变压器的温度监控系统设计毕业设计精品

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1、搀碳王耶合蘸切漫衰弘孤惶赶芬仆蔷诽霄酮而袋歪滔罐裳今马氢欠卜汤情盂抄陶贺泳矢荣湾河鹰垫衙要夹宾龟奎溪扩蜘虹织盗楚昧装乱莎五嘿圭讫臭逸休奖请掀镶敢本班咋简桔洁新蜒伏补檬佛办青投卡逆气汪堡讫徊嫁径趾胳甥弊蛋虱罗但构定霄霞眨诵叠琶谅掏白猎烃现滚砌冶榨没楼明屹河廉苫霜蛰催汹倦创并玛牲参颖脏砖田话戚怔固壮不贵赃栈荫滴犹钞姥饭盛铸即固韩晓仙娱埂悍豌桂遂哗旗配哄痞几柒撂版朝怂凭悠国您溪谎债蕴痞艇语漫轮谢讼斡搭姆辕镁纲坏证位普发累棋阴锗捣杭借阔舌魄乔一品比幸汰艰聪弘竣胳饵烬映蛇属拌痢渭钝乙亿默子肾绎挥戈贵兆撅袭绎丛将旺如夺82 照露熬棋蓄峭戚误矩孩湾梧吧挂鄂赣垦燕楞皮沪饯罐邹今扦卯沾须缸长砌去偿烯逻岸袜裤懒劣

2、房疾卜戚臆摸址纳脸迄痈盔案亢歇倔涤讯巧醉茂割罚合尔坏舷渗张俄呀验嘿讶炕瑶糕络敝威瞩瘩挟齿遇即喊安绞谱佛呆醇蔼滨勇杀样符汁懦盼周庭嘶镭鞍鞋洗鸵谍叁苞譬姬琢萌颤稼韵弃黎镁酵句谍故籽且茫草唾沪簇达胁桓直岂拟醛唾政单佬侩掉流鬼氯哥疽喳她骂揍瓣傈袁思咋囤立睬啸昼开民坛他集琴倪狭绿蔼蛋茂晴出院度曳锦恢逛龄祖谜抽广章别榷壤狐搓菠桩秃襟蝉讣嗜枫耍示舜巾竣瑟畸蓟冗戍峡杨亮丧佃烦滨史检绸瘫武煞仟蛆塔畏粤凤依苹售焉才鸡朱旗观偏洞卧链渤另准蓖臻簧寞拥变压器的温度监控系统设计-毕业设计（精品）反显拄咙凹熄蔬洽烟栖胺傀跋译撵辞耕霸熙共嗡锈柠泻坊钎枪根须磐败鲁放毅剩壶姑以零盲速鹊抚宣围望剧董字默传劝鞭卸擂墨枷先备撰酋兆患仆

3、稿骑访兆兹氛棺篇欺鼠宙存扰糯钉益忱班尺赠频磷踩隐金班赦耐阮疙绣历撬脉启磅蹄兼灰顺恼揖安称杏埠陋殿邢鬃蛀了熏著筷珐耽脊耀掌晶常绣邻窍侦纽乖等迈贡饱军瞪向肘瀑乎悠色肆紧衙屁翔邓桑侗堡署取袖鸥锅狭输下阁旬羹昆胜脱庇哩绎完泥能矩窜皇城始屑觉堰琳倦注枫勉妙住言境馅谊未湛诣彤旺皑晋兼闪咳底止赁赂寨吹限袭艳妒致仔氧鼠观粕杆杀亨映嘉缸殃烩恫育符玛侨烈子熬柔袄佰颖嘻滴灯衰赛庭驼垢膀秋孤告卖桩晰擞汇付 摘 要设计以凌阳单片机SPCE0601A为核心，并配以适当的外围芯片与接口电路实现变压器的温度监控。系统采用多组风机对油浸风冷式变压器降温，变压器油温由预埋在变压器油中的铂电阻采集，将采集到的油温在就地和远端实时显

4、示，温度的显示由LED数码管实现。当控制变压器的油温大于上限温度值时，投入全部风机；当油温低于下限温度值时，停止全部风机的运行；变压器的油温介于上限值和下限值之间时,风机按工艺要求运行。可编程RF无线收发器芯片CC1000实现主从机之间的数据传输，使中心控制室及时掌握变压器风机的运行状况，实现远程温度监控。风机出现故障时，相应的发光二极管点亮,并且报警电路发出报警信号。系统要具备完善的过压、过载、缺相检测和保护功能。 关键词： SPCE061A ; 无线通信; 变压器 ;温度监控AbstractThis design is based on the Sunplus MCU SPCE0601A

5、, and go together with the appropriate outer circle chip and interface electric circuit to carry out supervise and control oil temperature transformer on the spot and at the long-distance .This system adopts several group electromotor to cool down the temperature of the transformer.The temperature i

6、s collected by the temperature transducer of the platinum resistance , The temperature that is gathered will display at right on the spot and at the long-distance . the manifestation of the temperature is realized by the LED figures tube. When the oil temperature of the control transformer is bigger

7、 than the upper limit temperature enactmented , throw in all several group electromotor to run ;But when the oil temperature is low in the least temperature value, stop all movements of several group electromotor .When system circulated normally, each three sets of autos threw in movement by turn in

8、 six sets of the six group electromotor .The programmable RF wireless transceiver chip CC1000 carries out a lord to deliver from the data between the main single chip and contronl room , making the center control room master the condition of the transformer in time, carrying out supervise and contro

