip; current quick break protection1 前言1.1 设计意义电力是现代工业生产、民用住宅与

7、企事业单位的主要能源和动力同时呢也是现代文明的物质基础。没有电力，就没有我国国民经济的现代化。众所周知现代化社会的信息化和网络化都是建立在电气化的基础之上的。另外，随着国家对教育事业的关注和加大投入，各地教学楼的建设也随之增加，相应的对学校的基础设施建设特别是电力设施将提出更大的挑战。因此做好供配电工作对于保证正常学习、工作、生活将有特别重要的意义。单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器 常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计

8、算机（最小系统），和计算机相比，单片机缺少了外围设备等。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。它最早是被用在工业控制领域。由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由仅有CPU的专用处理器芯片发展而来1，单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机

9、在工作。汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的综合，甚至比人类的数量还要多。因此单片机地研究前景比较广阔通过这次毕业设计复习和巩固书本上所学到的知识，加强理论与实际相结合的能力，在完成设计的过程中锻炼搜索和遴选有用资料的能力，并通过逐步的完善设计容提升自己发现问题、解决问题和所学知识的综合应用能力，为今后的工作打好基础。单片机控制电力线路保护由于具有功能强，维护调试方便等一系列优点，易于管理所以非常受到大众的欢迎，教学楼经常出现无人值守的情况，所以，借重与单片机的应用于管理提高了效率，节约了时间，值得广泛应用

10、。1.2 使用现状单片机由仅有CPU的专用处理器芯片发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的8080是最早按照这种思想设计出的处理器，当时的单片机都是8位或4位的2。其中最成功的是INTEL的8031，此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。尽管2000年以后ARM已经发展出了32位的主频超过300M的高端单片机，直到现在基于8031的单片机还在广泛的使用。在很多方面单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了广泛的应用。事实

11、上单片机是世界上数量最多处理器，随着单片机家族的发展壮大，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。现代人类生活中所用的几乎每件有电子器件的产品中都会集成有单片机。手机、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以与鼠标等电子产品中都含有单片机。在70年代中后期，出现了比较完善的单片机样机，并投入到电力系统中试运行3。80年代，单片机保护在硬件结构和软件技术方面日渐成熟。90年代，电力系统在继电保护技术发展到了单片机保护时代，它是继电保护技术发展的第四代。随着单片机保护装置的研究，在单片机保护软件，算法方面也取得了很多理论成果，在实际中用用很广泛。1.3 单片机的特点目前单片机的结构特征是将组成计算机的基

12、本部件集成在一块晶体芯片上，构成一台功能独特的、完整的单片微型计算机，他的组成情况如下：1）中央处理器 单片机中中央处理器 CPU 和通用微处理器基本一样，由运算器以与控制器组成，另外增设了“面向控制”处理功能，如位处理、查表、多种跳转、乘除法运算、状态检测、中断处理等，增强实时性。2）存储器 单片机的存储空间有两种基本的结构。一种是普林斯顿结构（Princeton），将程序和数据合用一个存储器空间即 ROM 和 RAM 的地址同在一个空间里分配不同的地址。CPU访问存储器时，一个地址对应惟一一个存储单元，可以是 ROM，也可以是 RAM，用同类的访问指令。另一种是将程序存储器和数据存储器截然

13、分开，分别寻址的结构，称是哈佛（Harvard）结构。CPU 用不同的指令访问不同的存储器空间。由于单片机实际应用中“面向控制”的特点，一般需要较大的程序存储器。目前，包括 MCS-51 和 80C51 系列的单片机均采用程序存储器和数据存储器截然分开的结构。 3）并行I/O口单片机突出控制的功能，提供了数量多的功能强的使用灵活的并行I/O口。使用上不仅可灵活地选择输入输出，还可作为系统总线以与控制信号线，从而为扩展外部存储器和 I/O 接口提供方便。 4）串行I/O口高速的八位单片机都可提供全双工串行I/O口，因而能和某些终端设备进行串行通信，或者和一些特殊功能的器件相互连接。 5）定时器/

