畢業(yè)論文：基于AT89C52單片機(jī)控制的柔性低壓無功功率補(bǔ)償器的設(shè)計（終稿）

畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書基于AT89C52單片機(jī)控制的柔性低壓無功功率補(bǔ)償器的設(shè)計在電力系統(tǒng)中，功率因數(shù)的提高是一項(xiàng)重要的技術(shù)工作，直接關(guān)系到輸電線路的電能損耗供電的經(jīng)濟(jì)性，供電質(zhì)量。功率因數(shù)的補(bǔ)償措施一直為人們所重視。研制高性能的功率因數(shù)裝置具有實(shí)際的社會，經(jīng)濟(jì)效益。本文介紹了基于AT89C52控制的高精度低壓無功功率補(bǔ)償器。該控制器采用數(shù)字檢測電路來獲取電網(wǎng)電壓與電流的相位差；控制開關(guān)采用過零型固態(tài)繼電器，使投切控制實(shí)現(xiàn)等電壓投入，零電流切除；單片機(jī)AT89C52實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、輸入、輸出控制等功能。通過實(shí)驗(yàn)監(jiān)測功率因素分析，該控制器具有對電網(wǎng)沖擊小，響應(yīng)快，抗干擾能力強(qiáng)，精度高，可分相投切等優(yōu)點(diǎn)，適用于目前企業(yè)用戶進(jìn)行無功功率補(bǔ)償。本文運(yùn)用AT89C52單片機(jī)，對電力系統(tǒng)中低壓無功功率進(jìn)行監(jiān)測和控制，使功率因數(shù)達(dá)到調(diào)整和優(yōu)化，提高了電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。關(guān)鍵詞：AT89C52功率因數(shù)補(bǔ)償器電容器I畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書etc.Thepracticalresultsabilityofanti-jamming.ItismInthepower-system,theraiItmatterstheutilityandqualityofthepower-system.Themethodofpower-faalwaysbeentakingseriouslybypeople.Theresearchofthehigh-qualitypower-factorKeywords:AT89C52Power-fact畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書 錯誤!未定義書簽。I 錯誤!未定義書簽。Ⅱ 1第二章功率因數(shù)補(bǔ)償系統(tǒng)的設(shè)計概述 52.1功率因數(shù)的計算 52.2低壓無功功率設(shè)備安裝的原則與方法 62.2.1電容器裝置控制方式的選擇 72.2.2各種無功補(bǔ)償設(shè)備及補(bǔ)償方式 72.3投切方式分類 92.3.1延時投切方式 92.3.2瞬時投切方式 2.3.3混合投切方式 2.4無功功率補(bǔ)償器設(shè)計的總體框圖 第三章功率補(bǔ)償系統(tǒng)單元電路的設(shè)計 3.2相位差檢測單元電路的設(shè)計 3.2.1相電壓、相電流輸入電路 3.2.2相位差的檢測 3.2.3相位差的計算 3.3投切電容電路的設(shè)計 3.3.2柔性投切電路 3.3.3過零投切電路與8255A的接口 3.4三相功率因數(shù)的顯示電路設(shè)計 3.6“看門狗”單元電路設(shè)計 3.7電源電路設(shè)計 第四章系統(tǒng)軟件部分設(shè)計 4.1主程序設(shè)計流程圖 4.2子程序設(shè)計流程圖 第五章系統(tǒng)抗干擾方法 5.1干擾的形成 5.2干擾的分類 5.3干擾的耦合方式 5.4硬件抗干擾措施 5.4.1抑制干擾源 5.4.2切斷干擾傳播路徑 5.4.3提高敏感器件的抗干擾性能 5.4.4其它常用抗干擾措施 5.4.5印制板工藝抗干擾措施 5.5軟件抗干擾措施 參考文獻(xiàn) 致謝 畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書1第一章緒論隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國際化能源緊張局勢的加劇，加強(qiáng)電能質(zhì)量和節(jié)能降耗的影響十分重要，這其中采取無功補(bǔ)償方式提高功率因數(shù)降等都是行之有效的措施。在電力供電系統(tǒng)中，功率因數(shù)的提高是一項(xiàng)重要的技術(shù)工作，直接關(guān)系到輸電線路的電能損耗及供電的經(jīng)濟(jì)性，供電質(zhì)量。功率因數(shù)的補(bǔ)償措施一直為人們所重視。研制高性能的功率因數(shù)補(bǔ)償裝置具有實(shí)際的社會，經(jīng)濟(jì)效益。而且在電力系統(tǒng)中，無功功率要保持平衡，否則，將會使系統(tǒng)電壓下降，嚴(yán)重時，會導(dǎo)致設(shè)備損壞，系統(tǒng)瓦解。此外，網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)和電壓降低，使電氣設(shè)備得不到充分利用，促使網(wǎng)絡(luò)傳輸能力下降，損耗增加。因此，解決好網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償問題，對網(wǎng)絡(luò)降損節(jié)能有著極按電網(wǎng)無功功率補(bǔ)償方式可分為串聯(lián)補(bǔ)償和并聯(lián)補(bǔ)償。