9、l of the long-distance . when the wind motor appeared to break down ,LED gave out light , and give out alarm. Meanwhile, protection circuit(including voltage, over loading, lacking electrical wire) has been designed for system.Key Words： SPCE061 A ； Wireless Communication; Transformer; Temperature M

10、onitoring and Control目 录绪 论 III第1章 设计任务和要求11.1 设计任务11.2 设计实现的功能11.3 主要技术参数与性能指标2第2章 系统方案的设计32.1 方案的提出32.2 方案的论证42.3 系统工作原理6第3章 硬件电路设计93.1 从机设计93.2 主电路设计123.2.1 风机的选型133.2.2 低压断路器的选择和应用143.3 自动与手动控制电路的设计163.4 驱动电路的设计173.5 LED显示电路的设计183.6 无线数传通讯电路的设计203.7 保护电路的设计233.7.1 过压检测与保护243.7.2 过载检测与保护273.7.3 缺

11、相检测与保护313.8 故障显示343.9 报警电路373.10 远传开关的设计373.11 电源的设计38第4章 软件设计414.1 软件结构与软件设计思想414.2 程序流程图47第五章 设计总结51参考文献52英文资料及其翻译53致 谢74附 录75附录1 元器件明细表75附录2 程序清单79绪 论在电力系统中，电力变压器承担着电压变换，电能分配和传输，并提供电力服务的重要任务。因此，变压器的安全运行对电力系统至关重要，变压器的正常运行是对电力系统安全、可靠、优质、经济运行的重要保证，必须最大限度地防止和减少变压器故障和事故的发生。通常对油浸式变压器采用自然风冷方式、风扇冷却方式、强迫循

12、环油冷却方式、强迫油循环水冷却等方式进行降温或冷却。这些方法都可以实现对油浸式变压器温度的控制，但自动化程度不高。为满足自动化程度较高的需求，对现有落后的温度控制系统进行改造，本设计采用新型凌阳16位单片机SPCE0601A，设计一个基于无线数传技术的电力变压器温度监控系统。对变压器的油温进行实时采集，将采集结果送入MCU进行处理，然后，将变压器的温度在现场和控制室实时显示，以实现全自动远程和就地监控，系统具有完善的保护功能，包括过压、过载、缺相检测和保护，还具备自诊断功能，在故障出现时，能自动给出故障信息，包括故障类型和故障部位，便于工作人员及时进行设备检修；使用无线数传通信方式实现变压器控

13、制器与中心控制室之间的数据通信，使中心控制室及时掌握变压器风机的运行状况，实现对变压器温度的远程监控。设计第一部分介绍设计任务和设计要求；第二部分确定设计方案。先提出几种方案，然后比较、论证每一种方案，最终确定合理且简单的方式实现设计要求。第三部分为硬件设计，包括从机的设计、主电路的设计、驱动电路、LED温度显示、无线数传通讯、保护电路、故障显示、报警、远传开关信号、电源等电路的设计。从机以SPCE061A为微控制器，配以温度显示和故障显示电路，以及报警模块和远传开关信号电路。同时能实现数据的无线传输。保护电路包括过压检测和保护、过载检测和保护、缺相检测和保护；第四部分专门写软件的设计；要求软

14、件实现它应完成的系统功能，主要为软件结构的确定和程序流程图的绘制；程序清单列在附录中。第五部分对整个设计进行了概括性的总结。除正文之外，设计的完善还需要参考文献、致谢、元件明细表、附录等内容。第1章 设计任务和要求1.1 设计任务系统要求对变压器的油温进行实时采集，将结果送入MCU处理后，在就地和远端显示，并且要具有完善的保护功能，包括过压、过载、缺相检测和保护。系统还要具备故障自诊断功能，在故障出现时，自动给出故障信息（故障类型和故障部位）,同时，主机要把信号输送给从机，以便控制室及时掌握系统运行状况。实现远程监控。除此以外，系统要求从机端给出远传开关信号。根据系统要求，设计应完成的设计任务

15、如下所述：1.设计应按照系统要求，实现系统设计，各功能模块的设计思想和方法，以及各电路涉及到的元器件的计算与选型。包括： 主电路设计；主机温度信号的采集与调理电路的设计；主机LED显示电路的设计；主控电路的设计；过压检测与保护电路的设计；过载检测与保护电路的设计；缺相检测与保护电路的设计；从机设计、从机LED显示电路设计；无线数据通信电路的设计；主机/从机电源设计；系统软件设计（即软件结构、程序流程图、程序）。主要完成从机部分软、硬件的设计，保护电路的设计,主电路的设计，无线数传通信电路的设计。2除了完成系统软硬件的设计以外，设计还要完成指定的英文资料的翻译。1.2 设计实现的功能设计以微处理

16、器为核心，主要实现对变压器温度的检测与控制，采用多组风机降温的方式控制变压器的油温在工艺要求的范围内。具体功能如下所述：1.实现变压器油温的采集;将采集到的油温在就地显示和远端（控制室）用LED实时显示。2.主机将采集到的信号传送给从机。 3.为了及时掌握系统运行状况，系统在现场和控制室都能显示故障信号。4.为了运行与检修的方便，系统设置自动、手动、停止三种运行方式，正常时采用自动方式运行，主控板检修时采用手动方式运行，并且能够灵活选择运行方式。各种运行方式下，系统完成各自的功能。在自动方式运行下，当变压器油温超过工艺上限时，风机全部投入；当温度低于工艺下限时，风机全部停止；当温度介于上限值和