14、计数器 在实际的应用时候，单片机往往需要精确地定时，或者需对外部事件进行计数，因此在单片机部设置了定时器/计数器电路，通过中断，实现定时/计数的自动处理。单片机的优点：1）有优异的性能价格比2）集成程度高，体积小，可靠性好。单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。3） 控制功能强。有丰富的指令，I/O的逻辑操作以与位处理功能。4） 低功耗，低电

15、压，方便携带5） 单片机系统扩展系统配置比较规，典型，容易构成应用系统2 电力监控保护系统的设计2.1 电力线路监控保护系统总体方案目前典型的微机保护系统包括：数据采集系统，微机系统，开关量输入/输出系统三部分组成。为了实现电力线路监控以达到保护的目的，这个系统可以分为两个项目进行设计，强电电路设计；单片机控制电路设计。方案一：采用双cpu的电力监控设计以DSP作为从机4，实现对采集进来的电压、电流信号，数字滤波、谐波分析和其它相关参数的计算。方案二：基于51单片机的电力线路监控。由于方案一设计复杂造价较高需要耗费的时间比较长但是达到的电力监控的效果和方案二一样，所以优先选择方案一。接口规定如

16、下：a，电力线路监控保护可以实现10KV两线路保护。b，线路监控正常时，输入信号约为2.5-3.5V电压。c，系统提供了两线路6通道数据采集,A,C相左保护电流检测相，B相为工作电流检测相。d，开关量输入在正常情况工作时候为高电平信号约+5Ve，控制信号输出在电路正常情况工作时候为低电平信号0V2.2 电力监控构成硬件模块介绍与A/D转换电路电路监控由显示模块，控制模块，光耦隔离模块，保护装置，键盘控制模块和数据采集模块组成。数据采集通过max471芯片是电流信号变成电压信号，控制模块由51单片机实现，采样数据通过max197芯片实现A/D转换传输到51单片机，模数转换芯片使用的max7219

17、芯片来实现显示功能，键盘模块光耦隔离都采用典型的电路模式。以下是电力线路监控示意图图1 电力线路监控保护系统示意图Figure1 Power line monitoring protection system schematic diagramline1 line2键盘开关编程选择电路复位正常指示灯加1按键微机复位减1按键跳闸指示灯 图2 系统控制面板Figure2 System control panel因为先要将电流信号转化为电压信号然后才能进行A/D转换。常用的方法就是在电路里面加入一个精密电阻，由此将电流信号转化为电压信号5。利用这种方法可以使得测量简单方便的进行，但是在电流很小的时候

18、，电阻上的电压值会比较小，从而影响测量的准确度，所以选择合适的阻值是一件很关键的事情不能忽视，另外，所得的电流检测信号只有通过放大以后才能进入电路中的比较器。2.2.1MAX471芯片2.2.2 max471引脚功能 图3Max471引脚Figure3 Max471 pinout基本功能：1）SHDN:为关闭信号。正常操作时接地2）RS+：信号输入端。3）RS：信号输出端4）GND:为接地端或电源负极端。5）SIGN:集电极开路的逻辑输出。6）OUT：为电流输出端，该电流的大小正比于流过线路的电流。2.2.3MAX471工作原理Max471的工作原理如图2所示。方框的芯片是该芯片的部结构6。图

19、4max471工作原理图Figure4 Max471 working principle diagram简介：A1，A2是两个差动运算放大器，构成差动输入，这样可以增强抗干扰能力，提高电流线号的准确度；Q1，Q2是两个三极管；COMP是比较器；Resense是电流采样电阻，RG1和RG2为增益电阻。max471电路连接图5 电路连接图Figure5 The circuit connection diagram假定电流是从左向右流过采样电阻Resense，通过一电阻接地。A1工作时候，产生电流Iout从Q1的发射极流出，而此时运放A2上截止的没有电流从Q2流出7。A1的负输入端信号为Vpower

20、=Iload*Rsense，经过计算，电压电流的比例由以下给出：P=Vout/Iload=Rsense*Rout/RG1根据上面的公式Rsense较小时，通过Rout把比例设置一个合适的值。2.2.4 MAX197芯片初步了解2.2.5 MAX197芯片简介是美国MAXIM公司的新产品，是多量程(±10V，±5V，010V，05V)8通道12位高精度A/D转换器。它采用逐次逼近的工作方式，有标准微机接口。三态数据I/O用做8位数据总线，数据总线的时序与大多数通用的微处理器兼容。全部的逻辑输入和输出与TTLCMOS电平兼容。新型的AD转换器芯片MAX197与一般A/D转换器芯

