通信監(jiān)控系統(tǒng)

1、隨著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，我國(guó)的通信事業(yè)有了飛速的發(fā)展，通信網(wǎng)本身隨著基礎(chǔ)技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展走向更高的層次，相應(yīng)地對(duì)電源系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)的要求越來(lái)越高。通信事業(yè)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，使通信設(shè)備的自動(dòng)化性能有了很大提高，為通信系統(tǒng)的集中監(jiān)控管理提供了可行性。通信電源設(shè)備的迅速分散，大量電源設(shè)備和空調(diào)設(shè)備分散在各個(gè)模塊局內(nèi)，通過(guò)集中監(jiān)控系統(tǒng)，維護(hù)人員可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，如果有必要，可以派人到現(xiàn)場(chǎng)處理，從而使通信局站不必配備一定的維護(hù)人員晝夜值守在機(jī)房?jī)?nèi)，進(jìn)行巡視、抄表等日常維護(hù)工作和必要的設(shè)備維修、故障處理等。本論文詳細(xì)介紹了電源監(jiān)控的各項(xiàng)知識(shí)，包括集中監(jiān)控的設(shè)計(jì)原則、集中監(jiān)控的監(jiān)控內(nèi)容、集中監(jiān)控的結(jié)

2、構(gòu)組成及硬件的功能，詳細(xì)論述了監(jiān)控設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞：通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)ABSTRACTWiththedevelopmentofthescienceandtechnology,thecommunicationenterprisesgrowquickly.Basedontheprogressinthebasicandsystematictechnology,thecommunicationnetworkingisalsoimprovingtoahigherlevel.Accordingly,therearemorerequirementsonthepowersupplysystemanda

3、irconditioningsystem.Furthermore,moreautomaticalcommunicationdevicesprovidemorepossibilitiesofcentralmonitoringsystem.Agreatdealofpowersupplydevicesandairconditioningdevicesaredistributedinseparatemodules.Usingthemonitoringsystem,themaintenancestaffcanfindthemalfunctionandthensendworkerstosolvethepr

4、oblemsonsiteifitisnecessary.Consequentlythecommunicationofficedoesntneedtokeepcertainmaintenanceworkersinthecomputerroomwholedayandwholenighttopatrol,takenote,repairandcorrectfailure.Thisthesisintroducesthedetailedinformationofpowersupplycontrolsystem,suchasdesignprinciple,content,composition,hardwa

5、refunctionandnetworkingstructure.Keywords:communicationpowerconcentratesthemonitoringsystemTOC o 1-5 h z摘要1ABSTRACT2 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 第一章概述5 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 通信電源監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介5 HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成6監(jiān)控系統(tǒng)組成61.2.2監(jiān)控中心（SC）組成71.2.3現(xiàn)場(chǎng)局

6、站監(jiān)控中心（SS）組成81.2.4監(jiān)控單元（SU）組成81.2.5模塊監(jiān)控（SM）組成10 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 主要研究?jī)?nèi)容11 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 第二章模塊監(jiān)控總體方案設(shè)計(jì)12 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document AC/DC電源系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方案122.2模塊監(jiān)控結(jié)構(gòu)13 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 第三章模塊監(jiān)控硬件設(shè)計(jì)15單片機(jī)最小系統(tǒng)15 HYPERLINK

7、l bookmark20 o Current Document 時(shí)間記憶電路設(shè)計(jì)16 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 模塊地址定義18V/F變換電路的設(shè)計(jì)19 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 光隔器件的選擇21 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 報(bào)警電路設(shè)計(jì)21 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 通信電路的設(shè)計(jì)22 HYPERLINK l bookmark30 o Current Docume

8、nt 電壓歸一化設(shè)計(jì)25 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 多路模擬量通道設(shè)計(jì)26 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 第四章模塊監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)28 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 編程語(yǔ)言選擇28 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 程序總體設(shè)計(jì)28 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 功能模塊程序設(shè)計(jì)30各通信命令處理定義30系統(tǒng)控制字初始化，T0關(guān)

9、中斷，通信開(kāi)始接收31讀開(kāi)關(guān)量32采樣中斷計(jì)數(shù)33測(cè)頻計(jì)時(shí)33計(jì)算采樣值34讀模塊狀態(tài)量35數(shù)據(jù)刷新函數(shù)36 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 第五章通信協(xié)議設(shè)計(jì)39 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 通信協(xié)議概述39 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 物理接口設(shè)計(jì)40 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 通信方式設(shè)計(jì)40 HYPERLINK l bookmark52 o Current Docum

10、ent 基本過(guò)程40 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 轉(zhuǎn)發(fā)命令過(guò)程41 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 查詢命令過(guò)程42 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 廣播過(guò)程44 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 信息類型及格式44 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 信息格式45結(jié)論51第一章概述通信電源監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介通信電源是電信通信網(wǎng)絡(luò)的心臟，是保障通

11、信系統(tǒng)正常運(yùn)行的“源動(dòng)力”。只有提供穩(wěn)定、可靠的通信電源，才能確保整個(gè)通信的暢通，通信電源的監(jiān)控系統(tǒng)就是在此基礎(chǔ)上提出來(lái)的。它通過(guò)對(duì)通信電源設(shè)備及機(jī)房環(huán)境進(jìn)行遙測(cè)、遙信、遙調(diào)和遙控，以提高設(shè)備維護(hù)質(zhì)量，降低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)保證系統(tǒng)處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，從而大幅度地提高整體運(yùn)行效率，提高通信質(zhì)量及電源系統(tǒng)的管理水平。由于新技術(shù)、新工藝及高質(zhì)量的器件在通信設(shè)備的生產(chǎn)制造中得到更廣泛的應(yīng)用，使其可靠性、自動(dòng)化程度有了很大的提高，如：開(kāi)關(guān)電源設(shè)備，UPS，柴油發(fā)電機(jī)等智能設(shè)備以及目前普遍使用的閥控蓄電池組等非智能設(shè)備，它們都有較高的可靠性，這對(duì)通信電源集中監(jiān)控管理，以實(shí)現(xiàn)通信電源設(shè)備少人、無(wú)人值守的目

12、的是提供了較好的條件。而作為維護(hù)管理和新型工具通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性問(wèn)題也同樣至關(guān)重要。因?yàn)楸O(jiān)控系統(tǒng)可靠性問(wèn)題解決的好與壞，直接影響到通信電源設(shè)備現(xiàn)代維護(hù)管理體制的建立和發(fā)展，影響到能否提高通信電源設(shè)備維護(hù)管理水平、提高通信電源供電質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)少人無(wú)人值守的目的。因此在電源監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)大型的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其可靠性一般表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成?？紤]到監(jiān)控系統(tǒng)的局部故障不影響整體的正常運(yùn)行，采用分布式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在局站、區(qū)域分布網(wǎng)絡(luò)的接點(diǎn)處，采用其監(jiān)控主機(jī)備用方式能提高監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，但因技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，成本過(guò)高，在實(shí)際工程中很少采用。監(jiān)控軟件的性能。監(jiān)控是一個(gè)要求實(shí)時(shí)性很強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)系