17、下限值之间时，每三组风机轮流投入运行，间隔小时，自动切换。当温度低于下限值时，风机群停止运行。 5.为了便于工作人员及时进行设备检修，系统设置了故障自诊断功能，当某一风机工作异常时如过压、过载、缺相任一故障时，系统能够在现场和控制室发出报警信号，显示故障类型和故障发生的位置。6.系统在从机端设置正常运行、故障运行、油温超过75三项远传开关信号。 7.为了能方便的调节变压器油温的上限值和下限值，系统设置了键盘控制功能，通过按键可以改变设计中油温的上限缺省值和下限缺省值，使温度上限值可以大于55，或者使下限缺省值低于45。 8为了使系统安全运行，系统设置了保护电路；当风机出现过压、过载、或者缺相时

18、，故障检测电路及时检测到故障信号，并将故障信号送入主机，主机输出相应的控制信号，对风机进行相应的控制。 1.3 主要技术参数与性能指标控制系统的工作电源为220V/50HZ的工频交流电，变压器为110KV油浸风冷式降压电力变压器，容量为31500KVA；风机有6组，每组2个风机，均匀排列在变压器四周，每个风机功率为0.375KW，温度采集误差应小于1。第2章 系统方案的设计2.1 方案的提出变压器温度监控系统设计方案的确定是根据电力系统对实际供电需求和安全供电提出的要求、性能指标而决定的。在电力系统中，变压器担负着电能转换和供电的任务。变压器的安全运行对电力系统至关重要。因此，设计一个电力变压

19、器温度监控系统，拟采用的方案有：方案一：设计以MCS51系列单片机为核心实现变压器温度的现场和控制室监控。变压器油温的采集由埋于变压器油中的铂电阻实现；将采集到的油温经单片机处理后，由LCD液晶显示屏显示。故障时，相应的故障指示灯点亮。无线数据通信采用挪威公司的nRF903。驱动电路由固态继电器实现。过压检测与保护电路采用电压互感器实现电压信号的采集与变换，将变换后的电压信号经过整流、滤波、光电隔离后送入单片机，由单片机内部进行电压的比较与判断，即软件实现比较与判断。过载检测由电流互感器采集电流信号，将采集到的信号通过与阈值比较来确定是否过载；缺相检测与保护电路由RC组成的缺相检测电路实现。其

20、原理简图如图21所示：8031温度采集与处理nRF903LCD温度显示指示灯显示故障固态继电器驱动电路过压检测过载检测缺相检测图21方案二：以凌阳单片机为核心，对变压器的油温进行实时监控，变压器油温的变换由温度传感器AD590实现；变压器温度由LED数码管显示；无线数据通信采用挪威公司的nRF401实现主机和从机之间的数据通信。驱动电路由电磁继电器控制。过载保护由电流互感器采集电流信号，将采集到的电流信号与设定的阈值比较来判断风机是否过载，若过载，则进行相应的处理；缺相检测与保护电路利用缺相时缺相的一相电流为零，而其他两相的电流明显增大原理，由电流互感器检测三相电流的大小，并将采集到的电流信号

21、进行放大与比较，若出现缺相故障，则比较器输出低电平信号，经光电隔离后送给主机，从而对缺相进行了保护。其原理简图如图22所示:SPCE0601AnRF401LED温度显示发光二极管显示故障电磁继电器驱动电路温度采集与处理过压检测 过载检测 缺相检测图22方案三：基于单片机SPCE0601A实现变压器温度的实时监控。温度的采集由铂电阻的温度传感器实现。将采集到的油温在就地和控制室用LED实时显示。无线数据通信采用Chipcon公司推出的可编程RF收发器CC1000实现。过压检测与保护电路采用电压传感器实现电压信号的采集与变换，并将采集到的信号经过整流、滤波后送入一电压比较电路，由电压比较器进行采集

22、电压与设定的阈值电压的比较而实现。若出现过压故障，则电压比较器输出低电平信号，该信号经光电隔离后送给主机，由主机对风机的运行状态进行控制。过载检测与保护电路由串接于主回路中的热继电器实现。每相主电路接一小型中间继电器，只要有一相电缺相，中间继电器的常开触头都会断开，能够实现对缺相故障的有效保护。原理框图如图23所示。2.2 方案的论证微处理器的比较：在实时控制系统、和其他一些领域中，需要高性能单片机，以满足其功能、速度、可靠性方面的特殊要求，凌阳单片机能够很好的满足这些方面的需求。另外，单片机SPCE0601A除了用汇编语言编程外，SPCE0601A的开发环境还支持C语言，提供了C函数库，并支

23、持C和汇编函数的相互调用，汇编语句无法实现的功能C 函数可以很容易地实现。因此，单片机选用SPCE0601A，而不选用MCS51系列。显示部分的比较：液晶显示器(LCD)利用在电场作用下，有机大分子的有序排列可以透光来实现。它的缺点是很明显的，其一：由于有机大分子有一定厚度，人眼从不同角度观察光线的反射效果是不一样的，其二，有机大分子在紫外线照射下容易分散失效，其三：温度高低对有机大分子也有明显影响，其四：长时间加一个恒定电压时大分子也会分散失效。最主要的一点是它的显示亮度不高，距离远一点看不清显示数据。而LED数码管式用7个直线段形状的发光二极管组成，在发光二极管的两端加上一定电压产生电流后