21、片相比来看具有极好的性能价格比，仅需单一的5V供电，而且外围电路简单，可大大的简化电路设计。max197用在数据采集系统中，A/D转换的速度和精度又决定了其采集系统的速度以与精度。MAX197是Maxim公司推出的具有十二位测量精度的高速A/D转换芯片，只需要单一的电源供电，且转换时间很非常短(6us)，具有八路输入通道，还提供了标准的并行接口即8位三态数据I/O口，它还可以和大部分单片机直接接口，使用十分的方便。2.2.6 特性和引脚功能与控制字简介1）特性a.12位分辨率，1/2LSB线形度；b.单+5V供电；c.软件可编程选择输入量程： 10V， 5V，0+5V，0+10V；d.输入多路

22、选择器保护： 16.5Ve.8路模拟输入通道；f.6us转换时间，100kSPS采样速度；g./外部采集控制；h.部4.096V或外部参考电压；i.两种掉电模式；j.部或外部时钟。2)引脚功能介绍MAX197具有四种不同封装：DIP28和宽SO，SSOP和瓷SB封装8。a脚（CLK）：时钟输入。外部时钟输入时，由此引脚输入电平与TTL或CMOS兼容的时钟。部时钟模式时，该脚与地之间接一电容，以确定部时钟频率，当f=1.56MHz时，外接电容的典型值CCLK=100PF。b脚片选线，低电平有效。c脚当 为低电平时，在部采集模式下， 的上升沿将锁存数据，并启动一次采集和一次转换周期；在外部采集模式

23、下， 的第一个上升沿启动采集，第二个上升沿结束采集，并启动转换周期。d脚当 为低电平时， 得下降沿将允许读取数据总线上的数据。e脚（HBEN）用于切换12位转换结果。此脚为高电平时数据总线上的数据为高4位，此脚为低电平时数据总上的数据为低8位。下图为引脚。图6Max197 引脚Figure6 Max197 pinout1 CLK：是时钟输入。在部时钟模式下,该引脚接一100pF的电容可获得1. 56MHz部时钟。 2 CS：是片选信号,低电平有效的。 3 WR：当CS为低电平时刻,在部时钟模式下,WR的上升沿将锁存设置并开始一个自动采集和转换周期,在外部时钟模式下,WR处第一个上升沿开始采集,

24、第二个上升沿结束采集并进入转换周期经过就是这样。4 RD：当CS为低电平时,RD 上的下降沿使数据处于数据总线上就可以被读取。5 HBEN用于12 位转换结果的多路复用。当 HBEN为低电平时可读取结果的高 4 位,当为高电平时,可读取结果的低8位9。6 SHDN 设置电源关闭模式。 7 - 14 D0 - D11 三态数字 I/ O端口 15 AGND模拟信号地。16 - 23 CH0 - CH7模拟信号输入通道。24 INT 当转换结束且数据可被访问时为低电平。25 REFADJ带宽基准电压调整引脚。当 REF 引脚使用外部基准电压时直接接 VDD , 否则旁路一0. 01 F的电容。26

25、 REF基准缓存输出和缓存输入引脚。在用部基准电压时,基准缓存输出一4. 096V的名义电压,并可通过 REFADJ 引脚调整。在用外部基准电压时,则通过 REFADJ 直接接VDD使基准缓存无效 27 VDD + 5V的电源。 28 DGND 数字信号地端。3）控制字简介MAX197芯片与其它A/D芯片不同的之处在于它的很多硬件的功能都是利用部控制字来完成的，比如通道选择、模拟信号量程、极性等，它可分为部采样模式和外部采样模式，采样模式由控制寄存器的D5位决定9。在部采样控制模式(控制位置0)中，由写脉冲启动采样间隔，经过瞬间的采样间隔(芯片时钟为2MHz时，为3ms)，即开始A/D转换。在