13、統(tǒng)，特別強(qiáng)調(diào)在監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿容量的情況下，保證其監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)性能指標(biāo)符合要求，這就要求監(jiān)控軟件要采用適合大型的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的軟件平臺(tái)，在應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)上采用更先進(jìn)的手段，應(yīng)具有更為先進(jìn)的監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)使用環(huán)境。監(jiān)控系統(tǒng)的通信于數(shù)據(jù)傳輸。通信和數(shù)據(jù)傳輸是監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，如果通信和傳輸出現(xiàn)問(wèn)題，與此相關(guān)的部分就將失控，嚴(yán)重影響監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性，監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸依靠的是電信網(wǎng)，所以在有條件的情況下要選擇較為安全的傳輸手段，同時(shí)也可考慮增設(shè)備用傳輸通道的方法來(lái)提高其可靠性，但這樣會(huì)增加監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸成本。另外，在通信機(jī)制中要充分考慮在通信過(guò)程中來(lái)自外界的各種干擾和誤碼的影響，如數(shù)字濾波、通

14、信重發(fā)、安區(qū)可靠的數(shù)碼校驗(yàn)方式等。電磁干擾。數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越普遍的今天，電磁污染也日益嚴(yán)重。特別是監(jiān)控系統(tǒng)的前端采集部分，置于電源設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)，更易受到影響。一般監(jiān)控系統(tǒng)受到的電磁干擾分計(jì)算機(jī)內(nèi)部和來(lái)自計(jì)算機(jī)外部的干擾，計(jì)算機(jī)內(nèi)部干擾有信號(hào)反射、高頻電路輻射、元器件噪聲。來(lái)自計(jì)算機(jī)外部的干擾包括有電器設(shè)備的干擾如工頻干擾、開(kāi)關(guān)沖擊、電磁輻射干擾、電器設(shè)備的放電干擾、自然方面的干擾如雷電、電磁脈沖以及靜電干擾等，所以抗干擾也是監(jiān)控系統(tǒng)的重要課題，監(jiān)控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)抗干擾通常采取如下措施：1）計(jì)算機(jī)內(nèi)部電路板的制作考慮元器件、布線的合理布置，并采用隔離、分離、定向的辦法減少內(nèi)部電路的干擾。2）處理

15、好電源饋線、機(jī)內(nèi)貫穿導(dǎo)線的走向，合理設(shè)計(jì)地線系統(tǒng)及各部分間的電連接來(lái)消除和抑制電磁及靜電干擾。3）濾波器防止或減少對(duì)電路的干擾。4）采用屏蔽隔離手段防止或減少電磁的直接干擾。5）良好的接地方式防止或減少電磁或雷電的干擾。6）軟件數(shù)字濾波可防止或減少電磁輻射、電磁脈沖等對(duì)通道的干擾。7）軟硬件看門(mén)狗可防止由于電磁干擾而產(chǎn)生的程序走飛情況。監(jiān)控系統(tǒng)中通過(guò)監(jiān)控主機(jī)軟件、維護(hù)臺(tái)軟件和配置軟件，將不同局站的不同情況，根據(jù)實(shí)際的工作情況來(lái)配置采集數(shù)據(jù)和較直觀的人機(jī)界面。利用聲光或緊急呼叫進(jìn)行告警，對(duì)于不同的告警可以在維護(hù)臺(tái)上設(shè)置，并能抑制無(wú)關(guān)的告警。以及對(duì)操作權(quán)限的設(shè)置，都具有完善的管理和維護(hù)功能，符合電

16、信的維護(hù)管理體制和發(fā)展方向。而且還可以通過(guò)不同的軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)各端局監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、查詢及故障分析，掌握各種運(yùn)維情況。維護(hù)人員還可以根據(jù)系統(tǒng)的自診斷功能及時(shí)發(fā)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)本身的故障，保證系統(tǒng)的完整和正常。1.2監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成1.2.1監(jiān)控系統(tǒng)組成監(jiān)控系統(tǒng)一般是有監(jiān)控中心（SC）、現(xiàn)場(chǎng)局站監(jiān)控中心（SS）、監(jiān)控單元（SU）和模塊監(jiān)控（SM）構(gòu)成，如圖1.1所示。以DDN、PSTN或Internet為傳輸資源,實(shí)現(xiàn)對(duì)各端局動(dòng)力和環(huán)境設(shè)備的集中監(jiān)控。監(jiān)控中心圖1.1系統(tǒng)監(jiān)控站網(wǎng)絡(luò)示意圖電源監(jiān)控管理中心SC是通信局站電源系統(tǒng)中以人工維護(hù)管理服務(wù)為目的的區(qū)域性監(jiān)控中心。SC監(jiān)控中心可通過(guò)DDN

17、、PSTN或Internet實(shí)現(xiàn)與所轄范圍內(nèi)的各現(xiàn)場(chǎng)局站監(jiān)控中心SS的聯(lián)網(wǎng)，也可通過(guò)電話撥號(hào)實(shí)現(xiàn)上述功能，使得區(qū)域監(jiān)控中心SC可以實(shí)時(shí)獲取各局站的監(jiān)控參數(shù)。1.2.2監(jiān)控中心（SC）組成SC一般組成如下：2臺(tái)區(qū)域主監(jiān)控管理節(jié)點(diǎn)機(jī)（互為備用），1臺(tái)熱備的歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)用文件服務(wù)器Server（可選），1臺(tái)工程師站監(jiān)控管理節(jié)點(diǎn)，2臺(tái)針式打印機(jī)。為了解決區(qū)域網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理中心負(fù)擔(dān)過(guò)重的問(wèn)題，一般采用多監(jiān)控計(jì)算機(jī)組成局域網(wǎng)的方式，各監(jiān)控計(jì)算機(jī)可分別監(jiān)測(cè)不同局站或不同性質(zhì)的監(jiān)控量，也可同時(shí)并發(fā)地監(jiān)控相同的內(nèi)容或局站，完成對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、存儲(chǔ)等功能。區(qū)域監(jiān)控管理中心SC系統(tǒng)具有完善的安全管

18、理功能。系統(tǒng)具有系統(tǒng)口令、操作口令、關(guān)鍵功能口令等三級(jí)安全管理功能，未經(jīng)認(rèn)可，任何操作都將被置于系統(tǒng)之外。其功能與局站的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相同。同時(shí)，在安全管理的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)保證了全面的操作員、操作設(shè)備、操作日期、操作時(shí)間、操作內(nèi)容等的記錄和查詢功能，其性能符合有關(guān)技術(shù)規(guī)范要求。電源監(jiān)控管理中心SC應(yīng)具有以下功能：（1）數(shù)據(jù)畫(huà)面監(jiān)視（2）實(shí)時(shí)/歷史趨勢(shì)圖（3）實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)報(bào)表/統(tǒng)計(jì)/打?。?）報(bào)警與報(bào)警打?。?）DDE動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換（6）實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)（7）故障紀(jì)錄數(shù)據(jù)庫(kù)（8）設(shè)備的遙測(cè)、遙信、遙控還具有完善的區(qū)域告警功能，可接收和處理中心以內(nèi)的所有局站傳送的報(bào)警信息。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)設(shè)置，其它區(qū)域的局站信息

19、也可方便地接收和處理，即可實(shí)現(xiàn)高級(jí)的局站間互監(jiān)控功能，方便維護(hù)管理人員的現(xiàn)場(chǎng)操作。如果區(qū)域監(jiān)控中心SC可代管或透明監(jiān)控各管轄區(qū)縣SS內(nèi)的局站電源狀況，則系統(tǒng)可以通過(guò)獲取的報(bào)警信息，作出派修單和故障報(bào)警分析；在畫(huà)面上，系統(tǒng)可根據(jù)報(bào)警的級(jí)別和報(bào)警的位置，自動(dòng)推出發(fā)生故障的局站和所發(fā)生故障的設(shè)備區(qū)域動(dòng)態(tài)圖，以利于及時(shí)獲取最重要信息，幫助維護(hù)工作。123現(xiàn)場(chǎng)局站監(jiān)控中心（SS）組成現(xiàn)場(chǎng)局站監(jiān)控中心（SS）擔(dān)負(fù)著所在局站通信電源系統(tǒng)各類設(shè)備運(yùn)行參數(shù)/狀態(tài)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與控制的重要任務(wù)，其功能與區(qū)域監(jiān)控管理中心SC大部分相同,在結(jié)構(gòu)上采用先進(jìn)的分布式工業(yè)計(jì)算機(jī)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備配置要滿足靈活性、可靠性、集散

