遠(yuǎn)動技術(shù)課程設(shè)計概述

1、存檔資料成績：華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告書所屬課程名稱 遠(yuǎn)動技術(shù)課程設(shè)計題 目 牽引供電系統(tǒng)的遙信數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 分 院 電 信 分 院 專業(yè)班級 09 級 電力 班 學(xué) 號 20090210470204 學(xué)生姓名指導(dǎo)教師2013 年 1 月 3 日華東交通大學(xué)理工學(xué)院課 程 設(shè) 計（ 論 文 ）任 務(wù) 書專 業(yè) 電力 班 級 1 班 姓名一、課程設(shè)計（論文）題目 牽引供電系統(tǒng)的遙信數(shù)據(jù)采 集系統(tǒng)二、課程設(shè)計（論文）工作：自 2012 年 12 月 24 日起至 2013 年 1 月 3 日止。三、課程設(shè)計（論文）的內(nèi)容要求：遠(yuǎn)動系統(tǒng)的核心是 SCADA 系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。在

2、電力系統(tǒng)中，遠(yuǎn)動系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛，技術(shù)發(fā)展也最為成熟。針對開閉所主接線電路圖，進(jìn)行遠(yuǎn)動系統(tǒng)模塊的設(shè)計，設(shè)計出牽引供電系統(tǒng)的遙信數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。要求：（1） 計算機(jī)繪制開閉所通用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖； （2） 設(shè)計一個具體的MCS 51 單片機(jī)數(shù)據(jù)采集最小系統(tǒng)，開關(guān)量輸入數(shù)據(jù)，路數(shù)為16 路，開關(guān)量輸入數(shù)據(jù)類型為各斷路器、隔離開關(guān)的狀態(tài)信息；（3） 選用問答式傳輸規(guī)約，以 16 路開關(guān)量為例，編寫上傳調(diào)度中心的遙信數(shù)據(jù)2011-2012 年第二學(xué)期 華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告報文的幀結(jié)構(gòu)； (4) 計算機(jī)繪制相應(yīng)的遙信數(shù)據(jù)采集程序流程圖學(xué)生簽名：2013 年 1 月 3 日課程設(shè)計(論文)評閱意見模

3、擬電子技術(shù)課程設(shè)計第 3 頁 共 20 頁序號項目等級優(yōu)秀良好中等及格不及格1課程設(shè)計態(tài)度評價2出勤情況評價3任務(wù)難度評價4工作量飽滿評價5設(shè)計中創(chuàng)新性評價6論文書寫規(guī)范化評價7綜合應(yīng)用能力評價綜合評定等級評閱人 職稱 講 師2013年 1 月 3 日2011-2012 年第二學(xué)期 華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告目錄第 1章 課程設(shè)計內(nèi)容及要求 , 3第 2章程序設(shè)計目的 5第 3章程序?qū)崿F(xiàn)思路 17第 4章程序清單（或正文） 18第 5章課程設(shè)計心得 19第 6章參考文獻(xiàn)（資料） 20模擬電子技術(shù)課程設(shè)計第 4 頁 共 20 頁2011-2012 年第二學(xué)期 華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報

4、告第2章 程序設(shè)計目的遠(yuǎn)動系統(tǒng)的核心是 SCADA 系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制 系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)中，遠(yuǎn)動系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛，技術(shù)發(fā)展也最為 成熟。針對開閉所主接線電路圖，進(jìn)行遠(yuǎn)動系統(tǒng)模塊的設(shè)計，設(shè) 計出牽引供電系統(tǒng)的遙信數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。遠(yuǎn)動系統(tǒng)是指對廣闊 地區(qū)的生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和控制的系統(tǒng)，它包括對必需的過 程信息的采集、處理、傳輸和顯示、執(zhí)行等全部的設(shè)備與功 能。構(gòu)成遠(yuǎn)動系統(tǒng)的設(shè)備包括廠站端遠(yuǎn)動裝置，調(diào)度端遠(yuǎn)動 裝置和遠(yuǎn)動信道。遠(yuǎn)動系統(tǒng)的核心 是 SCADA ( Supervisory Control And Data Acquisition )系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。在電 力系統(tǒng)中，遠(yuǎn)