26、外部采样模式(D5=1)中，由两个写脉冲分别控制采样和A/D转换。在第一个写脉冲出现时，写入ACQMOD为1，开始采样间隔。在第二个写脉冲出现时，写入控制字ACQMOD为0，MAX197停止采样，开始A/D转换。这两个写脉冲之间的时间间隔为一次采样时间。当一次转换结束后，MAX197相应的INT引脚置低电平，通知处理器可以读取转换结果10。表1 Max197的控制字Table1 Control-byte-FormatD7D6D5D4D3D2D1DO(LSB)PD1PD0ACQMODRNGBIPA2A1A0表2时钟和功耗的模式设置Table2 The clock and power mode s

27、ettingsPD1PD0 说明00 正常模式，外部时钟模式01 正常模式，部时钟模式10 后备低功耗模式，不影响时钟模式01 低功耗模式，不影响时钟模式说明：ACQMOD:0是部控制采集，1是外部控制采集。 RNG位是选择输入端的满量程电压围，BIP位选择单极性和双极性式 表3 RNG,BIP设置Table3 RNG,BIP setting upBIPRNGINPUTRANGE000 to 5010 to 1010-5，+511-5，+5A2，A1，A0:用于选择多路输入输出地址，所以A1，A0，A2表4 通道设置Table4Channel settingsA2A1A0CH0CH1CH2CH

28、3CH4CH5CH6CH7000001011000100101111表5数据的输出格式Table5 Data outputPIN HBEN=LOW HBEN=HIGHD0B0(LSB)B8D1B1B9D2B2B10D3B3B11(MSB)D4B4B11(bip=1)/0(bip=0)D5B5B11(bip=1) /0(bip=0)D6B6B11(bip=1) /0(bip=0)D7B7B11(bip=1) /0(bip=0)图7Max197连接电路图Figure7 Max197 connection diagram2.3 电力线路监控保护数据显示电路2.3.1MAX7219芯片简介MAX721

29、9芯片是一种集成化的串行输入输出共阴极显示驱动器,它用来连接微处理器与8位数字的7段数字LED显示，同样也可以连接条线图显示器或者64个独立的LED11。包括一个片上的B型BCD编码器、多路扫描回路，段字驱动器，此外还有一个8*8的静态RAM用来存储每一个数据。 但是只有一个外部寄存器用来设置各个LED的段电流。它有一个方便的四线串行接口可以联接所有通用的微处理器。其中每个数据可以寻址在更新时不需要改写所有的显示。MAX7219允许用户对每一个数据选择编码或者不编码 ，这个设备包含一个150A的低功耗关闭模式，模拟数字亮度控制，一个扫描限制寄存器保证用户显示1-8位数据，拥有一个让所有LED发

30、光的检测模式。这个芯片以三线串行接口与单片机连接其接口的传输速率可达10 MHz有独立的发光二极管段控制译码和非译码两种显示方式可选数字、模拟两种亮度控制方式可以级联使用采用了1片MAX7219便可以完成8位数码管的显示驱动任务。1 MAX7219的原理 DIN为串行数据输入端当CLK为上升沿时数据载入16位部移位寄存器CLK为串行时钟输入端最大工作频率为10 MHzMAX7219的三线串行接口命令和数据组成16位字串从DOUT引脚输出当每一个CLK脉冲上升沿到来时串行数据从DIN引脚进入MAX7219部移位寄存器最先收到的就是高位12。但是在第16个CLK上升沿LOAD引脚若变为高电平则数据

31、就会被锁存到部寄存器中再过半个脉冲数据在CLK下降沿从DOUT引脚输出的。LOAD为片选端当LOAD为低电平时该器件接收来自DIN的数据接收完毕后LOAD返回高电平时接收的数据将锁定DIG0DIG7为吸收显示器共阴极电流的位驱动线其最大值可达500mA在关闭状态时输出VSEGASEGG和DP为驱动显示器7段与小数点的输出电流约是40mA可软件调整关闭状态时接入GNDDOUT为串行数据输出端通常可直接接入下一片MAX7219的DIN端使多片MAX7219级联以便可以驱动更多的LED。 MAX7219有14个可寻址命令寄存器其中8个是位驱动寄存器6个是状态寄存器它提供了段选码和BCD解码两种方式。