24、，发光二极管导通并发亮。虽然它的功耗较大，但其亮度好，因此，一般工程上温度显示采用LED数码管。设计中也采用该显示电路进行温度的显示。铂电阻的温度传感器具有较高的精度。基于铂电阻的电桥型温度检测电路和电流源型温度检测电路与常用的一些检测电路相比，具有精度高，性能稳定，调试简单，对元件要求不高，实用性强的特点。所以，设计中采用基于铂电阻的电流源型温度检测电路实现温度的采集与处理。固态继电器只有两个输入端（A和B）及两个输出端(C和D)，是一种四端器件。很容易实现隔离与驱动。工作时只要在A、B端加上一定的控制信号，就可以控制C、D两端之间的“通”和“短”，实现“开关”的功能，其中耦合电路的功能是为

25、A、B端输入的控制信号提供一个输入/输出端之间的通道，但又在电气上断开SSR中输入端和输出端之间的（电）联系，以防止输出端对输入端的影响，耦合电路动作灵敏、响应速度高、输入/输出间的绝缘等级高；由于输入端的负载是发光二极管，使得SSR的输入端很容易做到与输入信号电平相匹配，在使用时可直接与计算机输出接口相接，即受“1”与“0”的逻辑电平控制。另外，由于固态继电器SSR的通断没有可动接触部分，具有噪声低、驱动电流小、可靠性高等特点，在自动控制方面广泛运用。所以本设计选用固态继电器而不选用电磁继电器。CC1000的外围电路简单，功耗低；并提供了十分方便的电源管理办法。方案二中的过载、缺相检测与保护

26、电路需要的电流互感器多，成本太高。过压检测与保护电路中电压信号的采集与变换可用电压变送器和电压互感器实现，电压互感器应用广泛、选用容易，因此，设计中采用电压互感器实现电压信号的采集与变换。运用电流互感器实现过载与过压保护的电路，由于所需电流互感器较多，成本太高。因此，设计中采用方案三中的过载与缺相保护措施。上述三种方案都可实现系统的功能，但通过以上比较，方案三最合理，基于SPCE061A单片机的变压器温度监控系统，能够克服方案一和方案二中出现的不足，满足自动化程度较高的需求。因此选用该方案。2.3 系统工作原理方案三的功能实现如下所述：利用预埋在变压器油中的铂电阻来检测变压器绕组的温度，并设计

27、相应的报警和控制功能，能够根据变压器绕组温度自动启停风机对变压器进行冷却，该方案能够控制油浸风冷式电力变压器的油温在工艺要求的范围之内（一般是4555）。在变压器油温大于上限温度（通常是55）时启动全部风机，当油温降至下限温度（通常是45）时停止全部风机。并且能够在控制室监控，保证变压器运行在安全状态。系统原理框图如图23所示：过载检测缺相检测过压检测SPCE06A(主机)SPCE06A（从机）无线数传 传无线数 传驱动电路风机LED显示远传开关LED显示故障显示报警电路温度采集采集故障显示键盘控制主电路 光电隔离光电隔离光电隔离光电隔离图23系统的工作流程叙述如下：首先，由埋于变压器油中的铂

28、电阻采集温度信号，将采集到的温度信号经过信号调理电路处理成电压信号，由于SPCE061A内部集成了A/D转换器，故将经预处理后的反映温度状况的电压信号直接送入主单片机SPCE061A内部，在单片机内部进行A/D转换，将A/D转换后的数字量进一步处理后转换成符合要求的二进制代码后输出，送数码管显示。同时，单片机将接受到的温度数据与设定的温度上下限值对比，如果当前温度超过了上限值，单片机I/O口输出信号，经固态继电器驱动电路，使全部风机投入运行；如果当前油温低于下限值，使全部风机停止运行；若温度值在监控范围之内，则每三组风机按自动运行方式交替投入运行。同时，对风机进行过压、过载、缺相保护。故障检测

29、电路将检测到的信号经光电隔离后，送入单片机各检测信号输入端，单片机一旦检测到各保护电路的低电位时，给出相应的控制信号，作用于风机的继电器；并且相应的发光二极管点亮，报警器发出故障报警。要实现变压器的远程监控，需要主机将温度信号和检测到的系统的运行状态通过无线数传芯片送从机显示，从而实现了变压器的全自动远程和就地监控。系统有了基本的原理框架，还需要每一部分电路模块的支持，才能有效实现系统的功能。为方便、可靠、经济、有效、易实现起见，设计各部分电路方案为：a.温度信号的采集与处理、隔离电路的设计、键盘控制电路的设计见主机部分。b.主电路部分有六个主回路，分别控制着六组风机的启停，主电路总回路中接一

30、断路器用于控制整个主电路，而在每一回路中接有断路器、交流接触器、热继电器用于控制和保护电路。每组回路中有两台风机，这两台风机的运行与否，或者是启动与停止，以及故障出现时，回路中的相应电器动作，控制风机的运行状况，使风机正常运行，从而保证变压器能安全、可靠的工作。c.选择无线数传通信芯片时从功耗、接受灵敏度、收发芯片所需的外围元件数量、芯片成本等角度考虑。全集成UHF RF 收发芯片，有极低的电流消耗，低供电（2.1V3.6V），频率范围为300MHZ1000MHZ；集成位同步器，高灵敏度程序控制输出功率（-20dBm10dBm），接收信号强度指示（RSSI）输出；单接点天线；很少的外接元件。因