5、動系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛，技術(shù)發(fā)展也最為成熟。 作為電力行業(yè)的專用自動化系統(tǒng)，遠(yuǎn)動系統(tǒng)有著信息完整、 提高效率、正確掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、加快決策、能幫助快速 診斷出系統(tǒng)故障狀態(tài)等優(yōu)勢，現(xiàn)已經(jīng)成為電力調(diào)度不可缺少 的工具。它對提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性、安全性與經(jīng)濟(jì)效益， 減輕調(diào)度員的負(fù)擔(dān)，實現(xiàn)電力調(diào)度自動化與現(xiàn)代化，提高調(diào) 度的效率和水平中方面有著不可替代的作用。模擬電子技術(shù)課程設(shè)計第 5 頁 共 20 頁2011-2012 年第二學(xué)期 華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告第 3 章 程序?qū)崿F(xiàn)思路3.1. 電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)功能分析3.1.1 遙測、遙信、遙控功能 遙測、遙信、遙控和遙調(diào)是遠(yuǎn)動系統(tǒng)的基本功能。應(yīng)用通信

6、技術(shù)傳送 被測變量的測量值，稱為遠(yuǎn)程測量，簡稱遙測。應(yīng)用通信技術(shù)完成對設(shè)備 狀態(tài)信息的監(jiān)視，稱為遠(yuǎn)程信號，簡稱遙信。調(diào)度控制中心送給發(fā)電廠或 變電所的遠(yuǎn)程命令有控制命令和調(diào)節(jié)命令等。應(yīng)用通信技術(shù)，完成改變運(yùn) 行設(shè)備狀態(tài)的命令稱為遠(yuǎn)程命令，又稱遙控。當(dāng)調(diào)度控制中心需要直接抑 制發(fā)電廠、變電所中的某些設(shè)備，如斷路器的合閘、分間，發(fā)電機(jī)的開機(jī)、 停機(jī)等，就發(fā)出相應(yīng)的控制命令。這種應(yīng)用通信技術(shù)，完成對有兩個確定 狀態(tài)的運(yùn)行設(shè)備的控制稱為遠(yuǎn)程切換。 在我國通常把遠(yuǎn)程切換也稱為遙控。 遠(yuǎn)動系統(tǒng)的功能根據(jù)電力系統(tǒng)的實際需要還在不斷地擴(kuò)展，為了有助于分 析電力系統(tǒng)的事故、保證遠(yuǎn)動裝置的正常運(yùn)行和便于維護(hù)，還具

7、有自檢查、 自診斷等功能等。3.1.2 線路故障檢測 遠(yuǎn)動系統(tǒng)在線路故障檢測中發(fā)揮了重要的作用。故障發(fā)生時，采用過 電流檢測原理， 即判斷線路電流是否超過整定值來檢測故障。 由 FTU 檢測 到故障并上報主站，主站系統(tǒng)首先完成故障自動定位功能，在確認(rèn)線路失 電的情況下，自動遙控斷開故障線段兩側(cè)的負(fù)荷開關(guān)，隔離故障點，最后， 自動下發(fā)遙控命令閉合兩側(cè)配電所出線開關(guān)，恢復(fù)非故障線段的供電，并 給出提示信息和故障處理報告，供調(diào)度員作進(jìn)一步分析。故障發(fā)生時，主 站自動查找故障區(qū)間內(nèi)所有 FTU 的暫態(tài)值， 找到最大值所在的 FTU，則故 障點位于該 FTU 相鄰的某一側(cè)。然后比較該 FTU 兩側(cè)的暫態(tài)

8、值，找到較 大者，并比較最大值與較大值暫態(tài)零序電流的方向，如果相同，則故障點 位于最大值 FTU 的另一側(cè)；如果相反，則故障點位于兩者之間。主站系統(tǒng) 根據(jù) FTU 上報的線路電壓數(shù)據(jù)， 高壓斷相故障的位置應(yīng)該在第一個出現(xiàn)任 意線電壓或相電壓低于斷相故障電壓上限門檻值（如小于 180V），而且大 于斷相電壓下限門檻值（不為 0，如大于 30V）的開關(guān)和與其相鄰的上游開模擬電子技術(shù)課程設(shè)計第 6 頁 共 20 頁2011-2012 年第二學(xué)期 華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告關(guān)之間。3.1.3 主站、子站功能按習(xí)慣稱呼的調(diào)度中心和廠站， 在遠(yuǎn)動術(shù)語中稱為主站 ( master station) 和