并聯(lián)補(bǔ)償方式又可分為電容器組補(bǔ)償，調(diào)電感補(bǔ)償，調(diào)相機(jī)補(bǔ)償?shù)囊葡嘌a(bǔ)償?shù)?。本設(shè)計我們將采用并連電容器補(bǔ)償，主要應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對低壓電力系統(tǒng)的監(jiān)控，完成功率因數(shù)的測量，并根據(jù)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行電容組的投切，以實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的功率因數(shù)的補(bǔ)償。的功率因數(shù)或無功功率，按照一定的控制規(guī)則投入/切除電容器，實(shí)現(xiàn)對線路也要吸收很多的無功功率，從而使功率因數(shù)下降，導(dǎo)致無功電源不足，系統(tǒng)電壓降低，電能損耗增大，這大大影響了電網(wǎng)的供電能力。因此電力部門千方百計要提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，除本身采取相應(yīng)的措施外，更要求每個用戶在其母線上進(jìn)行功率因數(shù)的補(bǔ)償。即借助于相關(guān)的無功功率補(bǔ)償設(shè)備，及時、正確、必要的提供無功功率補(bǔ)償。由于這個課題涉及面廣，且有較高的經(jīng)濟(jì)含量和技術(shù)附加量，因此無功功率補(bǔ)償設(shè)備的研究一直是國內(nèi)外相關(guān)企業(yè)激烈競爭的項(xiàng)目之一。無功功率補(bǔ)償技術(shù)近年來己越來越引起人們的關(guān)注，它是涉及電力、電子技術(shù)、電氣自動化技術(shù)和理論電子等領(lǐng)域的重大課題。本設(shè)計著重論述了單片機(jī)和計算機(jī)控制組成控制系統(tǒng)進(jìn)我國電網(wǎng)曾在20世紀(jì)70年代由于缺乏無功功率補(bǔ)償設(shè)備而長期處于低電壓運(yùn)行狀態(tài)。有些地方想用調(diào)節(jié)變壓器分接頭的辦法來解決本地區(qū)電壓低的問題。開始，因?yàn)榭偟臒o功電源不足，局部地區(qū)電壓升高無功負(fù)荷增大，必然使別處無功功率更少、電壓更低。各處普遍采用調(diào)節(jié)變壓器分接頭的結(jié)果，不僅沒能提高負(fù)荷的供電電壓，而是使得無功損耗加大，整個系統(tǒng)低電壓問題更加嚴(yán)重。在這種情況下，首要的問題應(yīng)該是增加無功功率補(bǔ)償設(shè)備。低壓運(yùn)行同時對電網(wǎng)安全帶來巨大危害，系統(tǒng)穩(wěn)定性差，十分脆弱，經(jīng)受不起事故異常及負(fù)荷強(qiáng)烈變化對系統(tǒng)的沖擊、十分容易造成大面積的停電和系統(tǒng)瓦解的后果，國內(nèi)外均有此先例。由此可見，合理配2畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書由于人工投切電容不能及時跟蹤無功負(fù)荷的變化，不能始終保持功率因數(shù)和電壓質(zhì)量在規(guī)定范圍，所以無功的自動控制是一個值得研究的課題無功功率問題，根據(jù)世界各個地區(qū)電力系統(tǒng)近數(shù)十年來的經(jīng)驗(yàn)，積累了大量資料。我國電力系統(tǒng)亦同樣積累了很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。廣泛應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中去是有一定重要價值的。有效的無功補(bǔ)償有非常大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，主要表現(xiàn)在：1.減少線路損耗。就全國講，線路損耗約占據(jù)12%,其中主要是無功分量引起的損耗，若無功線損降低50%~60%,一年便可節(jié)電500億度左右，相當(dāng)于半個三峽工程的發(fā)電量。這種不消耗一次能源，便可增大發(fā)電量的工程是絕好的綠色工程。且投資極小，見效快。2.避免罰款。我國電力部及物價局“關(guān)于頒發(fā)《功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法》通知”中規(guī)定，功率因數(shù)0.94時，減少電費(fèi)1.1%,功率因數(shù)0.6時增加電費(fèi)15%。例如一個315KVA的變壓器，功率因數(shù)從0.6提高到0.94以上，年獎罰差3~4萬元。3.不額外投資，便實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容。進(jìn)行無功補(bǔ)償后，便可提高用電承載率，變壓器可滿負(fù)荷運(yùn)行。例如一臺315KVA的變壓器，COSφ=0.6負(fù)將功率因數(shù)由0.6提高到0.98,相當(dāng)于擴(kuò)大了63%,既有功由189KW提高到309KW可基本滿足需要的容量，便節(jié)省了一臺500KVA的變壓器，經(jīng)費(fèi)約三四十萬元。4.改善電能質(zhì)量，延長了電器壽命，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。