20、式、分布式、可延展性要求?，F(xiàn)場(chǎng)局站監(jiān)控中心（SS）主要包括了現(xiàn)場(chǎng)處理監(jiān)控計(jì)算機(jī)，及其和采集監(jiān)控單元SU之間的聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)（布線）,需要監(jiān)控的電源、空調(diào)設(shè)備和環(huán)境條件?，F(xiàn)場(chǎng)處理監(jiān)控計(jì)算機(jī)的配置，應(yīng)根據(jù)需求來(lái)決定，理論上來(lái)說(shuō)，配置越高、處理速度越快，則越好。1.2.4監(jiān)控單元（SU）組成電源系統(tǒng)中的設(shè)備監(jiān)控單元就是通常所說(shuō)的監(jiān)控模塊。監(jiān)控模塊通過(guò)RS485總線對(duì)各個(gè)被監(jiān)控部分（包括整流模塊、交、直流配電部分、蓄電池，甚至還可包括一些環(huán)境量）進(jìn)行控制，控制液晶的顯示，接受鍵盤(pán)的操作，并與現(xiàn)場(chǎng)局站監(jiān)控中心（SS）進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。當(dāng)局（站）監(jiān)控管理中心設(shè)在本地通信局（站）時(shí)，兩者間可用一般的串行

21、數(shù)據(jù)鏈路，物理接口為RS485,RS422或RS232C。其各個(gè)檢測(cè)部分包括：一、交流配電單元交流配電單元將市電接入，經(jīng)過(guò)切換送入系統(tǒng)，交流電經(jīng)分配單元分配后，一部分提供給開(kāi)關(guān)整流器，一部分作為備用輸出，供用戶使用。系統(tǒng)可以由兩路市電（或一路市電一路油機(jī)）供電，兩路市電主備工作方式。平時(shí)由市電1供電，當(dāng)市電1發(fā)生故障時(shí)，切換到市電2,在切換過(guò)程中，通信設(shè)備的供電由蓄電池來(lái)供給。兩路市電輸入要求有機(jī)械或者電器互鎖，防止兩路交流輸入短接。兩者的切換在小系統(tǒng)中一般用電氣自動(dòng)切換，大系統(tǒng)中一般用手動(dòng)切換。另外，在交流斷電的情況下，交流配電單元提供一路直流應(yīng)急照明輸出。系統(tǒng)的第二級(jí)防雷電路放在交流配電單

22、元中。交流配電單元內(nèi)應(yīng)有監(jiān)控的取樣、檢測(cè)、顯示、告警及通信功能。圖1.2通信電源系統(tǒng)框圖二、整流部分整流部分的功能是將由交流配電單元提供的交流電變換成48V（或者24V）直流電輸出到直流配電單元。整流部分包括整流模塊和結(jié)構(gòu)部分（機(jī)架）。國(guó)內(nèi)還有很多相控整流器在運(yùn)行。這種整流電路用可控硅（晶閘管）作為開(kāi)關(guān)器件，通過(guò)移相（改變導(dǎo)通角）來(lái)控制輸出電壓，故稱相控整流器。相控整流器工作在工頻（50Hz），體積重量大，效率低、對(duì)電網(wǎng)的污染嚴(yán)重，并產(chǎn)生大量的熱輻射和工頻噪音，現(xiàn)在己經(jīng)逐步被高頻開(kāi)關(guān)整流器所替代。高頻開(kāi)關(guān)整流器采用MOSFET和IGBT等新一代開(kāi)關(guān)器件，工作頻率大多高于50kHz，體積和重量大

23、幅度下降，消除了噪音，在采用功率因數(shù)校正技術(shù)后，提高了功率因數(shù)，使之接近1。結(jié)構(gòu)方面，整流機(jī)架一方面給整流模塊一個(gè)安裝結(jié)構(gòu)上的支撐，另一方面，整流機(jī)架有匯流母排，將各個(gè)整流模塊的直流輸出匯接至直流配電單元。三、直流配電單元直流配電單元完成輸出直流的分配和備用電池組的接入。開(kāi)關(guān)整流器的輸出經(jīng)匯流母排接入直流配電單元，配電單元為負(fù)載分配不同容量的輸出，可滿足不同的需要，后備電池組的輸入與開(kāi)關(guān)整流器輸出匯流母排并聯(lián)，以保證開(kāi)關(guān)整流器無(wú)輸出時(shí)，后備電池組能向負(fù)載供電。直流配電單元關(guān)鍵在于保證屏內(nèi)最小壓降、監(jiān)控的可靠實(shí)現(xiàn)、內(nèi)部的布局靈活以方便上下出線。四、蓄電池組通信電源系統(tǒng)中采用整流器和蓄電池組并聯(lián)冗

24、余供電方式。蓄電池組既為備用電源，又可以吸收高頻紋波電流。目前常用的蓄電池為閥控式密封鉛酸蓄電池，即VRLA,因?yàn)檩^之傳統(tǒng)的開(kāi)口型電池密封性好、自放電小、壽命長(zhǎng)，又被稱為“免維護(hù)蓄電池”。依照其使用環(huán)境可分為移動(dòng)型和固定型兩種，又可依據(jù)電解質(zhì)狀態(tài)分為貧液式和膠體式兩種類型。（1）蓄電池組結(jié)構(gòu)VRLA由電池槽、極板組、電解液、隔膜、安全閥、引出端子等部分構(gòu)成。電池的壽命主要決定于充放電循環(huán)周期。（2）充電特性蓄電池的兩種充電狀態(tài)分別是正常充電和均衡充電（均充）。正常充電是電池放電之后、在不脫離負(fù)載情況下的充電，包括浮充充電、限流恒壓充電和遞增電壓充電三種。在蓄電池放電時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，采用限流恒壓充電

25、和遞增電壓充電，在蓄電池放電時(shí)間僅為幾分鐘或者與整流器共同給通信設(shè)備供電時(shí)，采用浮充充電。均衡充電是指多節(jié)串聯(lián)的電池（一般為24節(jié)）在運(yùn)行過(guò)程中有時(shí)會(huì)發(fā)生容量、端壓不一致的情況，為了防止發(fā)展為故障電池，采用限流恒壓充電和遞增電壓充電定期補(bǔ)充電池的容量，使多節(jié)電池的容量、端壓趨于均衡的充電方法。蓄電池浮充電壓的選擇是對(duì)電池維護(hù)好壞的關(guān)鍵，如果選擇的太高，會(huì)使浮充電流太大，不僅增加能耗，對(duì)于密封電池來(lái)說(shuō)，還會(huì)因劇烈分解出氫氧氣體而使電池爆炸；如果選擇太低，則會(huì)使電池經(jīng)常充電不足導(dǎo)致電池加速報(bào)廢。根據(jù)YD1T799-19%標(biāo)準(zhǔn)要求，浮充電壓取值為2.23-2.27V/節(jié)。五、其他在一些地方出了監(jiān)控上