9、子站( slave station)。主站和子站的功能如下：主站也稱控制站( controlling station )，它是對子站實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的站； 子站也稱受控站( controlled station)，它是受主站監(jiān)視的或受主站監(jiān)視 且控制的站；計算機(jī)技術(shù)進(jìn)入遠(yuǎn)動技術(shù)后，安裝在主站和子站的遠(yuǎn)動裝置分別被稱 為前置機(jī)( front end processo)r 和遠(yuǎn)動終端裝置( Remote Terminal Unit)。3.1.4 遠(yuǎn)動信道的選擇信道是信號傳輸時經(jīng)過的通道。傳輸遠(yuǎn)動信號的通道稱為遠(yuǎn)動信道。 我國常用的遠(yuǎn)動信道有專用有線信道、復(fù)用電力線載波信道、微波信道、 光纖信道、無線電

10、信道等。信道質(zhì)量的好壞直接影響信號傳輸?shù)目煽啃浴２捎脤Ｓ糜芯€信道時，由運(yùn)動裝置產(chǎn)生的遠(yuǎn)動信號，以直流電的幅值、 極性或交流電的頻率在架空明線或?qū)Ｓ秒娎|中傳輸，這種信道常用作近距 離傳輸。電力線載波信道是電力系統(tǒng)應(yīng)用較廣泛的信道形式。當(dāng)遠(yuǎn)動信號與載 波電話復(fù)用電力線載波信道時， 通常規(guī)定載波電話占用 0.32.3kHz 音頻段， 遠(yuǎn)動信號占用 2.73.4kHz 的上音頻段。由遠(yuǎn)動裝置產(chǎn)生的用二進(jìn)制數(shù)字序 列表示的遠(yuǎn)動信號，經(jīng)調(diào)制器轉(zhuǎn)換成上音頻段內(nèi)的數(shù)字調(diào)頻信號后，進(jìn)入 電力載波機(jī)完成頻率搬移，再經(jīng)電力線傳輸。由于電力線載波信道直接利 用電力線作信道，覆蓋各個電廠和變電所等電力部門，不另外增設(shè)線

11、路投 資，且結(jié)構(gòu)堅固，所以得到廣泛應(yīng)用。微波信道是用頻率為 300MHz300GHz 的無線電波傳輸信號。由于微 波是直線傳播，傳輸距離一般為 3050km，所以在遠(yuǎn)距離傳輸時，要設(shè)立 中繼站。微波通信的優(yōu)點是頻帶寬，傳輸穩(wěn)定，方向性強(qiáng)，保密性好。它 在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用呈上升趨勢。信號在光纖信道中的傳輸過程是：發(fā)端將電信號轉(zhuǎn)變成光信號，讓光 信號沿著光纖傳輸，收端再將光信號還原成電信號。光導(dǎo)纖維傳輸信號的 工作頻率高，光纖信道具有信道容量大，衰減小，不受外界電磁干擾，誤 模擬電子技術(shù)課程設(shè)計 第 7 頁 共 20 頁2011-2012 年第二學(xué)期 華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告碼率低等優(yōu)點，

12、它是性能比較好的一種信道。無線電信道由發(fā)射機(jī)、發(fā)射天線、自由空間、接收天線和接收機(jī)組成。在無線電信道中，信號以電磁波在自由空間中傳播。因為它利用自由空間 傳輸，不需要架設(shè)通信線路，因而可以節(jié)省大量的金屬材料并減少維護(hù)人 員的工作量。這種信道在地方電力系統(tǒng)中應(yīng)用較多。由于牽引供電系統(tǒng)比較特殊，遠(yuǎn)動采用專用有線信道。3.2. 鐵路電力系統(tǒng)的構(gòu)成3.2.1 車站監(jiān)控系統(tǒng)該系統(tǒng)包括高壓監(jiān)控系統(tǒng)、低壓監(jiān)控系統(tǒng)兩種。（1）高壓監(jiān)控系統(tǒng)主要是對車站 10kV 變壓器原邊輸入電壓、輸入電 流的監(jiān)控。它包括對輸入電壓值、輸入電流值的監(jiān)測，以及對安裝于 10kV 電線路上的高壓斷路器的控制。（2）低壓監(jiān)控系統(tǒng)主要