電能質(zhì)量用電壓和頻率二個指標(biāo)衡量，電壓的穩(wěn)定性取決于無功的平衡。頻率的穩(wěn)定性取決于有功的平衡，而電壓的穩(wěn)定與否又直接影響電器壽命，影響機(jī)械加工精度。如果電壓穩(wěn)定性提高5%僅照明燈(壽命延長50%)全國一年既可節(jié)約數(shù)億元。至于因電壓不穩(wěn)、供電不足而造成廢品、次品、設(shè)備減壽、停產(chǎn)、停電損失更是難以統(tǒng)計的。在電網(wǎng)運(yùn)行中，因大量非線性負(fù)載的運(yùn)行，除了要消耗有功功率外，還要消耗一定的無功功率。負(fù)荷電流在通過線路、變壓器時將會產(chǎn)生功率與電能損耗，由電能損耗公式可知，當(dāng)線路或變壓器輸送的有功功率和電壓不變時，線損與功率因數(shù)的平方成反比。功率因數(shù)越低電網(wǎng)所需無功就越多，線損就越大。因此，在受電端安裝無功補(bǔ)償裝置，可減少負(fù)荷的無功功率損耗，提高功率因數(shù)，降低線損耗。在電力系統(tǒng)中要設(shè)法減小相位差。,提高cos。值，稱為提高功率因數(shù)，以降(X-X)為零，則。值為最小，功率因數(shù)最高，就是說如能使感抗和容抗最大限度地相互抵消，則線路中功率因數(shù)為最高。由容抗抵消感抗(反之亦然)從而減小。的方法稱為功率因數(shù)補(bǔ)償。進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償可以：畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書31.降低無功電流，減小線路及變電設(shè)備的損耗。線路損耗的功率與負(fù)載電方成正比，功率因數(shù)提高了，無功電流大大減小，則線路上的損耗也大大減小了。2.可以改善供電電壓質(zhì)量。當(dāng)功率因數(shù)提高后由于容性負(fù)載的加入，使線路末端的電壓平滑，起到了穩(wěn)定電壓的作用。3.提高系統(tǒng)的裕度。當(dāng)系統(tǒng)的設(shè)備容量不變時，提高功率因數(shù)，相當(dāng)于增加負(fù)載的容量。4.提高電路的功率因數(shù)不是負(fù)載本身的功率因數(shù)有什么改變而是負(fù)載本身的由此可見，提高功率因數(shù)，不但是當(dāng)今能源形勢的緩兵之策，也是關(guān)系到國計民生的長遠(yuǎn)政策。能源是有限的，既然是不可再生的，我們唯一能做的就是減少浪費(fèi)，高效合理的利用它們，這才是明智之舉，是我們除了尋找代替能源以外的最有因此我們必須重視電能的高效利用，不光在傳輸過程中，在使用過程中也是一樣。這不僅符合經(jīng)濟(jì)效率的規(guī)律，還是能源科學(xué)使用的具體表現(xiàn)。既然我們不能給后代生產(chǎn)出不可再生資源，但我們可以高效使用它們，減少無謂的消耗，這跟我們?yōu)楹笕藙?chuàng)造能源是同出一轍的，具有相同的深遠(yuǎn)意義。單片機(jī)是此設(shè)計的核心所在。隨著我國科技的進(jìn)步，自動控制術(shù)也與日俱進(jìn)。家用電器和專用裝備的智能化以及過程控制等方面，單片機(jī)扮演著重要的角色。此外我們應(yīng)該認(rèn)識到，單片機(jī)應(yīng)用的意義絕不僅限于它的廣闊范圍以及所帶來的經(jīng)濟(jì)效益上。更重要的意義還在于，單片機(jī)的應(yīng)用正從根本上改變著傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能稱之為微控制技術(shù)。微控制技術(shù)標(biāo)志著一種全心概念的出現(xiàn)是對傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。隨著單片機(jī)應(yīng)用的推廣普及，微控制技術(shù)必將不斷發(fā)展，日益完善，更加充實(shí)。普遍來講可以將單片機(jī)分為通用型和專用型兩種類型。通用型單片機(jī)是一種用戶可以根據(jù)需要設(shè)計成各種不同應(yīng)用的控制系統(tǒng)，即通用單片機(jī)有一個再設(shè)計的過程，通過用戶的進(jìn)一步設(shè)計才能組成一個通用單片機(jī)芯片為核心再配以其他外圍電路的應(yīng)用控制系統(tǒng)。今后隨著單片機(jī)應(yīng)用的廣泛和深入，各種專用單片機(jī)芯片將會越來越多，并且必將成為今后單片機(jī)發(fā)展的重要方向。但是應(yīng)當(dāng)說明，無論專用單片機(jī)在應(yīng)用上多么專，其原理和結(jié)構(gòu)是建立在通用單片機(jī)的基礎(chǔ)之上。可以說單片機(jī)在控制領(lǐng)域是功不可沒的，我們要把它應(yīng)用到工業(yè)，國防業(yè)等國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)，本次設(shè)計中采用了分相補(bǔ)償?shù)姆椒?，三相電容自動補(bǔ)償適用于三相負(fù)載平衡的供配電系統(tǒng)。因三相回路平衡，回路中無功電流相同，所以在補(bǔ)償時，調(diào)節(jié)無功功率參數(shù)的信號取自三相中的任意一相，根據(jù)檢測結(jié)果，三相同時投切可保證三相電壓的質(zhì)量。三相電容自動補(bǔ)償適用于有大量的三相用電設(shè)備的廠礦企業(yè)中。