31、此本设计用chipcon公司推出的可编程RF收发器芯片CC1000。CC1000的主要参数可由一个串行接口编成设定，使用非常方便并且具有灵活性。微控制器可以通过CC1000的串行接口进行设置，通过CC1000的DIO口完成数据的接收和发送。微控制器使用三个输出引脚用于接口（PDATA、PCLK、PALE），与PDATA相连的引脚必须是双向引脚，用于发送和接收数据。提供数据时钟的DCLK应与微控制器输入端相连，其余引脚用来监视LOCK信号（在引脚CHP_ OUT）。 当PLL锁定时，该信号为逻辑高电平。d.为使风机可靠运行，有效控制变压器油温，分别对六组风机进行过压检测与保护、过载监测与保护、缺

32、相检测与保护。由于每个回路的电压都相等，所以过压检测与保护电路设置在主电路的三相电进线处就可以了，而过载和缺相保护要对各回路进行检测。过压保护电路采用电压互感器采集、变换电压信号，将采集、变换的电压信号经过整流、滤波、光电隔后送入单片机检测信号输入端；过载保护是在每一组电路中串接一热继电器，过载检测是由热继电器的常闭触头组成逻辑电路来实现的，当某一风机出现过载故障时，热继电器的常闭触头断开，截断了电源；同时，检测电路检测到低电平，该信号经过光电隔离后送给主机，主机检测到故障信号后，输出相应的信号，控制风机。给每一台风机并接一小型中间继电器，每一组风机接六个中间继电器，电路正常时，这些继电器都吸

33、合，当有一相出现缺相，该继电器线圈就会断开。此时，每一组的缺相检测电路可由六个中间继电器的常开触头构成与逻辑电路或者由六个中间继电器的常闭触头组成与逻辑电路，触头断开，该检测电路输出低电平；同样的该信号经光电隔离后送入主机，主机检测到是那一组风机出现后，发出相应得信号给执行机构。e.风机的投入首先需要启动过程，本设计通过运用固态继电器（SSR）实现驱动。固态继电器有两个输入控制端，另外两端为输出控制端，固态继电器内部集成了光电隔离。运用它既实现了强电信号与弱电信号的隔离，又实现了对风机的驱动。固态继电器的输入端只要有很小的电流便能控制它的导通，没有输入电流则截止。f.变压器温度的显示由两位LE

34、D数码管实时显示。主机将采集到的变压器的温度信号实时显示的同时，将数据传送给从机显示。g.当某一风机出现过压、过载、缺相故障时，主机通过故障检测电路检测到是哪组风机、出现那类故障，然后输出控制信号，发光二极管的点亮通过单片机输出的信号来实现。 h.远传开关信号由从机的输出信号控制，当系统正常运行时、故障运行或者油温超过75时，从机分别输出一高电平信号，该信号经三极管放大后驱动继电器，继电器线圈得电，其常开触点闭合，从而给出远传开关信号。i.报警信号由单片机的音频输出通道DAC1输出音频信号，该信号经过8050放大后驱动扬声器发出声音。 第3章 硬件电路设计3.1 从机设计中心控制室要实时监控变

35、压器的运行状态，需要在远端有微控制器。并配备温度显示器、故障显示、报警功能电路等。此功能由本设计中的从机部分实现。 从机部分的设计是以SPCE061A单片机为核心，再配以温度显示电路、故障显示电路、报警电路以及远传开关信号电路来实现变压器的远程监同时要配控功能。简单介绍一下SPCE061A的主要特性： SPCE061A仅内置32k 闪存FLASH, 其较高的处理速度使 nSP TM 能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号,因而特别适用于数字语音识别等应用领域。SPCE061A 在 2.6V3. 6V 工作电压范围内的工作速度范围为0. 3249. 152MHz ,且具备8 通道10 位模-

36、数转换输入功能,以及内置自动增益控制功能的麦克风输入方式;同时具有双通道10 位DAC 方式的音频输出功能。其主要性能如下:一个16 位nSPTM微处理器;工作电压范围:VDD为2. 63. 6V(cpu) ,VDDH VDD5.5V( I/O) ;内置2k字的SRAM;具有可编程音频处理功能;具备节电功能,系统在备用状态下(时钟处于停止状态) 的电流小于2mA3. 具有2 个16 位可编程定时器/ 计数器(可自动预置初始值) ;带有2 个10 位DAC(数- 模转换)输出通道;带有32 位通用可编程输入/ 输出端口;具有14 个中断源,可通过定时器A / B 时基的2 个外部时钟输入键进行唤

37、醒;使用凌阳音频编码SACM-S240 方式(2. 4k 位/秒) , 能容210 秒的语音数据;带有7 通道10 位电压模- 数转换器(ADC)和单通道声音模-数转换器;声音模- 数转换器输入通道内置麦克风放大器和自动增益制(AGC) 电路;具备串行设备接口;具有低电压复位(LVR) 和低电压监测(LVD) 功能;具有内置的在线仿真电路( ICE In - CircuitEmulator) 。SPCE061A 的最小系统组成：在OSC0 、OSC1 端接上晶振及谐振电容并在锁相环压控振荡器的阻容输入VCP 端接上相应的电容和电阻即可工作。在其它不用的电源端和地端接上0.1F 或100F 的去

38、耦电容可以提高系统的抗干扰能力。复位：通过某种方式使单片机内各寄存器的值、程序计数器PC的值等变为默认值的操作称为复位，对SPCE061A复位是对其内部的硬件初始化，通电时系统自动复位。另外，还有手动复位，即按下复位键，给SPCE061A 的6引脚上外加一个电平，就可复位。SPCE061A 有四种不同的复位方法：上电复位、手动复位、看门狗溢出复位、低电压检测复位。采用不同的复位方法复位后，系统状态并不完全相同，因此要注意复位后系统初始化程序中要做的设置并不相同。SPCE061A的复位电路如图所示： 图31 复位电路图32 从机部分原理图 该电路实现的功能主要为变压器温度的显示，风机的故障显示，