13、對車站 10kV 變壓器次級輸出電壓、輸出電流 的監(jiān)控。它包括對輸出電壓值、輸出電流值的監(jiān)測；對輸出電流的故障錄 波；對低壓配電盤中低壓斷路器的控制。3.2.2 變、配電所監(jiān)控系統(tǒng)該系統(tǒng)主要包括對鐵路變、配電所內(nèi)高壓設(shè)備的監(jiān)控，以及對直流電 源系統(tǒng)的監(jiān)控。該系統(tǒng)鐵路內(nèi)一般采取兩種方式。（1）變、配電所高壓設(shè)備二次保護(hù)裝置全面采用微機(jī)保護(hù)裝置。高壓 設(shè)備的分合全部采用微機(jī)控制。高壓設(shè)備的保護(hù)整定值的設(shè)置也由操作員 通過微機(jī)設(shè)置完成。（2）變、配電所高壓設(shè)備二次保護(hù)裝置仍然采用繼電器保護(hù)裝置。同 時，變、配電所內(nèi)增設(shè)微機(jī)監(jiān)測裝置。這兩種方式都能為電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)提 供必要的數(shù)據(jù)接口，但是在方式二中，變

14、、配電所高壓設(shè)備微機(jī)控制能力 略顯不足，實現(xiàn)電力系統(tǒng) “遠(yuǎn)動 ”比較困難。3.2.3 通訊通道如果說電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)是一棵大樹，車站監(jiān)控系統(tǒng)及變、配電所監(jiān)控系 統(tǒng)是這棵大樹的葉，那么通訊通道就是這棵大樹的枝干。車站監(jiān)控系統(tǒng)及模擬電子技術(shù)課程設(shè)計第 8 頁 共 20 頁2011-2012 年第二學(xué)期 華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告變、配電所監(jiān)控系統(tǒng)所采集的大量信息通過通訊通道送往調(diào)度中心，調(diào)度中心通過該通道向車站監(jiān)控系統(tǒng)及變、配電所監(jiān)控系統(tǒng)下達(dá)遙控指令。目前，在鐵路內(nèi)部，通訊通道一般采用公網(wǎng)進(jìn)行通訊。通訊設(shè)備一般采用 調(diào)制解調(diào)器。該種方式優(yōu)點是通訊通道運(yùn)營成本較低，但通訊速度較慢。3.3. 牽引供

15、電開閉所自動化遙信設(shè)計牽引 AT 供電開閉所電氣主接線如圖 3.3.1所示 。圖 3.3 .1AT 開閉所電氣主接線原理圖開閉所終端原理開閉所自動化終端裝置主要用于開閉站、開閉器、電纜分界室、低壓變電站等監(jiān)控，應(yīng)用環(huán)境如圖 3.3.2 所示模擬電子技術(shù)課程設(shè)計第 9 頁 共 20 頁2011-2012 年第二學(xué)期 華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告圖 3.3.2 開閉所自動化終端裝置應(yīng)用環(huán)境圖圖 3.3.3 開閉所自動化終端裝置應(yīng)用環(huán)境圖開閉所自動化終端裝置由系統(tǒng)電源、功能插件、接口插件或接口端子 板、蓄電池等組成。此外，還可以根據(jù)用戶實際需要配置各種通信單元等 擴(kuò)展設(shè)備，開閉所自動化終端概要圖