26、述內(nèi)容外，還可能包括高壓配電設(shè)備、變壓器、低壓配電設(shè)備、柴油發(fā)電機(jī)組、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組、整流配電設(shè)備、不間斷電源（UPS）、逆變器、集中空調(diào)設(shè)備、環(huán)境溫度、濕度、煙感、溫感、水浸、門(mén)禁、紅外告警玻璃破碎告警等內(nèi)容。1.2.5模塊監(jiān)控（SM）組成通過(guò)以上分析可以看出，模塊監(jiān)控（SM）是鑲嵌在電源模塊內(nèi)部的監(jiān)控系統(tǒng)，可以通過(guò)參數(shù)設(shè)置控制電源模塊的輸出電壓、限流點(diǎn)，測(cè)量模塊輸出電壓、電流、監(jiān)視模塊故障、保護(hù)、輸入輸出過(guò)/欠壓。當(dāng)接收到監(jiān)控單元發(fā)來(lái)的命令，及時(shí)將監(jiān)測(cè)模塊相應(yīng)數(shù)據(jù)及狀態(tài)通過(guò)RS485/RS422通訊上報(bào)監(jiān)控單元。具體內(nèi)容包括：（1）實(shí)時(shí)采集電源的運(yùn)行數(shù)據(jù)，定時(shí)記錄以供后臺(tái)讀取存檔；對(duì)采集

27、的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，判斷電源的運(yùn)行狀態(tài)。在出現(xiàn)報(bào)警時(shí)通過(guò)傳輸RS485/RS422及時(shí)、準(zhǔn)確上報(bào)監(jiān)控單元(SU),接受SU發(fā)送的控制命令，實(shí)現(xiàn)SU對(duì)SM的各項(xiàng)配置命令和控制命令，完成系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置、電池均浮充的手動(dòng)管理、整流器的開(kāi)關(guān)機(jī)控制等；提供前臺(tái)顯示、輸入功能，接收用戶通過(guò)鍵盤(pán)對(duì)電源的工作參數(shù)的設(shè)置和對(duì)電源的控制命令；顯示電源的各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，在報(bào)警時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，控制相應(yīng)的報(bào)警指示燈并向用戶指示報(bào)警的原因。1.3主要研究?jī)?nèi)容本文主要研究對(duì)象是集中監(jiān)控系統(tǒng)中的模塊監(jiān)控(SM)，即：完成SM的硬件設(shè)計(jì)；完成SM的軟件設(shè)計(jì)。第二章模塊監(jiān)控總體方案設(shè)計(jì)為了完成模塊監(jiān)控的功能，首先要了解系統(tǒng)的總體結(jié)

28、構(gòu)。AC/DC電源系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方案本論文要研究的電源系統(tǒng)是為基站提供26V直流電源，與配電、防雷、監(jiān)控組成供電系統(tǒng)。按照總體設(shè)計(jì)要求，在每個(gè)站址內(nèi)可按需要配置多個(gè)機(jī)架和模塊，不同機(jī)架之間通過(guò)多組總線互聯(lián)，從而可以靈活、方便、可靠地按不同的需要實(shí)現(xiàn)不同的電源配置。所以對(duì)供電系統(tǒng)也要求能采用靈活、方便、可靠的配電監(jiān)控方案，如：集中防雷保護(hù)、分布交、直流配電：即每個(gè)機(jī)架供電系統(tǒng)自成一體，每個(gè)電源單獨(dú)配備模塊監(jiān)控（SM）,負(fù)責(zé)監(jiān)控本電源模塊及機(jī)架內(nèi)部分環(huán)境量，并通過(guò)通用監(jiān)控總線上報(bào)系統(tǒng)監(jiān)控單元（SU）,來(lái)實(shí)現(xiàn)電源的管理和監(jiān)控等。其圖2.1電源系統(tǒng)框圖220VAC通過(guò)交流輸入防雷配電單元，經(jīng)由機(jī)柜頂蓋E

29、MI濾波器后輸入，沿機(jī)架左走線槽向下走線，接至電源框母板的輸入?yún)R流條上。在電源框母板上有220VAC電源匯流條、-48VDC匯流條、26VDC匯流條。當(dāng)使用AC/DC電源模塊時(shí)-48VDC匯流條不接。AC/DC電源模塊直接用兩個(gè)96PIN插座插在母板上，AC/DC電源系統(tǒng)使用4個(gè)AC/DC26V/25A模塊（31備份），可以保證至少1950W的輸出。2.2模塊監(jiān)控結(jié)構(gòu)根據(jù)監(jiān)控要求，出了能夠完成相應(yīng)的功能外，還應(yīng)該具有自動(dòng)判定模塊位置等功能。所完成的功能為：輸出量檢測(cè)（電壓測(cè)試、電流測(cè)試、輸出頻率測(cè)試），輸出量設(shè)定（輸出電壓設(shè)定、開(kāi)關(guān)機(jī)）、各種開(kāi)關(guān)量檢測(cè)、通信功能、看門(mén)狗、位置識(shí)別、故障顯示燈等

30、功能。（1）輸出量檢測(cè)輸出電壓測(cè)試：定時(shí)采集輸出電壓，在通信時(shí)上報(bào)。輸出電流測(cè)試：定時(shí)采集輸出電流，在通信時(shí)上報(bào)。輸出頻率測(cè)試：在系統(tǒng)中如果有交流電源輸出，定時(shí)采集輸出頻率，在通信時(shí)上報(bào)。（2）輸出量設(shè)定電源模塊的開(kāi)關(guān)機(jī)控制：在接收到上位機(jī)遙控開(kāi)關(guān)機(jī)指令后通過(guò)開(kāi)關(guān)量處理下達(dá)關(guān)機(jī)指令給電源模塊，使電源輸出關(guān)閉。電池的均浮充電壓設(shè)定：在接收到可上位機(jī)的均充電壓?jiǎn)?dòng)指令后，通過(guò)線性光耦轉(zhuǎn)化為模擬量加入到電壓控制環(huán)節(jié)，從而改變輸出電壓。（3）開(kāi)關(guān)信號(hào)量交流市電有無(wú)信號(hào)及交流市電過(guò)欠壓信號(hào)；模塊工作正常/故障狀態(tài)、交流模塊主備工作狀態(tài)、冗余量；（4）地址碼輸入：8位地址撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)在模塊后面板，監(jiān)控板上應(yīng)

31、設(shè)有對(duì)撥碼開(kāi)關(guān)的讀取電路及相應(yīng)輸入接口。（5）面板設(shè)計(jì)市電有無(wú)：綠燈1個(gè)（市電有指示燈亮）市電過(guò)、欠壓：紅燈1個(gè)（市電過(guò)、欠壓指示燈亮）模塊故障：紅燈1個(gè)（模塊故障指示燈亮）電池均充：黃燈1個(gè)（均充指示燈亮）通信發(fā)送：黃燈1個(gè)（監(jiān)控模塊發(fā)送指示燈亮）通信接收：黃燈1個(gè)（監(jiān)控模塊接收指示燈亮）通信接口設(shè)置RS-232,RS-422與RS-485都是串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，最初都是由電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)制訂并發(fā)布的，由于RS-232通信距離短、速率低，采用了RS-485通信接口，將傳輸速率提高到IOMb/s,傳輸距離延長(zhǎng)到100米。其特點(diǎn)為傳輸方式：差分傳輸介質(zhì)：雙絞線標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)數(shù)：32最遠(yuǎn)通信距離：1

