變壓器瓦斯保護儀設(shè)計解讀

1、遼 寧 工 業(yè) 大 學單片機原理及接口技術(shù) 課程設(shè)計（論文）題目： 變壓器瓦斯保護儀設(shè)計院（系）： 電氣工程學院 專業(yè)班級： 電氣 104班 學 號： 100303120 學生姓名： 馬志瀛指導(dǎo)教師： （簽字）起止時間： 2013.06.24-2013.07.12本科生課程設(shè)計（論文）課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語院（系）：電氣工程學院 教研室： 電氣教研室號 學瀛 志 馬班4 氣 電計） 設(shè)文目 程論題器 壓 變課程設(shè)計（論文）任務(wù)）設(shè) ） 器 件 時 電路 發(fā) 值 振 、 開 閾 晶 機 序 過 器 單 圖中。 超 儲 的 程其上 速 存 適 流，以 流 ， 合 件份字 當 擇 擇 軟一0 選

2、 選 和 書 00 ， U 寫 ， 圖明4 速， CP 設(shè)計序編 0V m/s 成本 電路計說 流 計 路設(shè) 程序 A 20.6m 低 件 設(shè) 在 的 括 設(shè) 電 體 V20 降 硬 印 應(yīng) 油K 器油 號。 （包路警具 00K為為 可能 繪制、打字數(shù) 壓 信 計 口電 及報 以及 50 源 限 盡 件 寫 ， 變 警 設(shè) 接口 口及 計以 電 上 ， 軟 撰 程 測報 統(tǒng)及接設(shè) 是 作速 能圖，過 監(jiān)出 系擇出圖 量 工流 功繪式作 時發(fā) 小選輸程 容的的： 統(tǒng)業(yè)格工 實并： 最器量流：器儀器 系專定的 儀，務(wù) U感關(guān)序參數(shù)壓護壓要求 析用規(guī)統(tǒng) 檢測置任 CP傳開程術(shù)參變保變計要 分應(yīng)按系

3、該護計 1234技123設(shè) 123闡 保 設(shè) 細 動詳進度計劃路警 定 電 報 確計口及 的設(shè)接口計試成 料案 及 接 設(shè) 調(diào) 完 資方系擇出圖與書 集計小選輸程寫明 收設(shè)最器量流編說 閱體 PU感 關(guān)序件計 辯 查總 CP傳 開程軟設(shè) 答 天天 4天天 6天天天天 0天 12 35 6789 1 第第第第第第第第第指導(dǎo)教師評語及成績?nèi)赵?字年 指辯答：績 時成 平總注：成績：平時 20% 論文質(zhì)量 60% 答辯 20% 以百分制計算本科生課程設(shè)計（論文）摘要變壓器作為電力系統(tǒng)輸電不可或缺的裝置，其可靠性和安全性對整個電網(wǎng)的可靠，持續(xù)供電起著關(guān)鍵作用。瓦斯保護作為變壓器保護的重要組成部分，是變

4、 壓器安全，可靠運行的基礎(chǔ)。本文闡述了變壓器瓦斯保護作用及其設(shè)計過程。針對本次設(shè)計， 選用 QJ1-80氣體繼電器作為瓦斯保護的繼電器， 再由按鍵電 路連入 CPU 進行處理計算，通過報警系統(tǒng)進行報警。關(guān)鍵詞：變壓器；瓦斯保護； QJ1-80 氣體繼電器II本科生課程設(shè)計（論文）目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 第 1 章 緒論 1 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 變壓器保護概況 1 HYPERLINK l bookmark14 o Current Docum

5、ent 變壓器瓦斯保護概況 2 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 本文研究內(nèi)容 2 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 第 2 章 CPU 最小系統(tǒng)設(shè)計 4 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 瓦斯保護儀總體設(shè)計方案 4 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document CPU的選擇 . 4 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 數(shù)據(jù)存儲器擴展 6 HYPERLINK l