16、見圖 4.3，功能插件包括主控插件、交 流采樣插件、遙信采集插件、遙控插件。接口插件包括交流采樣接口插件 / 端子板、遙控輸出接口插件 /端子板、遙信采集接口插件 /端子板。開閉所自 動化終端裝置各功能插件中，主控插件、系統(tǒng)電源模塊屬于基本插件，其 余功能插件遙信采集插件、遙控輸出插件、交流采樣插件和通信插件為選 配插件，可以根據(jù)用戶需要靈活配置，接口插件應(yīng)根據(jù)功能插件的配置進(jìn) 行相應(yīng)選擇。模擬電子技術(shù)課程設(shè)計第 10 頁 共 20 頁2011-2012 年第二學(xué)期 華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告遙信對象的采集遙信信息通常由電力設(shè)備的輔助接點提供，輔助接點的開合直接反應(yīng) 出該設(shè)備的工作狀態(tài)。

17、提供給遠(yuǎn)動裝置的輔助接點大多為無源接點，即空 接點，這種節(jié)點無論是在 “開 ”狀態(tài)還是 “合”狀態(tài)下，接點兩端均無電位差 斷路器和隔離開關(guān)提供的就是這一類輔助接點。另一種輔助接點則是有源 節(jié)點，有源節(jié)點在 “開”狀態(tài)時兩端有一個直流電壓，是由系統(tǒng)蓄電池提供 的 110V 或 220V 直流電壓一些保護(hù)提供此類接點。3.4. 遠(yuǎn)動信息的信道編碼3.4.1 抗干擾碼的基本原理信道編碼又稱差錯控制編碼或糾錯編碼，它是提高信息傳輸可靠性的 有效方法之一。一類信道編碼是對傳輸信號的碼型進(jìn)行變換，使之更適合 于信道特性或滿足接收端對恢復(fù)信號的要求，從而減少信息的損失；另一 類信道編碼是在信息序列中人為的增

18、加冗余位，使之具有相關(guān)特性，在接 收端利用相關(guān)性進(jìn)行檢錯或糾錯，從而達(dá)到可靠通信的目的。模擬電子技術(shù)課程設(shè)計第 11 頁 共 20 頁2011-2012 年第二學(xué)期 華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告3.4.2 線性分組碼、 Hamming 碼、循環(huán)碼的聯(lián)系與區(qū)別線性分組碼是同時具有分組特性 (碼字和消息長度恒定) 和線性特性(消 息相加后的編碼等于各自編碼后相加)的糾錯碼，它是整個糾錯編碼中很 重要的一類碼，也是討論各種碼的基礎(chǔ)。漢明碼是一種典型的線性分組碼， 同時，循環(huán)碼也屬于線性分組碼。漢明碼是 1950 年由漢明( Hamming)提出的，它性能良好，既具有較 高的可靠性，又具有較高的傳

19、輸率，而且編譯碼電路較為簡單，易于工程 實現(xiàn)；但漢明碼的編碼效率比較低，它每 4 個比特編碼就需要 3 個比特的 冗余校驗比特，而且它只能糾正單個的錯誤。循環(huán)碼是線性分組碼中一個重要的分支。它的檢、糾錯能力較強(qiáng)，編 碼和譯碼設(shè)備并不復(fù)雜，而且性能較好，不僅能糾隨機(jī)錯誤，也能糾突發(fā) 錯誤。循環(huán)碼是目前研究得最成熟的一類碼，并且有嚴(yán)密的代數(shù)理論基礎(chǔ)， 故有許多特殊的代數(shù)性質(zhì)，這些性質(zhì)有助于按所要求的糾錯能力系統(tǒng)地構(gòu) 造這類碼，且易于實現(xiàn)，所以循環(huán)碼受到人們的高度重視，在電氣化鐵道 中得到了廣泛應(yīng)用。3.4.3 循環(huán)碼的編譯碼原理如果一個 (n, k )線性分組碼，它的 2k個碼字中的任何一個碼字的