32、200m共模電壓最大、最小值：+12V；-7V差分輸入范圍：-7V+12V接收器輸入靈敏度：士200mV提供兩個(gè)RS485口，用于上報(bào)監(jiān)控信息給SU。第三章模塊監(jiān)控硬件設(shè)計(jì)根據(jù)第二章的論述，本論文所研究的模塊監(jiān)控是用于前端現(xiàn)場(chǎng)中對(duì)各個(gè)功能模塊的監(jiān)控，可以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)控電源的狀態(tài)和環(huán)境的變化并進(jìn)行通信。根據(jù)功能要求，設(shè)計(jì)了監(jiān)控總體框圖，如圖3.1所示：I/O串行V/F光電隔離模擬開(kāi)關(guān)監(jiān)控單元SURS485圖3.1模塊監(jiān)控硬件框架圖模塊監(jiān)控板主要對(duì)模塊輸出電壓、工作狀態(tài)、輸出電壓頻率等進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)并通過(guò)指示燈顯示模塊工作狀態(tài)。模塊監(jiān)控板設(shè)有對(duì)RS485對(duì)外接口，以便及時(shí)把相關(guān)信息送給監(jiān)控單元。為

33、了利于生產(chǎn)和維護(hù)，模塊監(jiān)控板采用歸一化方式設(shè)計(jì)，由模塊后面板的8位撥碼開(kāi)關(guān)來(lái)區(qū)別不同的模塊類型。模塊的電壓及開(kāi)關(guān)量等檢測(cè)信號(hào)為在模塊內(nèi)經(jīng)過(guò)變壓器板處理的共地信號(hào)。3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)包括：時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、看門(mén)狗電路以及使單片機(jī)正常工作的電源電路。時(shí)鐘電路為單片機(jī)提供時(shí)鐘控制信號(hào)，本系統(tǒng)采用了6M的晶振作為CPU的內(nèi)部時(shí)鐘源；復(fù)位電路可以在單片機(jī)正常工作中如需要一個(gè)復(fù)位信號(hào)，以便使單片機(jī)上電或按下復(fù)位開(kāi)關(guān)時(shí)能從頭開(kāi)始工作，它的復(fù)位信號(hào)低電平有效；看門(mén)狗電路MAX813L在單片機(jī)受外界干擾時(shí)，保證單片機(jī)程序不跑飛。提高系統(tǒng)可靠性。其具體電路如圖3.2所示：8,8177266355

34、4MAX813LTTTT卄一C120pK_Y1vcc10UFl6C1720pFR7U10KU2P10P00P11P01,P12P02,P13P03,P14P04P15P05P16P06P17P07,INT1P20INTOP21P22T1P23T0P24P25EA/VPP26P27,X1X2RESETRXDTXDRDALE/PWRPSEN89C52TO30-a2915-4VCCT9T8TT3*TKTT-2T73TT2526-27283938373635343332圖3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)時(shí)間記憶電路設(shè)計(jì)這里采用DS12C887實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，因?yàn)镈S12C887實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片具有如下特點(diǎn)：八、自帶晶體

35、振蕩器及電源，在沒(méi)有外部電源的情況下可工作十年；內(nèi)建128字節(jié)RAM（其中14字節(jié)為時(shí)鐘控制寄存器，114字節(jié)為通用寄存器）；數(shù)據(jù)、地址總線復(fù)用；可用二進(jìn)制碼或BCD碼表示時(shí)鐘信息；DS12C887實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片的管腳描述如圖3.3和表3-2所示；4DS12C887U31MOTcA7111810RESETVA6139CSA5148ASA4157R/WA3176A2DS235SQWA1194IRQA0圖3.3DS12C887實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片表3-1DS12C887實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片管腳詳盡功能描述助字符名稱和功能ADOAD7地址、數(shù)據(jù)復(fù)用總線Vcc電源GND地Nc空腳MOT總線類型選擇(MOTOROLA/I

36、NTEL)CS片選AS又稱ALE，地址鎖存使能端RST復(fù)位端IRO中斷請(qǐng)求輸出端SQW方波輸出端R/W在INTEL總線下作為/WDDS在INTEL總線下作為/RD當(dāng)VCC咼于4.25V,200ms后，芯片可以被外部程序操作；當(dāng)VCC低于4.25V時(shí)，芯片處于寫(xiě)保護(hù)狀態(tài)(所有的輸入均無(wú)效)，同時(shí)所有的輸出呈高阻狀態(tài)；當(dāng)VCC低于3V時(shí)，芯片將自動(dòng)將供電方式切換到內(nèi)部電池供電。當(dāng)系統(tǒng)突然斷電時(shí)，保證時(shí)間數(shù)據(jù)不丟失，重新通電后，系統(tǒng)以時(shí)間為參數(shù)，繼續(xù)工作。AT89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)與DS12887實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片的連接形式如圖3.4所示。圖3.4AT89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)與DS12887實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片

37、的連接模塊地址定義模塊通過(guò)不同的地址進(jìn)行區(qū)分，模塊地址必須設(shè)置不同，相同的地址設(shè)置可能會(huì)導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)紊亂。無(wú)論模塊放在什么位置，通過(guò)面板上的撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置，都可以設(shè)置相應(yīng)的位置，其設(shè)計(jì)規(guī)則如圖3.5所示（圖中只畫(huà)出了AD0一路信號(hào),其余AD1AD7相同）。SWDIP-8C21104高位低位撥碼開(kāi)關(guān)7654321011111110模塊位置011111101模塊位置111111011模塊位置2圖3.5地址設(shè)定八位不同的地址定義如下：1111111101010111010111111111111111111111模塊位置3模塊位置4模塊位置5模塊位置6模塊位置73.4V/F變換電路的設(shè)計(jì)電壓頻率轉(zhuǎn)換器

38、（VFC）是一種能夠在輸入端接受模擬電壓或電流信號(hào)，通過(guò)內(nèi)部電路的轉(zhuǎn)換，以與輸入值成一定比例的頻率形式在輸出端提供一系列的脈沖或方波的裝置。因此通過(guò)使用VFC，在一段時(shí)間內(nèi)用計(jì)數(shù)器進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)，然后再輸出端讀取與模擬輸入成比例的數(shù)字量，就可以將電壓頻率轉(zhuǎn)換器構(gòu)成為模擬數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的一個(gè)功能模塊。在模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中使用電壓頻率轉(zhuǎn)換器有很多好處。首先，與基于二進(jìn)制位權(quán)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化器不同，在所有的電壓和溫度條件下內(nèi)部都是單調(diào)的。其次轉(zhuǎn)換為簡(jiǎn)單傳送串行位流的信號(hào)允許轉(zhuǎn)換器放置在接近信號(hào)源的地方而計(jì)數(shù)器則可以放置在其他地方，因此當(dāng)需要大量通道時(shí)，這種方式有其有利，遠(yuǎn)端VFC可以用于提供每個(gè)通道

39、的采樣值。再次，如果將計(jì)數(shù)時(shí)間選為一個(gè)周期，由于一個(gè)周期內(nèi)的波動(dòng)值正負(fù)相抵。因此可以消除部分?jǐn)_動(dòng)造成的偏差。將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)需要的時(shí)間與VFC的最大滿量程頻率和測(cè)量要求的分辨率有關(guān)。盡管基于A/D轉(zhuǎn)換器的VFC比逐次逼近和flash轉(zhuǎn)換器的速度慢，但是比積分形A/D轉(zhuǎn)換器的速度要快。因此基于A/D轉(zhuǎn)換器VFC非常適合用于例如溫度和應(yīng)變儀等地頻率的測(cè)量中。在這些類型的應(yīng)用中VFC可以提供的分辨率補(bǔ)償了為了獲得相應(yīng)于模擬輸入值的輸出數(shù)字量的相對(duì)長(zhǎng)的計(jì)數(shù)時(shí)間。V/F變換芯片AD654是由一個(gè)輸入放大器，一個(gè)精密震蕩系統(tǒng)和一個(gè)高電流輸出端組成的單片V/F轉(zhuǎn)換器。專門(mén)的RC網(wǎng)絡(luò)用來(lái)設(shè)置滿量程50