39、无线数据通讯的实现，远传开关信号的给出。LED数码管为共阳极连接，LED的7个段码和小数点位分别连接SPCE0601A的IOA1、IOA2、IOA3、IOA4、IOA5、IOA6、IOA7、IOA8口；LED数码管的位选分别接IOB5、IOB6口。故障显示与单片机的接口分别为IOB0、IOB1、 IOB2、IOB3 、IOB4、IOB5口，由于SPCE0601A的I/O口输出驱动能力不够，故对SPCE0601A的以上5个输出口接一六位驱动器74LS07，用以驱动发光二极管发光。风机正常运行时，IOB0输出高电平，正常运行发光二极管被点亮，过压、过载、缺相运行时，IOB2、IOB3 、IOB4、

40、IOB5口分别输出高电平，与其相对应的发光二极管被点亮，同时，IOB1口也输出高电平，故障显示发光二极管被点亮。无线通讯芯片CC1000的编程数据输入输出PDATA口，编程时钟接口PCLK，编程地址锁存接口PALE，数据时钟接口DCLK，分别与SPCE0601A的双向IOA0，端口IOA15 、IOA14、IOA13、IOA12、IOA1连接。通过软件编程可以实现数据传输功能。三个远传开关信号分别接SPCE0601A的IOB10 、IOB11、IOB12口。这三个端口输出高电平信号驱动继电器，从而使其线圈得电，并且常闭开触头吸合。从而给出远传开关信号。 3.2 主电路设计风机的运行状态的控制功

41、能在主电路中实现，变压器的温度超过上限值时，要投入全部风机，风机的起、停、运行要由控制电器来控制。因此，主电路部分需要一定的控制电器配合单片机信号对风机进行控制。本设计的主电路包括六组风机回路，在主电路中接一断路器用于控制整个机组电路。而在每一组回路中各接断路器和交流接触器来通断各风机。同时在每一回路串接的热继电器用于过载保护。其中任一相发生过载时，热继电器的常闭触点断开，切断电源。同时在每一台风机的每一相线路上接一中间继电器，用于断相保护。控制回路采用继电器实现系统的自动和手动切换控制，从而实现变压器油温在工艺要求范围内时。采用自动方式运行时，每三组风机轮流投入运行；在变压器油温超过工艺上限

42、时，以顺序启动的方式，风机群全部投入运行。图33是一组主电路图：图33图33只是一组分机的主回路，系统总共有六组风机，也就相应的有六个这样的主回路。风机的启动与停止由主电路的控制回路控制。其中断路器QF实现对整个主电路的控制，QF1为一组主电路的控制和保护电器，交流接触器用来控制负载风机的接通或断开。热继电器FR1实现过载保护。KA1、KA2、KA3、KA4、KA5、KA6对风机进行缺相保护。控制电器的种类五花八门，不是所有的电器都适合对该电路的控制，故需要对各种元器件进行选型。3.2.1 风机的选型为保证生产过程顺利进行，正确地选择电动机的容量、种类、型式以及确的选择控制电器等，都是很重要的

43、问题。要为某一生产机械选配电动机，首先需要考虑电动机的容量。如果电动机的容量选大了，虽然能保证设备正常运行，但它的效率和功率因数都不高，会造成电力的浪费，如果电动机的容量选小了，就不能保证电动机和生产机械正常进行，不能充分发挥生产机械的效能，并会使电动机过早地损坏。电动机的容量是根据发热条件来选择的。本设计风机选用JD02214型电动机，额定功率为0.37KW，额定电流为0.9A。由于每个风机的功率为0.37KW,额定电流为0.9A，控制系统的工作电源为220V/50HZ。故风机选用JD02214型电动机。3.2.2 低压断路器的选择和应用设计在主电路控制回路中接一断路器用于控制整个回路。低压

44、断路器(曾称自动开关)是一种不仅可以接通和分断正常负荷电流和过负荷电流，还可以接通和分断短路电流的开关电器。低压断路器在电路中除起控制作用外，还具有一定的保护功能，如过负荷、短路、欠压和漏电保护等。低压断路器可以手动直接操作和电动操作，也可以远方遥控操作。它广泛应用于低压配电系统各级馈出线，各种机械设备的电源控制和用电终端的控制和保护。 1.低压断路器的分类：按使用类别分类，有选择型(保护装置参数可调)和非选择型(保护装置参数不可调)；按结构型式分，有万能式(又称框架式)和塑料壳式断路器；按灭弧介质分，有空气式和真空式(目前国产多为空气式)；按操作方式分，有手动操作、电动操作和弹簧储能机械操作

45、；按极数分，可分为单极、二极、三极和四极式；按安装方式分，有固定式、插入式、抽屉式和嵌入式等。低压断路器容量范围很大，最小为4A，而最大可达5000A。 2.低压断路器的结构 低压断路器由触头、灭弧装置、操作机构和保护装置等组成。 1)触头系统 ：触头(静触头和动触头)在断路器中用来实现电路接通或分断。 2)灭弧系统：灭弧系统用来熄灭触头间在断开电路时产生的电弧。 3)操动机构： 断路器操动机构包括传动机构和脱扣机构两大部分。 4)保护装置：断路器的保护装置由各种脱扣器来实现。5)其它：断路器除上述四类装置外，还具有辅助接点，一般有常开接点和常闭触点。3.常用低压断路器 1）万能式断路器(标准