6、 bookmark26 o Current Document 復(fù)位電路設(shè)計 7 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 時鐘電路設(shè)計 7 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document CPU最小系統(tǒng)圖 . 8 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 第 3 章 瓦斯保護儀輸入輸出接口電路設(shè)計 9 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 瓦斯繼電器的選擇 9 HYPERLINK l bookmark36 o Current Do

7、cument 瓦斯保護儀檢測接口電路設(shè)計 9 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 獨立式按鍵電路選擇 9 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 模擬量檢測接口電路 11 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 3.3 瓦斯保護儀輸出接口電路設(shè)計 11 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 第 4 章 瓦斯保護儀軟件設(shè)計 13 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 軟件

8、實現(xiàn)功能綜述 13 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 流程圖設(shè)計 13主程序流程圖設(shè)計 13 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 模擬量檢測流程圖設(shè)計 14報警裝置流程圖設(shè)計 14 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 程序清單 15 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 第 5 章 系統(tǒng)設(shè)計與分析 16 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 系統(tǒng)原理圖 16

9、HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 系統(tǒng)原理綜述 16 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 第 6 章 課程設(shè)計總結(jié) 17 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 參考文獻 18III本科生課程設(shè)計（論文）第1章 緒論變壓器保護概況變壓器作為聯(lián)系不同電壓等級網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備， 是電力系統(tǒng)中極其重要組成部分， 它在電力系統(tǒng)的發(fā)電，輸電，配電等各個環(huán)節(jié)中被廣泛使用。隨著近些年來，電 力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，電壓等級的提高，增加了很多大容量的變壓器，因而它 的安全運行與

10、否，是整個電力系統(tǒng)能否連續(xù)穩(wěn)定工作的關(guān)鍵，也是電力系統(tǒng)可靠 工作的必要條件。而且電力變壓器本身造價昂貴，一旦發(fā)生故障而遭到破壞，將 給維修帶來很大困難，造成大的經(jīng)濟損失。因此，必須根據(jù)變壓器的容量和重要 程度，并考慮到可能發(fā)生的各種故障類型和不正常運行狀態(tài)，來裝設(shè)性能良好、 工作可靠的繼電保護裝置。分析電力變壓器的故障，可分為短路故障和不正常運行狀態(tài)兩種，而變壓器 的短路故障，又可按發(fā)生在變壓器的內(nèi)外部情況分為內(nèi)部故障和外部故障。變壓 器的內(nèi)部故障主要是指各相繞組之間發(fā)生的相間短路、繞組的線匝之間發(fā)生的匝 間短路、繞組或引出線通過外殼發(fā)生的接地短路故障等。變壓器的外部故障主要 是指外部絕緣套管

11、和引出線上發(fā)生的相間短路和直接接地短路故障。根據(jù)上述故障類型和不正常運行狀態(tài)，變壓器應(yīng)裝設(shè)以下保護：（1）瓦斯保護 對于變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面的降低，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護，它反應(yīng) 于油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動作，同時也能反應(yīng)繞組的開焊故障。（2）縱聯(lián)差動保護或電流速斷保護 為反應(yīng)變壓器繞組和引出線的相間短路故障，中性點直接接地側(cè)繞組和引 出線的接地短路故障以及繞組匝間短路故障，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護或電流 速斷保護。保護動作后，跳開變壓器各電源側(cè)的斷路器。（3）反應(yīng)外部相間短路的后備保護 動作于變壓器的外部故障和作為主保護的后備保護，根據(jù)變壓器容量和應(yīng) 用情況，可分別采用過電流保護、復(fù)合電壓