40、0KHZ的頻率和30V的輸入電壓。對(duì)于滿量程為250KHZ的頻率，其線性誤差僅為0.03%,并且保證可以有超過(guò)80dB的動(dòng)態(tài)變換范圍。典型的全溫度系數(shù)（沒(méi)有包括外部原件的影響）。AD654的電源電壓為5V36V，消耗的靜態(tài)電壓電流僅為2.0mA。由于本系統(tǒng)對(duì)相應(yīng)時(shí)間的要求精度不是特別的高，所以，我們采用了V/F的方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。從監(jiān)控量可知監(jiān)控最大電壓值為0220V，精度計(jì)算，220/0.01=22000相當(dāng)于2的14次方。所以采用晶振1.6ms,采樣時(shí)間為3s，用220V對(duì)應(yīng)1K頻率計(jì)算。；2VI+VI-CCL104104；3V+RGsU19Vout104V-AD6205TC410

41、4圖3-6V/F轉(zhuǎn)換電路圖由上面圖3-6可以看出，模擬信號(hào)從AD654的VIN端傳入，經(jīng)過(guò)AD654變換成對(duì)應(yīng)頻率的方波信號(hào)，從FOUT傳入光隔芯片6N136，然后傳入89C52，再此過(guò)程中，89C52起到計(jì)數(shù)器的功能。V/F轉(zhuǎn)化公式如下：V=(Vin-Gnd)/(Vref-Gnd)*KVV：測(cè)量值Vin：輸入電壓Gnd:地電位電壓對(duì)應(yīng)采樣值Vref：參考電位KV：變換系數(shù)實(shí)驗(yàn)中對(duì)電壓和電流兩個(gè)通道進(jìn)行V/F轉(zhuǎn)換，根據(jù)頻率一記數(shù)、定時(shí)時(shí)間換算出相應(yīng)的實(shí)際電壓和電流。操作步驟為復(fù)位、關(guān)斷門(mén)信號(hào)，然后進(jìn)行初始化，包括選取通道、設(shè)置計(jì)數(shù)器控制字和裝入記數(shù)初值，在打開(kāi)門(mén)信號(hào)的同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器，定時(shí)中斷發(fā)

42、生時(shí)立即關(guān)斷門(mén)信號(hào)和定時(shí)器，讀取記數(shù)值，然后換算實(shí)際電壓和電流，這樣通過(guò)控制計(jì)數(shù)器82C54的門(mén)信號(hào)的開(kāi)關(guān)，并配合定時(shí)器的啟停，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖記數(shù)的控制。其中放大倍數(shù)G=(49.4千歐/RG)+1;電路中RG的大小根據(jù)差動(dòng)信號(hào)要放大的倍數(shù)來(lái)定的。電路設(shè)計(jì)中要注意：AD620的供電電壓在18V以內(nèi)；差動(dòng)信號(hào)大小不得超過(guò)25V;AD620在放大倍數(shù)小于100時(shí)，非線性最大95PPM，放大倍數(shù)在1001000時(shí)，小于40PPM；溫漂0.6V/C；最小分辨電壓125uV；當(dāng)輸入信號(hào)阻抗小于10K時(shí)，噪聲小于1uV；帶寬120KHz。完全能滿足對(duì)分流器差動(dòng)的mV級(jí)信號(hào)的調(diào)理放大實(shí)際上，我們采集通信電源直

43、流母排電流和電池電流使用分流器是75mV級(jí)，精度是0.5%。3.5光隔器件的選擇由于監(jiān)控單元必須與電源輸入和輸出電氣隔離，因此各個(gè)輸入輸出通道必須經(jīng)過(guò)光耦進(jìn)行隔離。6N136光電耦合器由于良好的性價(jià)比，廣泛用于輸入輸出間需要高電壓隔離的高速數(shù)字接口應(yīng)用中。應(yīng)用包括微處理器或計(jì)算機(jī)接口，浮動(dòng)電源電壓的數(shù)字編程，電動(dòng)機(jī)和其它控制系統(tǒng)。6N136高速光隔由一個(gè)GaAsP光發(fā)射二極管和一個(gè)光敏二極管，高增益放大器和肖特基開(kāi)集輸入晶體管組成的集成光探測(cè)器構(gòu)成。假定工作驅(qū)動(dòng)電流為13mA則5mA的輸入二極管的向前電流即可將輸出晶體管轉(zhuǎn)為低。TTL兼容允許輸入給晶體管的門(mén)電路的輸出提鉤所需的應(yīng)用。6N136

44、的工作溫度范圍為0攝氏度到70攝氏度。應(yīng)用主要電路如圖3.7：闕呱C&TIDDErEM10LEGML圖3.76N136邏輯功能圖具體特點(diǎn)：稼砷磷LED光藕合到集成電路探測(cè)器可兼容TTL和LSTTL輸入低輸入電流，只要大于5mA即可啟動(dòng)輸入高電壓電隔最小電流3000V高速轉(zhuǎn)換最大時(shí)間75ns3.6報(bào)警電路設(shè)計(jì)當(dāng)電源模塊由于輸出過(guò)壓或頻率不穩(wěn)定，這時(shí)電源處于故障狀態(tài)。為了模塊避免產(chǎn)生更大損壞，在電源內(nèi)部立刻把電源關(guān)掉，同時(shí)把故障狀態(tài)和種類報(bào)給監(jiān)控單元，監(jiān)控單元通過(guò)通信上報(bào)給監(jiān)控中心。由于監(jiān)控單元要針對(duì)不同的電源類型，因此必須歸一化處理。要求電源送給監(jiān)控單元的信號(hào)電壓為5V,采用如圖3-8電路，對(duì)故

45、障模式進(jìn)行報(bào)警。在故障模式下，必須重新上電才能使模塊正常工作。R294.7K當(dāng)模塊處于限流、輸入過(guò)欠壓、過(guò)溫保護(hù)等狀態(tài)時(shí)，模塊處于保護(hù)狀態(tài)。這時(shí)模塊可能處于短暫關(guān)閉輸出狀態(tài)或限功率狀態(tài)，在保護(hù)狀態(tài)解除后，電源能自動(dòng)恢復(fù)工作。電源同時(shí)把保護(hù)狀態(tài)和種類報(bào)給監(jiān)控單元，監(jiān)控單元通過(guò)通信上報(bào)給監(jiān)控中心。由于監(jiān)控單元要針對(duì)不同的電源類型，因此必須歸一化處理。要求電源送給監(jiān)控單元的信號(hào)電壓為5V，采用如圖3-9電路。M3RCTi3.7通信電路的設(shè)計(jì)接口之間連接的串行接口電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)通信才能發(fā)揮作用。由于RS485標(biāo)準(zhǔn)的主要如下特點(diǎn)：1）平衡差分接口；2）支持多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)之間的相互通信；3）忍受-7V到12V共