32、当解码方式的寄存器数据位都设为1时为BCD解码方式当其都设为0时为段选码方式。工作在解码方式时LED可显示数字09与“-”“EFHLP”等字符和空显示。写寄存器时只要在对应数据位的低4位写入“0H”“FH”即可与数据位的高4位无关。按数据位的最高位设定小数点状态则置1点亮小数点否则为0。段选码方式是通过将数码管对应数据位写“1”来使该段点亮的。 MAX7219还有6个状态寄存器。通过亮度寄存器控制LED的亮度该软件亮度控制可替代硬件限流亮度控制。扫描限制寄存器用于控制扫描频率。停机寄存器控制MAX7219的工作状态当该寄存器的数据格式为“×0”时进入关闭状态但可接受测试控制寄存器控制

33、当该寄存器的数据格式为“×1”时进入正常工作状态。若显示测试寄存器为“×0”时则显示驱动器进入正常工作状态若显示测试寄存器为“×1”时则显示驱动器进入测试状态。此时LED应处于全亮状态。空操作寄存器用于MAX7219串联时只改变MAX7219驱动的某个LED但不改变其他显示区。MAX7219初始化和LED显示时在对MAX7219的每一个寄存器传送数值时都要调用一次显示子程序因此应与时使SPI的复位位清零以保证新的发送正常。当每一次寄存器接收数值后都要取消MAX7219片选以锁存接收到的数值。1）功能特点a有 10MHz连续串行口 b 独有立的LED段控制 c 数字

34、有的译码与非译码选择 d 有150A的低功耗关闭模式 e 配置了亮度的数字和模拟控制 f 有高电压中断显示 g 有共阴极LED显示驱动 h 有限制回转电流的段驱动来减少EMI（MAX7221） i 有SPI, QSPI, MICROWIRE串行接口（MAX7221） g 有24脚的 DIP和 SO 封装2)管脚名称功能 1 DIN 串行数据输入端口在时钟上升沿时候数据被载入部的16位寄存器。2,3,5-8,10,11 DIG 0DIG7 八个数据驱动线路置显示器为共阴极为低电平12。关闭时7219此管脚会输出高电平，7221会呈现高阻抗。 4,9 GND 地线，同时接地12 LOAD载入数据，

35、连续数据后16位在LOAD端的上升沿时被锁定。 CS (MAX7221) 片选端。该端为低电平时串行数据被载入移位寄存器。连续数据的后16位在cs端的上升沿时会被锁定。13 CLK 时钟序列输入端。最大速率是10MHz.在时钟的上升沿，数据移入部移位寄存器，下降沿时侯数据从DOUT端输出。 14-17,20-23 SEG 7 段和小数点的驱动，为显示器提供出电流。当一个段驱动关闭时，7219的此端呈低电平，7221会呈现高阻抗。18 SET 通过一个电阻连接到VDD 提高段电流。 19 V+正极电压输入，+5V 。24 DOUT 串行数据输出端口，从DIN输入的数据在16.5个时钟周期后在此端

36、有显著的效果。当使用多个MAX7219时用此端会方便扩展。MAX7219同样允许用户对每一个数据选择编码或者不编码。 整个设备包含一个150A的低功耗关闭模式，模拟和数字亮度控制，一个扫描限制寄存器允许用户显示1-8位数据，还有一个让所有LED发光的检测模式。图8 Max7219的引脚Figure8 Max7219 pinout3)串行数据格式，译码方式寄存器，部寄存器地址，亮度寄存器展示表6 串行数据格式Table6 Serial data formatD15D14D13D12D11D10D9D8D7D6D5D4D3D2D1D0XXXX地 址 数据位串行数据发送16位为一帧，在这十六位中其中

37、十二位到十五位是可以任意的，而部寄存器的地址是第八位到第十一位，从零位到七位是寄存器数据。 表7 译码方式寄存器Table7 Decoding way to registerD7D6D5D4D3D2D1D0代码000000000x00000000000x01000011110x0F111111110xFF从上面的表格中可以知道寄存器中每一位和一个数字位相对应，如果是逻辑高电平那么就选择B译码14。要是逻辑低电平就选择旁路译码器。变量译码和显示译码两类，变量译码一般是一种较少输入变为较多输出的器件，一般分为2n译码和8421BCD码两类。表8 亮度寄存器Table8 Brightness reg