12、起動的過電流保護、負序電流 及單相式低電壓起動的過電流保護、阻抗保護。（4）反映外部接地短路的接地保護對中性點直接接地電力網(wǎng)內(nèi)， 由外部接地短路引起過電流時， 應(yīng)裝設(shè)零序電 流保護。當電力網(wǎng)中部分變壓器中性點接地運行， 應(yīng)根據(jù)具體情況， 裝設(shè)專有的本科生課程設(shè)計（論文）保護裝置，如零序過電壓保護，中性點裝放電間隙加零序電流保護等。（5）過負荷保護對 0.4MVA 以上的變壓器，當數(shù)臺并列運行，或單獨運行并作為其他負荷 的備用電源時， 應(yīng)根據(jù)可能過負荷的情況， 裝設(shè)過負荷保護。 過負荷保護接于 相電流上，并延時作用于信號。（6）過勵磁保護高電壓側(cè)電壓為 500KV 及以上的變壓器，對頻率降低和電

13、壓升高而引起的 變壓器勵磁電流的升高，應(yīng)裝設(shè)過勵磁保護。（7）非電量保護對變壓器本體和有載調(diào)壓部分的溫度，油箱內(nèi)壓力升高以及冷卻系統(tǒng)的故 障，應(yīng)按現(xiàn)行變壓器標準的要求，裝設(shè)可作用于信號或動作于跳閘的裝置。為實現(xiàn)上述保護內(nèi)容的功能，適應(yīng)當今大容量變壓器應(yīng)用的日益增多以電力 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)日益復(fù)雜化的趨勢，并伴隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，微機繼電保護裝 置在高壓電王中得到了廣泛的應(yīng)用，成為目前繼電保護中最重要的保護形式。微 機保護相比與傳統(tǒng)的保護裝置，具有更高的可靠性、快速性和靈敏度，可更大限 度的保證電力系統(tǒng)和變壓器的安全運行，減少事故的損失。變壓器瓦斯保護概況瓦斯保護是變壓器內(nèi)部故障的基本保護，它的主

14、要器件是瓦斯繼電器，安裝 的位置在油箱與油枕之間的聯(lián)接管道中。當變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生故障時，短路電 流產(chǎn)生的電弧使變壓器油和其他絕緣材料分解，從而產(chǎn)生大量的可燃性氣體，這 種可燃性氣體統(tǒng)稱為瓦斯氣體。故障程度越嚴重，產(chǎn)生的瓦斯氣體越多，流速越 快，氣流中還夾雜著細小的、灼熱的變壓器油。瓦斯保護是利用變壓器油受熱分 解所產(chǎn)生的熱氣流和熱油流實施保護動作。在瓦斯保護裝置中，反應(yīng)這些特性的 基本器件是瓦斯繼電器。在變壓器正常工作時，瓦斯繼電器的容器內(nèi)一般是充滿變壓器油的，它的 兩對靈敏水銀觸點是斷開的。如果變壓器內(nèi)部出現(xiàn)輕微故障，此時上面一對水 銀觸點閉合，接通信號回路，發(fā)出報警信號，即繼電器輕瓦斯動

15、作。如果變壓 器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障，使下面一對水銀觸點閉合，接通跳閘回路，切斷與變壓 器連接的所有電源，從而起到保護變壓器的作用，即繼電器中瓦斯保護。本文研究內(nèi)容該檢測儀實時監(jiān)測變壓器油的流速，當流速超過閾值時，啟動相應(yīng)的開關(guān)量本科生課程設(shè)計（論文）輸出控制啟動保護裝置，并發(fā)出報警信號。 本設(shè)計主要設(shè)計內(nèi)容是：CPU最小系統(tǒng)設(shè)計（包括 CPU選擇，存儲器，晶振電路，復(fù)位電路） ）繼電器選擇及接口電路設(shè)計開關(guān)量輸出接口及報警電路設(shè)計程序流程圖設(shè)計以及具體程序編寫本科生課程設(shè)計（論文）第 2章 CPU 最小系統(tǒng)設(shè)計瓦斯保護儀總體設(shè)計方案圖 2.1 瓦斯保護儀原理框圖變壓器瓦斯保護的主要元件就是瓦斯繼