46、模干擾；4）可驅(qū)動(dòng)32個(gè)負(fù)載；5）最高速率可達(dá)1OMbps。因此選擇RS485作為通信標(biāo)準(zhǔn)。而89C52串行接口是一個(gè)全雙工的通信接口，可以同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。由于RS485具有較高的通信速率，而單片機(jī)UART對(duì)起始位的鑒別條件是：必須有一個(gè)能識(shí)別的從高到低的下降沿。單片機(jī)以波特率的16倍速率采樣串行信號(hào)，所以下降沿之前的高電平應(yīng)有最小寬度限制。當(dāng)在9.6Kbps時(shí)，下降沿之前的高電平如果小于6us，則單片機(jī)檢測(cè)不到下降沿，從而鑒別不出起始位；當(dāng)單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，在ADM483置位發(fā)送使能后立即向發(fā)送緩沖寄存器寫(xiě)入數(shù)據(jù)，代碼形式如：SETBT_ENABLEMOVSBUF，A則起始位下降沿出現(xiàn)的

47、時(shí)刻與發(fā)送使能置位之間的間隔是變化的，實(shí)驗(yàn)中捕捉到的最短時(shí)間可以達(dá)到4us。如圖3-10:最短4us_有效數(shù)據(jù)J發(fā)送使能起始位下降沿圖DMAW發(fā)送使與起始位下間隔單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)位的采樣：對(duì)數(shù)據(jù)位第7、8、9三個(gè)采樣周期所采樣的值進(jìn)行三選二判斷。當(dāng)單片機(jī)的串口工作在方式1時(shí)，如圖（3-11）,TI在最后一位有效數(shù)據(jù)（不包括停止位）結(jié)束時(shí)置位；不論是否有實(shí)際的停止位（即不論最后一位結(jié)束后的電平為高或低），RI都會(huì)在最后一位結(jié)束后9/16-10/16位時(shí)間置位。方式下RI、T時(shí)序，起始位R置位，方式下方3下1!時(shí)序序在方式3（圖3-12）時(shí)，TI仍在最后一位與有效數(shù)據(jù)結(jié)束時(shí)置位，而RI則在對(duì)后一位有效

48、數(shù)據(jù)采樣后出現(xiàn)（最后一位出現(xiàn)9/16-10/16位時(shí)）。由以上時(shí)序可以看出，在485接線方式下，當(dāng)串口工作在方式3時(shí)，如果下位機(jī)收到上位機(jī)的呼叫后立即占據(jù)總線，則兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)處于發(fā)送狀態(tài)。這時(shí)如果下位機(jī)馬上發(fā)送一個(gè)字節(jié)，則此字節(jié)起始位的下降沿可能不會(huì)被上位機(jī)捕捉到，從而出現(xiàn)通訊錯(cuò)誤。避免以上錯(cuò)誤的方法是：在下位機(jī)接收到上位機(jī)信號(hào)后可以馬上占據(jù)總線（置位ADM483發(fā)送使能），隨后延時(shí)1位的時(shí)間再向發(fā)送緩沖寄存器寫(xiě)數(shù)據(jù)，代碼形式如：SETBT_ENABLEACALLDELAYMOVSBUF，A這種方法在485總線時(shí)仍會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)占據(jù)總線的情況，但并不會(huì)影響總線正常通訊。在方式3中，如果總線

49、空閑電平為0，則當(dāng)上位機(jī)發(fā)送完一組數(shù)據(jù)釋放總線控制權(quán)后會(huì)出現(xiàn)一個(gè)下降沿，這個(gè)下降沿可能被下位機(jī)捕捉到并認(rèn)為是一個(gè)新字節(jié)的起始位，從而會(huì)接收到一個(gè)錯(cuò)誤的字節(jié)。這種情況可以通過(guò)規(guī)范協(xié)議來(lái)拋棄誤碼，但最可靠的方法還是保證總線空閑電平為1或者使總線根本不出現(xiàn)空閑狀態(tài)。為此設(shè)計(jì)了如圖3-12通信電路:INPUADM483ETXDADM483E867sl-esl-FI日曰日ElRS232電氣轉(zhuǎn)換C2+C1+C2-C1-,TXDO1.RTS02CTS11RXDI2V-V+GNDVCCMAX232TXD1r-r3n_i7T232148R232132C5C322uRS485/422電氣轉(zhuǎn)換RXDVCCCS-RX

50、DTX+/RX+CE-TXDTX-/RX-GNDRS485/422電氣轉(zhuǎn)換RXDVCCCS-RXDTX+/RX+CE-TXDTX-/RX-GND5圖3-12通信電路電路中，485收發(fā)控制信號(hào)的作用是改變ADM483E通信收發(fā)狀態(tài)，設(shè)計(jì)中注意兩個(gè)方面：一是考慮輸入信號(hào)到IS011輸入端電路的驅(qū)動(dòng)能力，保證輸入低電平時(shí)I的工作值816mA以內(nèi)；第二考慮輸入信號(hào)在系統(tǒng)上電或復(fù)位時(shí)是F低電平，不會(huì)影響485或422總線上其他設(shè)備的通信狀態(tài)；第三是設(shè)計(jì)時(shí)要求在IS011損壞時(shí)，輸出拉到低電平，同樣是為了不會(huì)影響485或422總線上其他設(shè)備的通信狀態(tài)。設(shè)計(jì)中還要注意發(fā)送信號(hào)INPUT輸入電路到IS07輸入

51、端的驅(qū)動(dòng)能力，保證IS07的I工作值在810mA左右。F由于ADM483E輸入電路可能是RS232轉(zhuǎn)換芯片，也可能是RS485轉(zhuǎn)換芯片,所以輸入電路帶載能力是不確定的，為了將ADM483E輸入工作電流I穩(wěn)定在8F16mA內(nèi)，在IS02輸入端增加2N4403。如圖3-12所示，由于增加D3、D4、D5同時(shí)可以接收三方輸入信號(hào)，所以有一方輸入一個(gè)低電平時(shí)，ISO2的I工作在9mAF左右，如果只有一個(gè)輸入電路是，可以將二極管D3、D4、D5去掉，這樣IS02的I工作在11mA左右。F3.8電壓歸一化設(shè)計(jì)由于監(jiān)控單元是一個(gè)通用平臺(tái)，針對(duì)多種電壓的檢測(cè)，因此必須對(duì)各種檢測(cè)量進(jìn)行歸一化設(shè)計(jì)，須將所有的待測(cè)

52、電壓值按照一定比例縮小，通過(guò)顯示值和公式可以逆推出待測(cè)電壓的真實(shí)值。為此設(shè)計(jì)了同一電路形式下參數(shù)不同的歸一化電路；其被測(cè)量最大值在進(jìn)入到輸入端電壓前必須統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為4V。圖3-13待測(cè)電壓的轉(zhuǎn)化電路由圖3-13可知DV4為輸入電壓，即待測(cè)電壓，VOLT4為輸出電壓，即轉(zhuǎn)換電壓。其轉(zhuǎn)換公式為：Votl4=(1+RL/R70)DV4其中RL為電位器LM324在電路中的有效電阻，其準(zhǔn)確位置，由歸一化的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定，例如。當(dāng)DV4的電壓為220V時(shí)，需轉(zhuǎn)換為4V,代入上面的轉(zhuǎn)化公式。220V=(1+RL/10000)4V求得RL=540K。3.9多路模擬量通道設(shè)計(jì)由于被測(cè)對(duì)象較多，為了適應(yīng)多種環(huán)境，我們