在民用建筑中大量使用的是單相負(fù)荷，照明、空調(diào)等由于負(fù)荷變化的隨機(jī)性大，容易造成畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書4三相負(fù)載的嚴(yán)重不平衡，尤其是住宅樓在運(yùn)行中三相不平衡更為嚴(yán)重。由于調(diào)節(jié)補(bǔ)償無功功率的采樣信號取自三相中的任意一相，造成未檢測的兩相要么過補(bǔ)償，要么欠補(bǔ)償。如果過補(bǔ)償，則過補(bǔ)償相的電壓升高，造成控制、保護(hù)元件等用電設(shè)備因過電壓而損壞；如果欠補(bǔ)償，則補(bǔ)償相的回路電流增大，線路及斷路器等設(shè)備由于電流的增加而導(dǎo)致發(fā)熱被燒壞。這種情況下用傳統(tǒng)的三相無功補(bǔ)償方式，不但不節(jié)能，反而浪費(fèi)資源，難以對系統(tǒng)的無功補(bǔ)償進(jìn)行有效補(bǔ)償，補(bǔ)償過程中所產(chǎn)生的過、欠補(bǔ)償?shù)缺锥烁菍φ麄€電網(wǎng)的正常運(yùn)行帶來了嚴(yán)重的危害。對于三相不平衡及單相配電系統(tǒng)采用分相電容自動補(bǔ)償是解決上述問題的一種較好的辦法，其原理是通過調(diào)節(jié)無功功率參數(shù)的信號取自三相中的每一相，根據(jù)每相感性負(fù)載的大小和功率因數(shù)的高低進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償，對其它相不產(chǎn)生相互影響，故不會產(chǎn)生欠補(bǔ)償和本次設(shè)計主要是運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的功率因數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)最優(yōu)控制。其中包括數(shù)據(jù)的采集，電容組的投切控制、電力系統(tǒng)功率因數(shù)的顯示、看門狗設(shè)計等一系列環(huán)節(jié)，并采用了過零固態(tài)繼電器以實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的柔性投切。應(yīng)用51系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對開關(guān)組電容模塊的控制，達(dá)到調(diào)整功率因數(shù)的目的。通過研究單片機(jī)在自動控制中的用途，熟悉它的引腳功能，會用單片機(jī)來滿足實(shí)際中的具體需要。利用單片機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)時采集電力系統(tǒng)的電力相關(guān)參數(shù)，計算功率因數(shù)，并結(jié)合所學(xué)專業(yè)，依據(jù)電力系統(tǒng)要求進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償。其中主要涉計使得整個系統(tǒng)的工作可靠性的抗干擾能力均大為提高。根據(jù)設(shè)計要求，用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對電容組的投切，用以調(diào)整功率因數(shù)，使電力系統(tǒng)的功率因數(shù)大于0.90,這就是本次論文要實(shí)現(xiàn)的預(yù)期目標(biāo)。5 畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書第二章功率因數(shù)補(bǔ)償系統(tǒng)的設(shè)計概述2.1功率因數(shù)的計算在交流輸電線路中，由于負(fù)載特性的影響，電路中相電壓，相電流之間存在相位差，其角度大小取決于負(fù)載所呈現(xiàn)的感性或容性的程度。若以。表示相位差，則：X為負(fù)載電抗，X為負(fù)載容抗。負(fù)載中消耗的有功功率為P:由(2-1)式可得：p=UIcoφ如圖2-1所示，表示有功功率、無功功率和及視在功率之間的關(guān)系。式(2-3)中：U,I分別為電力線路中母線上的相電壓和相電流的有效值，若令S=UI,稱S為視在功率(其中包括有功功率和無功功率),則(2-3)寫作：p=Scosφ6聯(lián)電容器數(shù)量。如果為單相補(bǔ)償，還應(yīng)取為3的倍數(shù)，以便三相均衡分配。2.2低壓無功功率補(bǔ)償設(shè)備安裝原則與方法3.對低壓側(cè)電動機(jī)做個別補(bǔ)償時，電容器的開關(guān)與電動機(jī)同時運(yùn)行(見圖2-2),則效果最好。因?yàn)楫?dāng)電動機(jī)不工作時，則不必加裝補(bǔ)償電容，以避免由于補(bǔ)融絲過載保護(hù)電容器圖2-2電容器位置與開關(guān)同步操作畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書72.2.1電容器裝置控制方式的選擇任何改善功率因數(shù)的裝置，都是通過降低無功電流來達(dá)到減小總電流，但當(dāng)電容量補(bǔ)償過大時，又會形成部分無功電流過大而導(dǎo)致總電流反而增大的現(xiàn)象。如何才能達(dá)到最佳的補(bǔ)償效果，這與用電設(shè)備的使用時間和連續(xù)性、非連續(xù)性有著很大的關(guān)系。根據(jù)用電設(shè)備的使用情況，將補(bǔ)償電容器進(jìn)行設(shè)計分組，采用不同的控制方式，以適應(yīng)不同的電力設(shè)備，無功功率補(bǔ)償裝置在電子供電系統(tǒng)中所承擔(dān)的作用是提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。