16、電器，它安裝在油箱與油枕之間的連 接管中。當變壓器出現(xiàn)內(nèi)部故障時，產(chǎn)生的氣體將聚集在瓦斯繼電器的上部，使 油面降低。當油面降低到一定程度后，上浮筒便下沉，使水銀接點接通，發(fā)出信 號。如果是嚴重故障，油流會沖擊擋板，使之偏轉(zhuǎn)，并帶動擋板后的連動桿向上 轉(zhuǎn)動，挑動與水銀接點卡環(huán)相連的連動環(huán)，使水銀接點分別向與油流垂直的兩側(cè) 轉(zhuǎn)動，兩水銀接點同時接通，使開關(guān)跳閘或發(fā)出信號。信號經(jīng)按鍵電路送入 CPU, CPU對采樣值進行數(shù)值計算，處理后， 驅(qū)動顯示器顯示出被測氣體的瓦斯?jié)舛戎担?若被測氣體的瓦斯?jié)舛瘸^報警電路預(yù)定的數(shù)值時，報警電路即發(fā)出聲、光報警 信號，并啟動輸出相應(yīng)的開關(guān)量信號，檢測儀由 AC2

17、20V供電。CPU 的選擇CPU是瓦斯保護儀的核心，完成數(shù)據(jù)采集、處理、輸出、顯示等功能 , 是整個 儀器正常工作的基礎(chǔ)，它的選擇直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的工作。選擇通用性強、功 耗小、性能穩(wěn)定良好的 8 位 CMOS微處理器芯片 AT89C51，它與常用 MCS-51型單 片機兼容，工作電壓為 2.7V 6.OV,具有 32條可編程 I/O 端口，3 個 16 位定時計 數(shù)器，2568位內(nèi)部 RAM內(nèi), 帶 8K字節(jié)快閃 EEPROM的特點，大大簡化了電路的設(shè) 計。本科生課程設(shè)計(論文)2345678910111213141516171819201P1. 0VCCP1. 1P0.0P1. 2P0.

18、1P1. 3P0.2P1. 4P0.3P1. 5P0.4P1. 6P0.5P1. 7P0.6RE SETP0.7P3. 0EAP3. 1AL EP3. 2PSENP3. 3P2.7P3. 4P2.6P3. 5P2.5P3. 6P2.4P3. 7P2.3XIA L 2P2.2XIA L 1P2.1VSSP2.089C51圖 2.2 89C51 引腳圖2122232425262728293031323334353637383940引腳圖如圖：部分引腳功能說明：XTAL1：接外部晶振的一個引腳。在單片機內(nèi)部，它是一反相放大器輸入端， 這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。它采用外部振蕩器時，此引腳應(yīng)接地。XT

19、AL2：接外部晶振的一個引腳。在片內(nèi)接至振蕩器的反相放大器輸出端和內(nèi) 部時鐘發(fā)生器輸入端。當采用外部振蕩器時，則此引腳接外部振蕩信號的輸入。RST：AT89C51的復(fù)位信號輸入引腳，高電位工作，當要對芯片復(fù)位時，只要 將此引腳電位提升到高電位，并持續(xù)兩個機器周期以上的時間， AT89C51便能完成 系統(tǒng)復(fù)位的各項工作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器的內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)。ALE/ PROG ：ALE表示允許地址鎖存允許信號。當訪問外部存儲器時， ALE信 號負跳變來觸發(fā)外部的 8位鎖存器 ( 如74LS373)，將端口P0 的地址總線 (A0-A7)鎖 存進入鎖存器中。在非訪問外部存儲器期間， ALE