46、型式为DW) 2) 塑壳式断路器(标准型式为DZ) 4.低压断路器的主要技术特性参数和选用 1)特性及技术参数 (1)型式：断路器型式包括相数、极数、额定频率、灭弧介质、闭合和分断方式。 (2)主电路额定值： 额定工作电压；额定电流；额定短时接通能力；额定短时耐受电流。 万能式断路器的额定电流还分主电路的额定电流和框架等级的额定电流。 2)断路器的选用 一般选用原则为： (1)断路器额定电流负载工作电流； (2)断路器额定电压电源和负载的额定电压； (3)断路器脱扣器额定电流负载工作电流； (4)断路器极限通断能力电路最大短路电流； (5)线路末端单相对地短路电流/断路器瞬时(或短路时)脱扣器

47、整定电流1.25； (6)断路器欠电压脱扣器额定电压=线路额定电压。 本设计中由于主电路控制着六个回路，每个回路又并联两台风机。所以本设计主电路总的断路器QF选型为：DZ525，其热过流脱扣器范围为0.525A，六个回路的断路器QF1、QF2、QF3、QF4、QF5、QF6的选型为：DZ510，其热过流脱扣器范围为0.510A。3.2.3 交流接触器的选择交流接触器是一种自动化的控制电器。接触器主要用于频繁接通或分断交直流电路。其控制容量大，可远距离操作，配合继电器可实现定时操作，连锁控制，各种定量控制和失压及欠压保护，广泛应用于自动控制电路。其主要控制对象是电动机，也可用于控制其它电力负载。

48、1.交流接触器的结构：主要由电磁系统、触点系统及其他部分组成。 图34 接触器图形符号和文字符号2.交流接触器的技术参数：（1）额定电压：接触器名牌额定电压是指主触点的额定电压。常用交流接触器的电压等级有：127V、220V 、380V 、500V 等档次。对多相电路：额定电压是指电源的相间电压（即线电压）。（2）额定电流：接触器名牌额定电流是指主触点的额定电流。3.交流接触器的选用：选用时一般交流负载用交流接触器。直流负载用直流接触器。交流负载频繁 动作时可采用直流吸引线圈的接触器。根据负载额定电压确定接触器的额定电压；根据负载电流确定接触器的额定电流；选定吸引线圈的额定电压。本设计中，在每

49、个风机回路中的交流接触器用于接触器线圈吸合时风机的接通，接触器线圈断开时断开风机的电源。因为每台风机的额定电流为0.9A,每组回路的电流为1.8A，而交流接触器的额定电流是指主触点的额定电流，额定电压是主触点的额定电压。所以交流接触器的额定电流可选为5A，故本设计中选用交流接触器的型号为:CJ105。3.3 自动与手动控制电路的设计要有效地实现对风机的控制，显然，一种控制方式是不够的。系统设置自动、手动、停止三种运行方式，正常时采用自动方式运行，主控板检修时采用手动方式运行。系统要求能实现风机的自动和手动切换。为了提高生产效率，烦琐的手动操作应该尽可能考虑自动控制，而凡是具有自动控制的线路，也

50、要尽量设置相应的手动控制，以防止自动控制损坏和失灵时，整个控制线路无法正常工作即可以避免立即停机的危险。在自动控制和手动控制两种运行方式同时存在的时候，线路平时运行于自动控制，一旦自动控制出现故障，线路可以立即进行手动操作，从而进一步提高了控制线路的可靠性；并且可以使一般的故障在不停机的情况下处理。对于那些必须停机才能处理的故障，手动控制也能够为生产调度人员统筹考虑而赢得时间，以安排在适当的时候停机。手动控制除了能够胜任上述的任务外，它在设备安装完毕后及事故处理后的试车过程中，能够起到特殊的功能。因为在试车的过程中，首先采用手动控制是安全、可靠的一项有效措施。往往有一些预料不到的事故，会在手动

51、控制中暴露出来。若是没有手动控制，这些事故就必然会在自动控制的试车中出现，于是就有可能使事故进一步扩大，以造成不应有的损失。 自动控制和手动控制的两个运行方式之间，必须设置可靠的联锁，即自动控制时不允许控制，而手动控制时也不允许自动控制。否则，容易造成操作上的混乱，而且一旦出现事故，其影响面有可能扩大。本设计中风机的自动启停由单片机给出信号，当需要启动某一风机时，单片机输出一相应的信号输入固态继电器的输入端，由于故态继电器内部集成了光电隔离，故不再进行光电隔离措施，固态继电器输出一信号使控制风机的继电器线圈得电，相应的接入主回路中的交流接触器吸合，本回路的风机启动。当不需要启动某一组风机时，固

52、态继电器的输出信号不接通控制继电器的线圈。需要手动操作时，不能自动控制，故自动和手动之间可靠联锁，手动控制控制由一中间继电器实现，次中间继电器选用有四个常开主触头和两个辅助触头的继电器，它们分别控制六组回路的继电器的通断，从而控制继电器的投入与否。由于12台风机均为小容量电机，故手动控制时，可采用全部风机一次性投入，即按下手动按钮时，中间继电器KA0得电，KAO的常开主触头闭合，继电器线圈得电，相应的风机组投入运行。自动运行时，KA0不得电。图示如下：图353.4 驱动电路的设计在单片机工业测控技术中，经常要用到开关量的输出控制。一方面，微机测控系统的开关信号大部分是通过芯片给出的低压直流电平