所以無功功率補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補(bǔ)償裝置，可以做到最大限度的減少網(wǎng)絡(luò)的損耗，使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之，如選擇或使用不當(dāng)，可能造成供電系統(tǒng)，電壓波動，諧波增大等諸多表2-3、2-4是通過研究得出的電容器裝置分組情況及控制方式。表2-3補(bǔ)償電容器裝置分組情況用電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)特性電容器裝置分組全部連續(xù)性部分連續(xù)運(yùn)行型，部分為半連續(xù)型非連續(xù)運(yùn)行型固定型補(bǔ)償固定型補(bǔ)償器一組，可切換補(bǔ)償器一組固定型補(bǔ)償器椅子，補(bǔ)償器三組表2-4補(bǔ)償電容器裝置控制方式控制方式用電設(shè)備特性計算機(jī)自動控制計算機(jī)時間控制手動控制用電量較大，負(fù)載變動大，且各時段設(shè)備開關(guān)率都不同每日定時變化用電量(工作時段較固定);每周設(shè)備的開關(guān)情況基本穩(wěn)定24小時用電量差異不大，或偶爾變化量較大時，且可以方便手動操作的場合2.2.2各種無功補(bǔ)償設(shè)備及補(bǔ)償方式下面我們介紹各種無功功率補(bǔ)償設(shè)備及補(bǔ)償方式。畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書8同步調(diào)相機(jī)實(shí)質(zhì)上是一種不帶機(jī)械負(fù)載的同步電動機(jī)，它是最早采用的一種無運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜。因此，許多國家不再新增同步調(diào)相機(jī)作為無功補(bǔ)償設(shè)備。但是同步1.調(diào)相機(jī)可以隨著系統(tǒng)負(fù)荷的變化，均勻調(diào)整電壓，使電網(wǎng)電壓保持規(guī)定的水平。電容器只能分成若干個小組，進(jìn)行階梯式的調(diào)壓。2.調(diào)相機(jī)可以根據(jù)系統(tǒng)無功的需要，調(diào)節(jié)勵磁運(yùn)行，過勵磁時可以做到發(fā)出其額定100%的無功功率，欠勵磁時還可以吸收其額定的50%的無功功率。電容器只能3.調(diào)相機(jī)可以安裝強(qiáng)行勵磁裝置，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時，電壓劇烈降低，調(diào)相機(jī)可以強(qiáng)行勵磁，保持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定，因而提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。電容器輸出無功功率與運(yùn)行電壓的平方成正比，電壓降低，輸出的無功將急劇下降，比如，當(dāng)電壓下降10%,變?yōu)?.9Ue時，電容器輸出的無功功率變?yōu)?.81Q,即其輸出的無功功率將下降19%,所以，電容器此時不能起到穩(wěn)定系統(tǒng)電壓的作用。1.電容器是最經(jīng)濟(jì)的設(shè)備。它的一次性投資和運(yùn)行費(fèi)用都比較低，且安裝調(diào)試2.電容器的損耗低，效率高?，F(xiàn)代電容器的損耗只有本身容量的0.02%左右。調(diào)相機(jī)除了本身的損耗外，其附屬設(shè)備還需用一定的所用電，損耗2%～30%,大大3.電容器是靜止設(shè)備，運(yùn)行維護(hù)簡單，沒有噪音。調(diào)相機(jī)為旋轉(zhuǎn)電機(jī)，運(yùn)行維4.電容器的應(yīng)用范圍廣，可以集中安裝在中心變電站，也可以分散安裝在配電系統(tǒng)和廠礦用戶。而調(diào)相機(jī)則只能固定安裝在中心變電站，應(yīng)用有較大的局限。并聯(lián)電抗器是一種感性無功補(bǔ)償設(shè)備，它可以吸收系統(tǒng)中過剩的無功功率，避免電網(wǎng)運(yùn)行電壓過高。為了防止超高壓線路空載或輕負(fù)荷運(yùn)行時，線路的充電功率也用來限制由于突然甩負(fù)荷或接地故障引起的過電壓從而危及系統(tǒng)的絕緣。壓線路的過電壓，與中性點(diǎn)小電抗配合，有利于超高壓長距離輸電線路單相重合閘過程中故障相的消弧，從而提高單相重合閘的成功率。高壓電抗器本身損耗小，但畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書9大型并聯(lián)電抗器的技術(shù)、結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)與大型電力變壓器類似，也有單相和三相，心式和殼式之分，心式還可以分為帶間隙柱的和空心式的，目前我國制造的高壓大容量并聯(lián)電抗器只采用心式結(jié)構(gòu)。心式電抗器的結(jié)構(gòu)與心式變壓器類似，但是只有一個繞組，在磁路中加入間隙以保證不飽和，維持線性。調(diào)相機(jī)是對電力系統(tǒng)靜態(tài)無功電力的補(bǔ)償，而靜止補(bǔ)償器主要是對電力系統(tǒng)中的動態(tài)沖擊負(fù)荷的補(bǔ)償。