20、任意次 循環(huán)移位，得到的任然是這個線性分組碼的碼字，這個線性分組碼稱為循 環(huán)碼。設(shè) (n,k) 循環(huán)碼的任意一個碼字 c cn 1cn 2 c1c0 ，該碼字循環(huán)移位一 次得到的碼字記為 c(1) cn 2cn 3 c0cn 1，循環(huán)移位 i 次得到的碼字是 (i )c cn i 1cn i 2 cn i 1cn i 。循環(huán)碼是線性分組碼的一個重要子類，因此循環(huán)碼可以像線性分組碼 一樣，用生成矩陣實現(xiàn)編碼。但由于循環(huán)碼有許多固有的代數(shù)結(jié)構(gòu)，用代 數(shù)方法來構(gòu)造和分析更簡便。下面是循環(huán)碼的一些特征：(1)在一個 (n,k)循環(huán)碼中，有一個并且只有一個 n k 次的碼多項式 g(x) ，即g(x)

21、xn k gn k 1xn k 1g1x 1(3.4.1)(n, k )循環(huán)碼中的每個碼多項式 c(x) 都是g ( x)的倍式，并且每個 g(x)為倍式模擬電子技術(shù)課程設(shè)計第 12 頁 共 20 頁2011-2012 年第二學(xué)期 華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告的次數(shù)不大于 (n 1) 次的多項式，一定是一個碼多項式。 由這一特性可知，如果用信息多項式 m(x) mk 1xk 1 mk 2xk 2m1x m。代表 k 位信息序列， (n,k) 循環(huán)碼中的每個碼多項式 c(x) 都可以表示成3.4.2)c(x) g(x)m(x)(mk 1xk 1 mk 2xk 2m1x m0)g(x)對信息序

22、列的編碼相當(dāng)于用信息多項式 m( x)乘以多項式 g(x) 。所以多 項式 g(x) 確定了由 2k 個信息序列生成的 2k 個碼字。我們稱多項式 g(x) 為循 環(huán)碼的生成多項式。 g(x)的次數(shù) n k等于碼字中校驗元的個數(shù)。2) (n, k )循環(huán)碼的生成多項式 g(x)是 xn 1的一個因式，即xn 1 g(x)h(x)( 3.4.3)(3)若g(x)是一個n k次多項式，且是 xn 1的因式，則 g(x)生成一 個 (n,k) 循環(huán)碼。(n, k)系統(tǒng)循環(huán)碼的生成過程是 :首先把信息多項式 m(x)乘以xn k，得到 xn k m(x) ；然后以生成多項式 g(x)去除 xn km(

23、x)，如果商為 q(x)余式為 r(x) ，則xn km(x) q(x)g(x) r (x) ；最后用 r(x) 模 2 加xn k m( x) ，便得到所需要的 系統(tǒng)循環(huán)碼碼字 c(x) xn km(x) r(x) 。當(dāng)我們用 m(x)乘xn k時，得到3.4.4)xn km(x) xn k(mk 1xk 1 mk 2xk 2m1x m0)n 1 n 2 n k 1 n kmk 1xmk 2xm1xm0x)這次運(yùn)算等于把 k 個信息元的位置往前移動了 n k 位，但沒有改變信 息元的取值，同時在信息元后面空出了 n k 個零位，以便補(bǔ)充校驗碼。用 g(x) 去除 xn km( x)時，得到等

24、式xn km(x) q(x)g(x) r(x)3.4.5)將等式兩邊同時模 2加余式多項式 r(x) 便得到xn km(x) r(x) q(x)g(x)3.4.6)明顯看出，式( 6.6)左邊的多項式是生成多項式 g(x) 的倍式，并且次模擬電子技術(shù)課程設(shè)計第 13 頁 共 20 頁2011-2012 年第二學(xué)期 華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告數(shù)不大于 n 1 次。根據(jù)前面敘述的循環(huán)碼特性，它一定是 (n,k) 循環(huán)碼的碼 多項式。又因為 xn km(x)的最低項是 xn k m0 ，余式多項式 r(x) 的最高次項是rn k 1xn k 1，所以式( 6.6)左邊多項式可以寫成3.4.7)