53、采用了兩個(gè)4051芯片，可以對(duì)16路模擬量通過(guò)不同通道進(jìn)行測(cè)量。其具體電路如下：U1LI圖3-14多路模擬量通道設(shè)計(jì)電路從圖3-14可以看出，監(jiān)控量的選擇電路由兩片4051芯片U12,U14組成。單片機(jī)通過(guò)FS3,SS3,SS0,SS1,SS2，對(duì)其進(jìn)行控制。為了保證測(cè)試的準(zhǔn)確性,我們采用LM336作為電壓基準(zhǔn)，通過(guò)對(duì)LM336電壓的采樣，修正其它被測(cè)量。第四章模塊監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)編程語(yǔ)言選擇C語(yǔ)言是目前最流行的一種計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言.美國(guó)Archimedes公司和FranklinSoftware公司在九十年代初專門(mén)為基于51系列單片機(jī)開(kāi)發(fā)了高級(jí)語(yǔ)言工具C51.利用該工具編寫(xiě)的代碼簡(jiǎn)單高效，結(jié)構(gòu)清晰；

54、尤其是后來(lái)不同類型的微處理器及其更新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)工具基本上都支持C語(yǔ)言，因此用C語(yǔ)言編寫(xiě)的程序容易移植和維護(hù).現(xiàn)在C51主要有兩個(gè)版本:一個(gè)是Archimedes公司的C51V4.05A；另一個(gè)是FranklinSoftware公司的C51V3.20.兩個(gè)版本都支持ANSI標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)為滿足MCS51單片機(jī)的特殊需要又?jǐn)U展了一些關(guān)鍵字，如bit、code、data、idata、sfr、reentrant等.但是對(duì)于單片機(jī)89C51的應(yīng)用，只有FranklinSoftwareC51V3.20編譯器提供C語(yǔ)言編程的方法該編譯器對(duì)局部變量及傳遞參數(shù)使用RAM覆蓋技術(shù),使其內(nèi)部RAM的利用效率提高，因此C

55、51完全可以和匯編語(yǔ)言相比擬；同時(shí)，該編譯器還可以產(chǎn)生Intel格式的目標(biāo)文件。所以，我們采用C51編程技術(shù)，以代替常規(guī)的匯編語(yǔ)言編程。程序總體設(shè)計(jì)通信電源模塊監(jiān)控系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)包括三部分，即監(jiān)控管理中心的管理軟件、通信電源監(jiān)控主機(jī)的監(jiān)控軟件和各個(gè)監(jiān)控模塊的監(jiān)控程序。其中監(jiān)控管理中心的管理軟件主要實(shí)現(xiàn)信息查詢功能，即對(duì)每個(gè)電源系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行查詢。通信電源監(jiān)控主機(jī)的監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)監(jiān)控模塊進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置和實(shí)際運(yùn)行參數(shù)的巡檢功能，并將實(shí)際運(yùn)行的信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送到監(jiān)控管理中心，以供監(jiān)控管理中心中連接到網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)查詢。監(jiān)控管理中心的管理程序流程較簡(jiǎn)單，下面主要介紹通信電源監(jiān)控主機(jī)上運(yùn)行的

56、監(jiān)控程序流程和監(jiān)控模塊監(jiān)控程序的主程序流程。通信電源監(jiān)控模塊SU的定時(shí)巡測(cè)軟件流程圖如圖4.1所示。圖4.1通信電源監(jiān)控模塊SU定時(shí)巡測(cè)軟件流程圖該程序的主要功能是定時(shí)巡測(cè)各個(gè)監(jiān)控模塊，獲取各個(gè)監(jiān)控模塊的數(shù)據(jù)，并向監(jiān)控模塊發(fā)送控制命令。其中的定時(shí)時(shí)間間隔為30秒，即每隔30秒，監(jiān)控主機(jī)對(duì)各個(gè)監(jiān)控模塊巡測(cè)一遍，包括發(fā)送監(jiān)控模塊的地址，接收數(shù)據(jù)，將運(yùn)行信息記錄數(shù)據(jù)庫(kù)等。用戶可以通過(guò)該監(jiān)控程序?qū)φ髂K進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和控制，如輸出電壓值、開(kāi)關(guān)機(jī)控制、均充/浮充控制、均充/浮充自動(dòng)切換定時(shí)設(shè)置等。模塊監(jiān)控監(jiān)控程序的主程序流程圖如圖4.2所示。圖4.2監(jiān)控模塊監(jiān)控程序的主程序流程圖系統(tǒng)上電后，首先進(jìn)行初始

57、化，包括設(shè)置堆棧、中斷方式、定時(shí)器設(shè)置等。然后判斷均沖定時(shí)到否，若定時(shí)到，則送浮沖命令，進(jìn)入浮沖充電方式。接著判斷有無(wú)命令送來(lái)，若有命令，則對(duì)命令進(jìn)行分析并執(zhí)行，包括開(kāi)機(jī)/關(guān)機(jī)控制、啟動(dòng)均沖充電方式、調(diào)節(jié)輸出電壓等。若沒(méi)有命令，則讀取整流模塊的運(yùn)行參數(shù)并進(jìn)行處理。最后對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，若有報(bào)警，則顯示報(bào)警信息。4.3功能模塊程序設(shè)計(jì)以下簡(jiǎn)要介紹一下基本模塊功能的程序:4.3.1各通信命令處理定義voidget_analog_tab(void)；voidget_state_tab(void)；voidget_warn_tab(void)；voidget_limit_tab(void)；vo

58、idrd_analog(void)；voidrd_state(void)；voidrd_warn(void)；voidrd_limit(void)；/*取模擬量表1347*/*取狀態(tài)量表1430*/*取報(bào)警量表1446*/*取限值表1512*/*讀模擬量1572*/*讀狀態(tài)量1679*/*讀報(bào)警量1703*/*讀上下限1829*/voidwr_s_limit(void)；voidget_sys(void)；voidget_sys_tab(void)；voidrd_sys(void)；/*寫(xiě)單個(gè)限值1912*/*取系統(tǒng)值1946*/*取系統(tǒng)配置-模塊為空指令1960*/*讀系統(tǒng)配置-模塊為空指令

59、1972*/voidread_port(void)；/*讀開(kāi)關(guān)量274*/4.3.2系統(tǒng)控制字初始化，TO關(guān)中斷，通信開(kāi)始接收系統(tǒng)控制字初始化，TO關(guān)中斷，通信開(kāi)始接收子函數(shù):write_int()程序清單如下：WP=1；set_err_flg=1；work=O；protect=O；error=O；/*禁止寫(xiě)EEPROM*/*這時(shí)不確定模塊類型*/*/RD信號(hào)有效*/*保護(hù)指示燈不亮*/*故障指示燈不亮*/函數(shù)名稱:ini_sys入口參數(shù):無(wú)出口參數(shù):無(wú)函數(shù)功能IT0=1；/*INT0,INT1設(shè)為下降沿觸發(fā)*/IT1=1；IP=0 x07；/*INT0,INT1,T0為高中斷級(jí)別*/tint

60、_flg=O；/*采樣設(shè)置初始化*/sampcoun=O；protime=O；=0；/*喂狗采樣通道為0*/=O；/*/=0；=0；/*啟動(dòng)測(cè)頻*/TH0=0；TL0=0；first_edge=1；/*第一個(gè)下降沿*/TF0=0；/*清T0中斷標(biāo)志*/IEO=O；/*清INTO中斷標(biāo)志*/IE1=O；/*清INT1中斷標(biāo)志*/ETO=O；/*TO關(guān)中斷*/EXO=1；/*INTO開(kāi)中斷*/EX1=1；/*INTI開(kāi)中斷*/TRO=1；/*啟動(dòng)TO*/EA=1；/*通信初始化*/syn_flg=0；/*同步碼置0*/tx_flg=O；/*接受標(biāo)志有效*/PCON=PCON&0 x7f；/*波特率