根據(jù)負(fù)荷變動情況，靜止補(bǔ)償可以迅速改變所輸出無功功率的可控電抗器可吸收無功功率。其控制系統(tǒng)由可控的電子器件來實(shí)現(xiàn)，響應(yīng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大型整流設(shè)備等。另外，在電力系統(tǒng)的電壓樞紐點(diǎn)、支撐點(diǎn)也可以用靜止補(bǔ)償器來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時，靜止補(bǔ)償器還可以抑制諧波對電力系統(tǒng)的危害。在我國湖南、湖北、廣東、河南等多個500kV樞紐變電站都采用了這種裝置。例如我國某大型煉鋼廠使用電弧爐煉鋼，嚴(yán)重影響供電質(zhì)量，電弧爐運(yùn)行時使電壓下降15%～20%,諧波的干擾使眾多用戶的電視不能收看，電器設(shè)備不能正常使在裝了靜止補(bǔ)償裝置后，供電質(zhì)量顯著改善，電壓波動很小，完全在允許范圍內(nèi)，諧波干擾明顯降低。在周圍廣大用戶普遍受益的同時，該廠也降低了線損，減少了電費(fèi)支出，提高了產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。靜止補(bǔ)償器的最大特點(diǎn)是調(diào)節(jié)快速。為了充分發(fā)揮它在需要無功功率時的快速調(diào)節(jié)能力，在正常情況下應(yīng)經(jīng)常運(yùn)行在接近零功率的狀態(tài)。但因正常負(fù)荷變動引起的電壓變化過程緩慢，用一般價格比較便宜的電容器與電抗器等投切配合，完全可以滿足要求，沒有必要選用這種設(shè)備。本次設(shè)計主要采用并連電容器的方法來實(shí)現(xiàn)對功率因數(shù)的補(bǔ)償。并聯(lián)電容器是電網(wǎng)中用得最多的一種無功功率補(bǔ)償設(shè)備，目前國內(nèi)外電力系統(tǒng)中90%的無功補(bǔ)償2.3.1延時投切方式延時投切方式即人們熟稱的"靜態(tài)"補(bǔ)償方式。這種投切依靠于傳統(tǒng)的接觸器的動作，當(dāng)然用于投切電容的接觸器專用的，它具有抑制電容的涌流作用，延時投切的目的在于防止接觸器過于頻繁的動作時，電容器造成損壞，更重要的是防備電容畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書電焊機(jī)等負(fù)載，這時電網(wǎng)的電流滯帶后電壓一個角度，當(dāng)負(fù)荷呈容性時，如過量的補(bǔ)償裝置的控制器，這是電網(wǎng)的電流超前于電壓的一個角度，即功率因數(shù)超前或滯后是指電流與電壓的相位關(guān)系。通過補(bǔ)償裝置的控制器檢測供電系統(tǒng)的物理量，來決定電容器的投切，這個物理量可以是功率因數(shù)或無功電流或無功功率。滯后且>0.95,在這個范圍內(nèi)，此時控制器沒有控制信號發(fā)出，這時已投入的電容器組不退出，沒投入的電容器組也不投入。當(dāng)檢測到cosφ不滿足要求時，如cos中滯后且<0.95,那么將一組電容器投入，并繼續(xù)監(jiān)測cos中如還不滿足要求，控制器則延時一段時間(延時時間可整定),再投入一組電容器，直到全部投入為止。當(dāng)檢測到超前信號如cosφ<0.98,即呈容性載荷時，那么控制器就逐一切除電容器組。要遵循的原則就是：先投入的那組電容器組在切除時就要先切除。如果把延時時間整定為300s,而這套補(bǔ)償裝置有十路電容器組，那么全部投入的時間就為30分鐘，切除也這樣。在這段時間內(nèi)無功損失補(bǔ)只能是逐步到位。如果將延時時間整定的很控制器則控制電容器組逐一切除，周而復(fù)始，形成震蕩，導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。是否能形成振蕩與負(fù)載的性質(zhì)有密切關(guān)系，所以說這個參數(shù)需要根據(jù)現(xiàn)場情況整定，要在保證系統(tǒng)安全的情況下，再考慮補(bǔ)償效果。字技術(shù)綜合的技術(shù)結(jié)晶，實(shí)際就是一套快速隨動系統(tǒng)，控制器一般能在半個周波至1個周波內(nèi)完成采樣、計算，在2個周期到來時，控制器已經(jīng)發(fā)出控制信號了。通過脈沖信號使晶閘管導(dǎo)通，投切電容器組大約20-30毫秒內(nèi)就完成一個全部動作，這種控制方式是機(jī)械動作的接觸器類無法實(shí)現(xiàn)的。動態(tài)補(bǔ)償方式作為新一代的補(bǔ)償裝置有著廣泛的應(yīng)用前景?，F(xiàn)在很多開關(guān)行業(yè)廠都試圖生產(chǎn)、制造這類裝置且有的這種方式采用電感與電容的串聯(lián)接法，調(diào)節(jié)電抗以達(dá)到補(bǔ)償無功損耗的目的。從原理上分析，這種方式響應(yīng)速度快，閉環(huán)使用時，可做到無差調(diào)節(jié)，使無功損耗降為零。從元件的選擇上來說，根據(jù)補(bǔ)償量選擇1組電容器即可，不需要再分成多路。既然有這么多的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)該是非常理想的補(bǔ)償裝置了。但由于要求選用的電感量值大，要在很大的動態(tài)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，所以體積也相對較大，價格也要高一些，再加一些技術(shù)的原因，這項(xiàng)技術(shù)到目前來說還沒有被廣泛采用或使用者很少。