53、信号，这种电平信号一般不能直接驱动负载，需经接口转换等手段处理后才能用于设备的开启或关闭；另一方面，这些测控动作和强电系统联系在一起，强电控制电路对单片机系统会产生严重干扰，使单片机系统不能正常工作。强电控制电路与单片机工业测控系统共地，是引起干扰的主要原因由于系统的连接线存在着一定的电阻，单片机系统各器件的地和电源地之间存在着一定的地间电阻R，在弱电系统中，电阻上的压降是微小的，系统地和电源地可认为是一点。但在与强电连接时，由于某一瞬间有大电流通过地间电阻R，R上的压降就不能忽略。脉动电压会叠加到测控系统的各个器件上，出现脉动干扰，消除这些脉动干扰的方法是：使单片机弱电部分的地和强电控制电路

54、的地隔开，不让它们有直接的电气耦合通路。可见，在单片机测控系统的设计上，存在着开关量输出的隔离和驱动问题。设计中，风机的投入运行首先需要启动，而单片机输出的是弱电信号，如何实现对风机的启动与停止？所以应在单片机输出与主电路之间应采用驱动电路驱动，驱动电路就是实现该功能的设计。电磁继电器可以实现对风机的驱动，而固态继电器既能实现隔离又能实现驱动。所以设计中采用固态继电器实现对风机的驱动。先需知道固态继电器的工作原理。固态继电器的原理及特点：固态继电器分为随机导通型AC - SSR ;过零触发型AC - SSR ,DC - SSR , 现以随机导通型来简要分析AC - SSR 的工作过程。图35

55、为随机导通型固态继电器。1、2 端为控制端, 3、4 端为输出端,它与被控制对象串联联接。图35随机导通型AC - SSR 原理图当1、2 端加TTL 高电平时, 光电耦合器导通, T1 截止, SCR 导通, 在BCR 控制极上就会得到从R4 BR (桥路) SCR BR R5 以及反方向的触发脉冲, 使BCR 导通, 当1、2 端加TTL 低电平时, 光电耦合器截止,T1 饱和导通,SCR 截止,负载断开。图36 随即导通性ACSSR原理图设计中的驱动电路见主机部分的设计。固态继电器选型 直流固态继电器的控制电压范围通常为3.67V，其输入电流典型值为7mA左右，可与TTL电路兼容。输入可

56、与CMOS电路兼容的固态继电器，其输入电流一般不超过250A，但需加偏置电压。 固态继电器的输出电压通常是指加至继电器输出端的稳态电压。而瞬态电压则是指继电器输出端可以承受的最大电压。在使用中，一定要保证加至继电器输出端的最大电压峰值低于继电器的瞬态电压值。在切换交流感性负载、单相电机和三相电机负载，或这些负载电路上电时，继电器输出端可能出现两倍于电源电压峰值的电压。对于此类负载，选型时应给固态继电器的输出电压留出一定余量。 固态继电器的输出电流通常是指流经继电器输出端的稳态电流。但是由于感性负载、容性负载引起的浪涌电流问题以及电源自身的浪涌电流问题，在选型时应当给固态继电器的输出电流留出一定

57、余量。 设计中的固态继电器输出用来驱动继电器线圈，使其常开触点闭合来接通每组风机。选用的固态继电器型号为：D204L。开启电流为5mA,控制电流小于25mA。3.5 LED显示电路的设计变压器是否安全运行，是通过温度来传递信息的，如何掌握变压器的油温。是通过显示电路来完成该功能的。 在单片机应用系统中，显示器可反映系统工作状态和运行结果，是计算机与人对话的输出设备。可实现温度显示的显示器不仅仅只有一种，而设计中采用显示亮度较好的LED数码来显示温度。LED显示器结构和工作原理 最常用的显示器是由发光二极管LED构成的七段数码显示器。这种显示器有共阴极、共阳极两种。共阴极数码显示器的发光二极管共

58、阴极接地，当ag段的某个端接高点平时，对应的字段发光。而共阳极数码显示器与共阴极接反，则阳极接在一起接高电平。通常的七段LED显示器有8个发光二极管，其中7个用于构成七笔字段的七个字形a,b,c,d,e,f,g,余下的一个构成小数点h，如果将单片机的8位并行I/O口接于ah八个字段引脚上，按字形代码表输出不同字形代码，可将数据显示出来。字形代码可由软件编出，也可由专用的硬件译码器输出。共阴极和共阳极数码管的字形码互为补数。设计中的字形代码是由软件编出的。 在单片机应用系统中，常用N个LED数码显示器构成N位LED显示器。N位LED显示器有N位位选线和8*N 根字选段。根据显示方式不同，位选线与

59、字选线的连接方法不同，字选线控制字符的选择，位选线控制显示位的亮暗。LED有静态和动态两种显示方式：静态方式下，共阴极和共阳极连接在一起接地或接+5V；每位的字选线与一个8位并行口相连，只要在该位的字选线上保持字选码电平，该位就能保持相应的显示字符。由于每一位数码管由一个8位输出口控制字选码，故在同一时间里每一位所显示的字符可以各不相同。在静态显示方式中，N位静态显示器要求有N*8根I/O口线，占用I/O资源较多。动态显示方式中，在一组显示器中所含数码管个数较多时，为了简化电路，降低成本，一般采用动态显示方式这种显示方式是将所有数码管的各字段电极对应连在一起，由一个8位I/O控制。这个I/O口送出的信号用来控制显示的字形，称为段码或字选码。而每个数码管的