20、引腳的輸出頻率是系統(tǒng)工作頻率 的1/16 ，因此可以用來驅(qū)動其他外圍芯片的時鐘輸入。PSEN：訪問外部程序存儲器選通信號， 低電平有效。 在訪問外部程序存儲器 讀取指令碼時，每個機器周期產(chǎn)生二次 PSEN 信號。在執(zhí)行片內(nèi)程序存儲器指令 時，不產(chǎn)生 PSEN信 號，在訪問外部數(shù)據(jù)時，亦不產(chǎn)生 PSEN 信號。P0：P0口(P0.0 P0.7) 是一個8位漏極開路雙向輸入輸出端口，當訪問外部數(shù) 據(jù)時，它是地址總線(低 8位)和數(shù)據(jù)總線復(fù)用。外部不擴展而單片應(yīng)用時，則作 一般雙向 I/O 口用。 P0口每一個引腳可以推動 8個LSTTL負載。P2：P2口(P2.0 P2.7)是具有內(nèi)部提升電路的雙

21、向 I/0 端口(準雙向并行 I/O 口) ，當訪問外部程序存儲器時，它是高 8位地址。外部不擴展而單片應(yīng)用時，則 作一般雙向 I/O 口用。每一個引腳可以推動 4個LSTL負載。本科生課程設(shè)計（論文）P1：P1口（P1.0 P1.7）口是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/0 端口（準雙向并行 I/O 口） ，其輸出可以推動 4個LSTTL負載。僅供用戶作為輸入輸出用的端口。P3：P3口（P3.0 P3.7）口是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/0 端口（準雙向并行 I/O 口） ，它還提供特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部隨 機存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ堋Ｆ涮厥夤δ芤_分配如

22、下：P3.0 RXD 串行通信輸入P3.1 TXD 串行通信輸出P3.2 INT0 外部中斷 0輸入, 低電平有效P3.3 INT1 外部中斷 1輸入, 低電平有效P3.4 T0 計數(shù)器 0 外部事件計數(shù)輸入端P3.5 T1 計數(shù)器 1 外部事件計數(shù)輸入端P3.6 WR 外部隨機存儲器的寫選通，低電平有效P3.7 RD 外部隨機存儲器的讀選通，低電平有效 在設(shè)計中用到了多片串行通信的芯片，但選用的單片機 AT89C51 只有一個串 行口，這給連接帶來了極大的麻煩。在設(shè)計中，用單片機未用到的普通I/O口輔之控制軟件來模擬串行口工作，從而解決了串行口不夠用的難題。數(shù)據(jù)存儲器擴展89C51單片機片內(nèi)

23、有 128B的RAM存儲器，在實際應(yīng)用中僅靠這 128B的數(shù)據(jù)存儲 器是遠遠不夠的。這種情況下可利用 89C51單片機所具有的拓展功能，拓展數(shù)據(jù)存 儲器。本文利用 6264與單片機進行拓展。圖 2.3 89C51 與 6264 的擴展6264是8K*8位的靜態(tài)隨機存儲器，采用 CMO工S 藝制造，單一 +5電源供電，額 定功耗 200mW典, 型存取時間 200ns，為28線雙列直插式封裝。如圖 2.3所示：本科生課程設(shè)計（論文）復(fù)位電路設(shè)計復(fù)位操作可以使單片機初始化，也可以使死機狀態(tài)下的單片機重新啟動，因 此非常的重要。 在時鐘電路工作后， 只要在單片機的 RESET引腳上出現(xiàn) 24 個時鐘

24、 振蕩脈沖（兩個機器周期）以上的高電平，單片機就可以實現(xiàn)復(fù)位。為了保證系 統(tǒng)可靠復(fù)位， 在設(shè)計復(fù)位電路時， 一般使 RESET引腳保持 10ms以上的高電平， 單 片機就可以可靠的復(fù)位。 本文采用按鍵復(fù)位方式。 該方式可以通過按鍵實現(xiàn)復(fù)位。按下鍵后，通過 R1和 R2形成回路，使 RESET端產(chǎn)生高電平。按鍵的時間決定了D1VC C2 2uCARS T81RE0Sk 2RES 2復(fù)位的時間。圖 2.4 按鍵復(fù)位電路圖時鐘電路設(shè)計片內(nèi)電路與片外器件就構(gòu)成一個時鐘產(chǎn)生電路， CPU 的所有操作均在時鐘脈 沖同步下進行。片內(nèi)振蕩器的振蕩頻率非常接近晶振頻率，一般多在1.2MHz 24MHz 之間選取