25、xn km(x)r(x)mk1xn1mk2xn2m1xnk 1nk n k1m0xrn k 1xr1x r0式( 6.7)右邊的多項式對應(yīng)的 n位序列 (mk 1mk 2 m1m0rn k 1 r1r0) 中 前 k 位是信息位，后 n k 位是余式多項式的系數(shù)，于是這 n 位序列構(gòu)成的 系統(tǒng)碼結(jié)構(gòu)的碼字，因此，我們得到的是一個系統(tǒng)循環(huán)碼碼字c(x) xn km(x) r(x)(6.8)用上述方法生成的系統(tǒng)循環(huán)碼，每個碼字都是生成多項式的倍式，這就為 接收端判斷發(fā)送碼字在噪聲信道中是否受到干擾提供了校驗準(zhǔn)則：在接收 端用生成多項式去除接收到的碼字，檢查余式是否為零，也就是檢查接收 碼字是否任然

26、是生成多項式的倍式。余式為零，認(rèn)為接受碼字是發(fā)送碼字； 余式不為零，認(rèn)為接收碼字不是發(fā)送碼字。3.5 單片機(jī)數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)計3.5.1 16 位最小系統(tǒng)電路設(shè)計該系統(tǒng)以 AT89C51單片機(jī)為核心，可以對 16路模擬量、 16路數(shù)字開關(guān) 量和兩路脈沖量進(jìn)行采集，模擬量采集精度達(dá)到 12位，在實際應(yīng)用中，可 以對電壓信號進(jìn)行直接采集，如果要對傳感器的標(biāo)準(zhǔn)電流量進(jìn)行采集時， 還需加入采樣電阻，把電流轉(zhuǎn)換成電壓后進(jìn)行采集。對采集的脈沖量的頻 率取決于單片機(jī)的時鐘頻率，一般不能高于單片機(jī)的運(yùn)行時鐘，如單片機(jī) 用 12MHz 的晶振，則采集的脈沖頻率只能低于 12MHz 。本系統(tǒng)在實際應(yīng)用 中已調(diào)試通過

27、，采集的數(shù)據(jù)精度高，速度快。鐵路電力遠(yuǎn)動系統(tǒng)由遠(yuǎn)動控制主站、遠(yuǎn)動終端和通信通道三部分組成， 是近年來在國內(nèi)全面推廣的鐵路電力新技術(shù)，其技術(shù)含量高，是涉及鐵路 電力工程設(shè)計、各級電力調(diào)度管理模式、遠(yuǎn)動終端的數(shù)據(jù)采集和處理、各 級遠(yuǎn)動控制主站與遠(yuǎn)動終端之間數(shù)據(jù)通信及計算機(jī)系統(tǒng)等多專業(yè)的系統(tǒng)工 程。系統(tǒng)選擇一個串行的 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，用模擬開關(guān)作擴(kuò)展，兩個模擬開關(guān)即可擴(kuò)展成 16路的模擬量輸入。開關(guān)量的采集可以直接用單片機(jī)的 I/O ，模擬電子技術(shù)課程設(shè)計 第 14 頁 共 20 頁2011-2012 年第二學(xué)期 華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告用兩個并口即可完成 16路的開關(guān)量采集。 AT89C

28、51單片機(jī)還有兩個外部中斷接口，即可用來測量脈沖量的輸入，采集其輸入頻率。單片機(jī)可以通過 串口與上位 PC 機(jī)進(jìn)行通訊，把采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)上。3.5.2 模擬量采集電路模擬量的采集要用到 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，而且精度為 12 位，這里選擇 MAX1241A/D 轉(zhuǎn)換器。 MAX1241 是一種低功耗、低電壓的 12 位逐次逼近 型 ADC ，最大非線性誤差小于 1LSB ，轉(zhuǎn)換時間 9s，內(nèi)置快速采樣保持 電路。 MAX1241 采用三線式串行接口，與單片機(jī)的接線簡單，如圖 7.2 所 示。圖中兩個電容是去藕電容，用以對電源進(jìn)行濾波。 Vi 是采集電壓的輸 入端， Vref是A/D 轉(zhuǎn)換