38、ister占空比 D7D6D5D4D3D2D1D0代码1/32XXXX00000xX03/32XXXX00010xX15/32XXXX00100xX27/32XXXX00110xX39/32XXXX01000xX411/32XXXX01010xX513/32XXXX01100xX615/32XXXX01110xX717/32XXXX10000xX819/32XXXX10010xX921/32XXXX10100xXA23/32XXXX10110xXB25/32XXXX11000xXC27/32XXXX11010xXD29/32XXXX11100xXE31/32XXXX11110xXF该芯片可以采

39、用V+和ISET之间所接外部电阻Rset不控制显示亮度，从驱动器那里的峰值电流通常为进入ISET电流的100倍，Rset既可以作为固定电阻也可以作为可变电阻使用13。表9停机寄存器Table9 Downtime register工作方式D7D6D5D4D3D2D1D0代码停机XXXXXXX0xOH正常XXXXXXX1Xoh停机状态的时候，扫描振荡器会停止工作，所有的断电流源会被拉到地，同时所有的位驱动会被拉到V+这个时候LED灯会不显示的。晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位

40、，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。图9 Max7219不译码模式数据位时序图Figure9 Max7219Don't decode schema data a sequence diagram表10 测试寄存器Table9 test register工作方式D7D6D5D4D3D2D1D0代码正常XXXXXXX0Xoh测试XXXXXXX1Xoh显示测试寄存器通常有两种工作方式：包括正常和显示测试，在显示测试下的8位数字扫描中的占空比为1/32，它是通过控制寄存器的控制字来接通LED灯显示器的。2.3.2 电力监控线路保护系

41、统显示电路设计下图所示采用的是AT89C51单片机与MAX7219的接口电路图示，把单片机的P1.0连接到max7219的DIN端口，然后P1.1连接到CLK端口14。图10 Max7219应用电路Figure10 Max7219application circuit2.4 电力线路保护系统键盘电路设计2.4.1 电路设计键盘电路如下面的图示2.4.2 功能介绍P20-P24：接上拉电阻4.7K，通过S0-S4接到地。INT0，INT1：键盘中断输入。S2：键盘总允许开关S3：功能选择键盘。S4：数值加1键。S5：数值减1键。S6：电力线路自动合闸开关。键盘电路是典型的电路，它的部功能以与各个

42、方面的衔接故障分析处理等等都已经被前辈研究的非常透彻，所以我们只负责应用就可以。键盘总允许开关，功能选择键盘，数值加1键，数值减1键，电力线路自动合闸开关这些基本按键接口都已经标注。CPU读取位於程式记忆体ROM或EPROM程式码，经过计算与处理后，将结果送至各 个暂存器或输出入埠上，并且接受部和外部的中断信号， 然后执行中断服务程式。只要电源加入且震荡器开始动作 后，CPU 就会开始不停的动作。 MCS-51系列单晶片，8051/8751提供部4096Bytes4Kbytes的程式记忆区，专供程式储存指令码的地方。CPU 所执行的 程式指令，即是到这里来提取。8052 提供部 8192Byt

43、es8Kbytes的程式记忆区，而8031 则不提供此方块。 若有部程式记忆区时，CPU 可以选择执行的程式指令，是 由部的程式区提取或由外部的程式区提取。程式区的 容，只能读出但不能写入15。 MCS-51 系列中的8051/8031 与8751 单晶片都提供有128 个Bytes 的可读/写资料记忆区，而8052 系列则有256 个Bytes的资料记忆区。这资料区中有16 个Bytes 共128bits 的区域是可直接做单一位元定址Bit Adress的，同时MCS-51 也提供相当好用的位元处理指令。 这四个埠共提供4X832 条I/O 线，所有的埠都可以做位元组输出入埠Byte I/O