25、。 C1、C2 是反饋電容，其值在 20pF100pF之間選取，典型值 為 30pF。本電路選用的電容為 30pF，晶振頻率為 12MHz。振蕩周期 112 s； 機 器周期 Sm 1 s； 指令周期 1 4 sXTAL1晶振C13 0p FXTAL2C2 3 0p F圖 2.5 晶振電路圖本科生課程設(shè)計（論文）根據(jù)上述 4 節(jié)圖，形成完整的CPU最小系統(tǒng)圖，如圖 2.6 所示：Y1C5S1A1234562 11121415171920P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7 RESETP3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7XIA L2XIA

26、L1 VSSVCC P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7EAALEPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.02122232425293031U1VOLTREGR3C62DNGinV323435363738394089 C5 1圖 2.6 CPU 最小系統(tǒng)CPU 最小系統(tǒng)圖本科生課程設(shè)計（論文）第 3章 瓦斯保護儀輸入輸出接口電路設(shè)計瓦斯繼電器的選擇本次課設(shè)選用 QJ1-80 氣體繼電器作為瓦斯保護的繼電器， QJ1-80 氣體繼電 器，是油浸式變壓器所用的一種保護裝置，由于變壓器內(nèi)部故障而使油分解產(chǎn)生 氣體或造成油流涌動時

27、，使氣體繼電器的接點動作，接通指定的控制回路，并及 時發(fā)出信號或自動切除變壓器。在選擇 QJ1-80 氣體繼電器時，主要從以下幾個測試實驗來衡量 :1、輕瓦斯試驗 將瓦斯繼電器放在實驗臺上固定， （繼電器上標注箭頭指向油枕） ，打開實驗 臺上部閥門，從實驗臺下面氣孔打氣至繼電器內(nèi)部完全充滿油后關(guān)閉閥門，放平 實驗臺，打開閥門，觀察油面降低到何處刻度線時輕瓦斯觸點導(dǎo)通，我局輕瓦斯 定值一般為 250mm 350mm， 若輕瓦斯不滿足要求，可以調(diào)節(jié)開口杯背后的重錘 改變開口杯的平衡來滿足需求。2、重瓦斯試驗（流速實驗） 從實驗臺氣孔打入氣體至繼電器內(nèi)部完全充滿油后關(guān)上閥門，放平實驗臺， 打開實驗臺

28、表計電源， 選擇表計上的瓦斯孔徑檔位，測量方式選在“流速” ，再繼 續(xù)打入氣體，觀察表計顯示的流速值為整定值止，快速打開閥門，此時油流應(yīng)能 推動檔板將重瓦斯觸點導(dǎo)通。重瓦斯定值一般為 1.0 1.2m/s ，若重瓦斯不滿足 要求，可以通過調(diào)節(jié)指針彈簧改變檔板的強度來滿足需求。3、密閉試驗 同上面的方法將起內(nèi)部充滿油后關(guān)上閥門，放平實驗臺，將表計測量方式選 在“壓力”，打入氣體，觀察表計顯示的壓力值數(shù)值為 0.25MPa，保持該壓力 40 分鐘，檢查繼電器表面的樁頭跟部是否有油滲漏。瓦斯保護儀檢測接口電路設(shè)計獨立式按鍵電路選擇因為 CPU不能直接接收模擬量信號，所以需要按鍵電路把開關(guān)關(guān)斷訊號傳入