作為補(bǔ)償裝置所采用的半導(dǎo)體器件一般都采用晶閘管，其優(yōu)點(diǎn)是選材方便，電路成熟又很經(jīng)濟(jì)。其不足之處是元件本身不能快速關(guān)斷，在意外情況下容易燒毀，所以保護(hù)措施要完善。當(dāng)解決了保護(hù)問題，作為電容器組投切開關(guān)應(yīng)該是較理想的器件。動態(tài)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償效果還要看控制器是否有較高的性能及參數(shù)。很重要的一項(xiàng)就是要求控制器要有良好的動態(tài)響應(yīng)時間，準(zhǔn)確的投切功率，還要有較高的自識別畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書能力，這樣才能達(dá)到最佳的補(bǔ)償效果。當(dāng)控制器采集到需要補(bǔ)償?shù)男盘柊l(fā)出一個指令(投入一組或多組電容器的指令),此時由觸發(fā)脈沖去觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，相應(yīng)的電容器組也就并人線路運(yùn)行。需要強(qiáng)調(diào)的是晶閘管導(dǎo)通的條件必須滿足其所在相的電容器的端電壓為零，以避免涌流造成元件的損壞，半導(dǎo)體器件應(yīng)該是無涌流投切。當(dāng)控制指令撤消時，觸發(fā)脈沖隨即消失，晶閘管零電流自然關(guān)斷。關(guān)斷后的電容器電壓為線路電壓交流峰值，必須元器件可以選單項(xiàng)晶閘管反并聯(lián)或是雙向晶閘管，也可選適合容性負(fù)載的固態(tài)接觸器，這樣可以省去過零觸發(fā)的脈沖電路，從而簡化線路，元件的耐壓及電流要部分電容器組使用電力半導(dǎo)體器件。這種方式在一定程度上可做到優(yōu)勢互補(bǔ)，但就其控制技術(shù)，目前還見到完善的控制軟件，該方式用于通常的網(wǎng)絡(luò)如工礦、小區(qū)、域網(wǎng)改造，比起單一的投切方式拓寬了應(yīng)用范圍，節(jié)能效果更好。補(bǔ)償裝置選擇非等容電容器組，這種方式補(bǔ)償效果更加細(xì)致，更為理想。還可采用分相補(bǔ)償方式，在無功功率補(bǔ)償裝置的應(yīng)用方面，選擇那一種補(bǔ)償方式，還要依電網(wǎng)的狀況而定，首先對所補(bǔ)償?shù)木€路要有所了解，對于負(fù)荷較大且變化較快的工況，電焊機(jī)、電動機(jī)的線路采用動態(tài)補(bǔ)償，節(jié)能效果明顯。對于負(fù)荷相對平穩(wěn)的線路應(yīng)采用靜態(tài)2.4無功功率補(bǔ)償器設(shè)計的總體框圖如圖2-5是該系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖，單片機(jī)AT89C52是本系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、輸入、輸出控制等功能。通過計數(shù)器8031計算出系統(tǒng)功率因數(shù)，并通過LED顯示電路顯示出來。把計算出的功率因數(shù)與規(guī)定的因數(shù)比較看看是否符合要求，當(dāng)功率因數(shù)低于要求時，通過控制補(bǔ)償電路實(shí)現(xiàn)對檢測電路的補(bǔ)償。功率補(bǔ)償器的外圍電路還包括電壓、電流相位差檢測電路，此部分電路主要用來檢測電路現(xiàn)在的功率因數(shù)，通過比較器和由D觸發(fā)電路鑒相電路把電壓信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字為控制開關(guān)來實(shí)現(xiàn)柔性投切；還接上RS—232C接口，向上位機(jī)傳遞系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息，以適應(yīng)將來配電網(wǎng)控制發(fā)展趨勢。為了減少外圍芯片的數(shù)量，本系統(tǒng)也可采用一塊CPLD芯片—ispLSI1048E,把74LS373、D觸發(fā)器、與門、非門等外圍器畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書B相相電容相電容相電容圖2-5系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書第三章功率補(bǔ)償系統(tǒng)單元電路的設(shè)計單片機(jī)具有體積小、重量輕、價格便宜、功耗低、控制功能強(qiáng)及運(yùn)算速度快等特點(diǎn)，故此設(shè)計應(yīng)用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)無功功率補(bǔ)償器的各種功能。單片機(jī)作為最典型的嵌入式系統(tǒng)，它的成功應(yīng)用推動了嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展。近年來，除了各種類型的工控機(jī)，各種以通用微處理器構(gòu)成的計算機(jī)方板模塊，以通用微處理器為核，片內(nèi)擴(kuò)展一些外圍功能電路單元構(gòu)成的嵌入式微處理器，甚至單片形態(tài)的PC機(jī)等，都實(shí)現(xiàn)了嵌入式應(yīng)用，成為嵌入式系統(tǒng)的龐大家族。