29、器的參考電壓。一般情況下可以接單片機(jī)的電源。圖 3.5.2 MAX1241 與單片機(jī)的接線圖系統(tǒng)要求對 16 路的模擬量進(jìn)行采集， 因此，只有一個 A/D 轉(zhuǎn)換器就不 夠的，但如果用多個 A/D 轉(zhuǎn)換器一方面會造成資源浪費(fèi)，成本加大，另一 方面單片機(jī)的 I/O 也不夠，因此這里用兩個路模擬開關(guān)進(jìn)行擴(kuò)展， 擴(kuò)展成 16 路。如圖 7.1 的原理圖所示，系統(tǒng)選用兩個 CD4051 模擬開關(guān)，并用單 片機(jī)的四個 I/O 口控制兩個模擬開關(guān)的通道選擇端， 在采集過程中， 選擇不 同的通道進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。3.5.3 開關(guān)量采集電路對開關(guān)量的采集電路相對比較簡單，因為開關(guān)量的狀態(tài)只有 0和兩 種，所以只要用

30、兩個單片機(jī)的并口就可以了，這里用的是 P0口和 P2口。但 是有一點需要說明的是： 由于 AT89C51單片機(jī)的 P0口內(nèi)部沒有上拉電阻， 所以在電路中必須加入外部上拉電阻， 阻值可以是 4。7K10K。而 P2口內(nèi)模擬電子技術(shù)課程設(shè)計第 15 頁 共 20 頁2011-2012 年第二學(xué)期 華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告部自帶上拉電阻，所以不需外加上拉電阻。采集輸入電路如圖 7.3系統(tǒng)原理圖 3.5.3 開關(guān)量采集電路3.6 數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求，按照實現(xiàn)功能的分類，軟件部分主要完成四項任務(wù)： 系統(tǒng)初始化、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、向 PC 機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)處理中，需 要進(jìn)行大量浮點

31、數(shù)的乘除法和正弦、余弦運(yùn)算，因此數(shù)據(jù)處理部分采用 C 語言編寫，在 Keil 環(huán)境中模塊化編程，充分利用 C 語言強(qiáng)大的計算能力。 在數(shù)據(jù)采集部分中， MAX1241 對時序要求比較嚴(yán)格，采用匯編語言實現(xiàn)， 所有功能模塊均為獨立的 C 文件或 ASM 文件。而實現(xiàn) C 語言和匯編語言 的混合編程是軟件設(shè)計中的難點和關(guān)鍵之一。在設(shè)計中，匯編語言采用單獨的文件，通過寄存器傳遞函數(shù)參數(shù)。程序 流 程 圖 如 圖 3.6.1 所 示模擬電子技術(shù)課程設(shè)計第 16 頁 共 20 頁2011-2012 年第二學(xué)期 華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告圖 3.6.1 數(shù)據(jù)采集傳遞流程圖這里給出 MAX1214 的

32、控制程序， 是用匯編語言編寫詳細(xì)見附錄， 控制 子程序完成一次 A/D 轉(zhuǎn)換和輸入，輸入數(shù)據(jù)存放于 R0，R1 寄存器。模擬電子技術(shù)課程設(shè)計第 17 頁 共 20 頁2011-2012 年第二學(xué)期 華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告第 4 章 程序清單或正文CS：BIT P1.0；片選信號位DOUTBIT P1.2；串行數(shù)據(jù)輸入位SCLKBIT P1.1；驅(qū)動時鐘位DATA_BH ：EQU R0；高字節(jié)數(shù)據(jù)存儲單元DATA_BL ：EQU R1；低字節(jié)數(shù)據(jù)存儲單元CONTH：EQU R0；高位取數(shù)計數(shù)器CONTL：EQU R1；低 8 位取數(shù)計數(shù)器SADC_R：XRL A ，A；清 AMOVCONT_H ， 04H；高 8位計數(shù)MOVCONT_L ， 08H；低 8位計數(shù)CLRSCLK；SCLK 置“ 0”CLRCS；選中 1241，啟動轉(zhuǎn)換SADC END：JNB DOUT ， SADC_ END；檢測 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束READ_H：SETB SCLKCLRSCLK；產(chǎn)生一個驅(qū)動時鐘MOVC，DOUT；輸入一位數(shù)據(jù)RLCA；數(shù)據(jù)移位至 ACC 0DJNZCONT_H ，READ_H；高 4位輸入結(jié)束判別M