29、 CPU中，發(fā)出警報。獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，但每個按鍵必須 占用一根 I/O 口線，在按鍵數(shù)量較多時， I/O 口線浪費較大。由于此次設(shè)計只需本科生課3程設(shè)計（論文）兩個 I/O ，所以適合選用獨立式按鍵電路。對于鍵盤的監(jiān)測，就是否有鍵按下的 信息輸壓測量信號，把瓦斯繼電器的信號傳入 CPU中的方式分為中斷方式與查詢 方式兩種。本次課設(shè)選用查詢方式，如電路圖 3.1 所示：+ 5V2345678910111213141516171819201P1.0VC CP1.1P0.0P1.2P0.1P1.3P0.2P1.4P0.3P1.5P0.4P1.6P0.5P1.7P0.6RES E

30、TP0.7P3.0EAP3.1ALEP3.2P SENP3.3P2.7P3.4P2.6P3.5P2.5P3.6P2.4P3.7P2.3XIA L2P2.2XIA L1P2.1VS SP2.0A18 9C 51S1S22122S423242526272829S3S5S6S7R1R2R3R4R5R6R7R83132333435363738394030S8圖 3.1 獨立式按鍵電路下面是查詢方式的鍵盤程序。 K0到 K7為功能程序入口地址標號，其地址間隔應(yīng)能容納 JMP指令字節(jié)， PROM0PRO分M7別為每個按鍵的功能程序。設(shè) I/O 為P0口。START：MOV A，#0FFH;MOV P0 ，

31、 AMOV A ， P0JNB ACC.0， K0JNB ACC.1， K1JNB ACC.2，K2JNB ACC.3， K3JNB ACC.4， K4JNB ACC.5， K5JNB ACC.6， K6JNB ACC.7， K7JMP STARTK0：AJMP PROM0;置 P1口為輸入狀態(tài); 鍵狀態(tài)輸入檢測 0 號鍵是否按下，按下轉(zhuǎn)檢測 1 號鍵是否按下，按下轉(zhuǎn)檢測 2 號鍵是否按下，按下轉(zhuǎn); 檢測 3 號鍵是否按下，按下轉(zhuǎn) 檢測 4 號鍵是否按下，按下轉(zhuǎn) 檢測 5 號鍵是否按下，按下轉(zhuǎn) 檢測 6 號鍵是否按下，按下轉(zhuǎn) 檢測 7 號鍵是否按下，按下轉(zhuǎn) 無鍵按下返回，再順次檢測10本科生課

32、程設(shè)計（論文）K1：AJMP PROM1K7： AJIMP PROM7PROM：0 ;0 號鍵功能程序JMP START ;0 號鍵功能程序執(zhí)行完返回PROM：1 ;0 號鍵功能程序PROM：7 JMP START ;7; 7號鍵功能程序號鍵功能程序執(zhí)行完返回JMP START ;1 號鍵功能程序執(zhí)行完返回模擬量檢測接口電路由氣體繼電器和按鍵電路組成的模擬量檢測接口電路圖，如圖 3.2 所示：2345678910111213141516171819201P1.0V CCP1.1P0.0P1.2P0.1P1.3P0.2P1.4P0.3P1.5P0.4P1.6P0.5P1.7P0.6R ESE T

33、P0.7P3.0EAP3.1A LEP3.2PS ENP3.3P2.7P3.4P2.6P3.5P2.5P3.6P2.4P3.7P2.3X IAL2P2.2X IAL1P2.1V SSP2.0A138394089 C5 1+5 VS1K G1K G221S42324252627282930313334353637S6S2S3R1R2Q1R ELA Y -D PSD1圖 3.2 氣體繼電器與按鍵電路連接3.3 瓦斯保護儀輸出接口電路設(shè)計報警電路由 NPN 三極管、蜂鳴器、 LED 和限流電阻組成，如圖 3.3 所示。由 單片機兩個 I/0 口控制聲報警方式和光報警方式，實際應(yīng)用時，可以通過軟件設(shè)