44、或做单一位元输出入埠bit I/O，当MCS-51做外部记忆体扩充时，必须用PORT0 ，PORT2 当作资料/位址线，配合ALE ，/PESN ，与/WR ，/RD 等控制线产生必要的控制信号，作读出与写入信号。 MCS-51 系列的单晶片均有2 个16 位元的计时/计数器，而8052则有3 个。每个计时/计数器有多种模式供选择。多晶片微电脑控制系统，主要用来设计较复杂 的控制系统如影像处理、通讯控制与算术运算，由於使用 晶片数量多，相对的硬体成本也提高。对於一些较简易的 控制系统，则不需要这麼多晶片来组成一个系统，於是出 现了单晶片微电脑。单晶片微电脑是把五大基本单元，输 入单元，输出单元

45、，控制单元，记忆体单元以与算数逻辑 单元浓缩在单一颗晶片上面，只要加上少许的电子零件便 可以组成简易的控制系统。单晶片微电脑上的ROM 以与 RAM 的容量较小，因此其主要功用是应用在控制电路上。晶片部具时脉震荡器最高工作可至12MHZ。部程式记忆体ROM为4k位元组。4.部资料记忆体RAM为128k 位元组。图11 键盘电路 Figure11 Keyboard Circuit 2.5 电力线路保护系统开关量输出控制电路2.5.1开关量输出控制电路设计图12 开关量输出与控制围Figure12 switch quantity importation and control circuit2.5

46、.2 功能介绍1）开关量输入电路U1，U2（TPL521）为光耦管为线路L1，L2的开关量输入检测器件7404_17404_4为反相器稳定：输入信号。LED_1,LED_2:信号指示灯。P1.2，P1.3：信号输入线。2）信号输出控制电路 U3，U4(TPL521)光管为线路L1，L2的控制信号输出。Q1，Q2三极管：信号放大作用。7404_5,7404_6,与与门7408_1,7408_2:防止控制信号的误动动作。2.6 电力线路保护单片机电源设计此处省略 NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和设计图纸等.请联系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下

47、载！该论文已经通过答辩mation circuit3 电力线路保护系统软件设计3.1 单片机C51语言的简介单片机C语言有以下特点：1，可进行结构化程序设计。C语言是以函数作为程序设计的基本单位，C语言程序中的函数相当于一般语言的子程序，C语言对于输入输出的处理也是通过函数调用来实现的，各种C语言编译器都会提供一个函数库，包含很多方面函数等。此外，C语言还具有自定义函数功能，用户可以根据自己的需要贬值满足某种特殊需要的自定义函数。实际上C语言程序程序就是由许多个函数组成的，一个函数就是相当于一个模块。因此语言可以很容易的进行结构化程序设计。2，可以直接操作计算机硬件。C语言具有直接访问物理地址

48、的能力，德国Keil Software公司开发的Keil Vision2 C51编译器可以直接对8051单片机的部特殊功能寄存器和I/O口进行操作，可以直接访问片或者片外寄存器，还可以进行各种操作。3，生成的目标代码质量高。中所周知，汇编语言程序目标代码的效率是最高的，这就是为什么汇编语言仍旧是便携计算机系统软件的主要工具原因。3.2 电力线路保护系统单片机软件总体设计1） 系统模块组成如下：数据采集，A/D转换与电路实时控制程序。数据显示程序。实时键盘处理程序。串行数据发送接收程序。单片机显示，数据采集，键盘处理连接程序。2） 系统软件模块的组织结构如图所示。上电复位系统初始化Max7219

49、初始化读入显示缓存区刷新8位显示器T0中断数据采集保护控制数据上传中断返回INT1中断按键处理中断返回图15 系统总程序结构 Figure15 total procedure structure of system3）系统软件说明：AT89C51单片机上电复位后进入主程序循环执行显示刷新程序，当产生中断时进入相应的中断处理程序，主程序与中断程序之间通过参数传递完成相互之间的通信联络。3.3 T0中断服务程序设计在说到中断之前，我先来定义一下优先级，明白了什么是优先级，后面的阐述就容易明白了。实际上很多人都是混淆了优先级的含义，所以才觉得糊里糊涂。优先级高的中断源可以中断优先级低的中断服务程序，这就形成了中断服务程序中套着中断服务程序的情况，即形成了所谓的中断嵌套。M