34、置選擇其中一種報警方式，也可以兩種都選擇。11本科生課程設(shè)計（論文）128050 是一種常用的小功率開關(guān)三極管，它的最大負載電流為 700mA, VCEO=20V,飽和壓降為 0.5V。Q1和 Q2分別作為蜂鳴器和發(fā)光二極管的驅(qū)動器， 蜂鳴器的正常工作為 3V，聲音強度為 80dB，發(fā)光二極管的額定電流為 5lOmA 。 當單片機 I/O 口信號為高電平時，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出報警聲音，發(fā)光二極 管則給出光指示信號，其中， R2, R3和 R1均為限流電阻。本科生課程設(shè)計(論文)第 4章 瓦斯保護儀軟件設(shè)計軟件實現(xiàn)功能綜述該系統(tǒng)軟件主要由主程序、 按鍵程序和報警子程序等模塊組成 ,因為 C

35、語言編 寫的軟件易于實現(xiàn)模塊化 ,生成的機器代碼質(zhì)量高、可讀性強、移植好。1) 比較監(jiān)測到的瓦斯?jié)舛戎抵岛蛨缶O(shè)置值 ,發(fā)現(xiàn)超限則蜂鳴器報警提示2) 報警的同時啟動輸出相應(yīng)的開關(guān)量信號。流程圖設(shè)計圖 4.1 主流程圖13主程序流程圖設(shè)計 主程序功能是將繼電器程序、按鍵程序與數(shù)據(jù)程序結(jié)合在一起檢驗是否發(fā)生 故障，靈敏水銀觸點是否閉合，閉合則報警，反之則不報警，主程序流程圖如圖 4.1所示：本科生課程設(shè)計（論文）模擬量檢測流程圖設(shè)計圖 4.2 按鍵子程序流程圖89C51單片機獨立式按鍵子程序流程圖，如圖 4.2 所示報警裝置流程圖設(shè)計 報警電路分為蜂鳴器報警電路和 LED 發(fā)光報警電路組成。 當輸

36、入端為低電平 時，有電流通過蜂鳴器，蜂鳴器發(fā)出聲音報警。而當輸入端為高電平時不報警。當輸入端 KG1 接通，啟動 00 按鍵程序并報警，當輸入端 KG2 ，啟動 01 按 鍵程序并報警，當輸入端 KG1 和 KG2 同時接通，啟動 10按鍵程序并報警 程序框圖如圖 4.3 所示：圖 4.3 報警子程序流程框圖14本科生課程設(shè)計（論文）程序清單START：CLR A;MOV P0 ， A;MOV P1，A;MOV ACC.0 ， P0;MOV ACC.1，P1;JC ACC.0 ，K0(KG1);JC ACC.1 ，K1(KG2);JMP START ； K0：AJMP PROM0; K1：AJ

37、MP PROM1; PROM：0 SETB P1;JMP START;PROM：1 SETB P2;15JMP START;本科生課程設(shè)計（論文）系統(tǒng)原理圖第5章 系統(tǒng)設(shè)計與分析綜上所述，此系統(tǒng)電路原理圖如圖 5.1 所示+3.3VA1 1 2 3 4+3.3V121489671617181920P1.0VCCP1.1P0.0P1.2P0.1P1.3P0.2P1.4P0.3P1.5P0.4P1.6P0.5P1.7P0.6RESETP0.7P3.0EAP3.1ALEP3.2PSENP3.3P2.7P3.4P2.6P3.5P2.5P3.6P2.4P3.7P2.3XIAL2P2.2XIAL1P2.1VSSP2.089C51212223242526272829303323343637383940+5VR8S1KG1KG2RELAY-DQ1D1DER1R2R3R4R5R6S5S8PST圖 5.1 系統(tǒng)總結(jié)線圖系統(tǒng)原理綜述當變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障，使油位降低時，瓦斯繼電器 KG 的上接點 KG1 動作，接通信號繼電器 1KS 發(fā)出信號。當變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障，使瓦斯繼電 器 KG 的下接點 KG2 動作， KG1 和 KG2