16位單片機(jī)雖然擁有運(yùn)算速度快、處理能力強(qiáng)、I/0接口較豐富等優(yōu)點(diǎn)，但其價格亦相對于8位單片機(jī)較昂貴，而此設(shè)計8位單片機(jī)已能夠?qū)崿F(xiàn)，故仍用8位單具有8K在系列可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可使得AT89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超高效的解決方案。AT89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8K字節(jié)Flash,256字節(jié)RAM,32位I/O口線，3個16位定時器/計數(shù)器，一個響亮2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89C52可降至OHZ靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。個中斷或硬件復(fù)位為止。AT89C52單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且廉價的方案。故此選用AT89C52單片機(jī)。3.1.1AT89C52單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)對操作數(shù)進(jìn)行算術(shù)、邏輯運(yùn)算和位操作的。控制器是單片機(jī)的指揮控制部件，主要任務(wù)的識別指令，并根據(jù)指令的性質(zhì)控制單片機(jī)各功能部件，從而保證單片機(jī)各部分能自動而協(xié)調(diào)地工作。它的程序存儲器為8K字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲器，閃爍存儲器允許在線+5V電擦除、電寫入或使用編程器對其重復(fù)編程。數(shù)據(jù)存儲器比51系列的單片機(jī)相比大了許多為256字節(jié)RAM。AT89C52單片機(jī)的指令系統(tǒng)和引腳1231234s6TVFIFFF2.;畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書FLASHRAM串行通訊口計數(shù)器定時器輸入輸出計數(shù)器定時器·8K字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲器·1000次可擦寫周期·三級加密程序存儲器·256×8字節(jié)內(nèi)部RAM·32個可編程I/0口線·3個16位定時/計數(shù)器·8個中斷源·低功耗空閑和掉電模式口丁EP0.EP0.INTT?/P3.23.6□161QPP圖3-2AT89C52外部引腳圖畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書口是一個8位漏級開路的雙向I/0口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。對PO口端口寫“1”時，引腳作高阻抗輸入P1口：P1口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位是雙向I/0口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯電平。對P1口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻的原因，將輸出電流Iu。此外，與AT89C51不同之處是，P1.0和P1.1還可分別作為定時/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入(P1.0/T2)和輸出(P1.1/T2EX),具體如下表所示。引腳號功能特性T2(定時/計數(shù)器2外部計數(shù)脈沖輸入),時鐘輸出T2EX定時/計數(shù)2捕獲/重裝載觸發(fā)和方向控制在Flash編程和校驗(yàn)時，P1口接收低8位地址字節(jié)。P2口：P2口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0口，P2輸出緩沖級可驅(qū)動吸收或輸出電流4個TTL邏輯電平。對P2口寫“1”時，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流Iuo在訪問外部好曾許存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口送出高8位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址訪問外低8位地址字節(jié)和一些控制信號。P3口：P3口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0口，P3輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯電平。對P3口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入端口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流Iu。P3口除了作為一般、的I/O口線外，更重要的是它畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書表3.2P3口引腳第二功能引腳號第二功能RXD(串行輸入)TXD(串行輸出)INTO(外部中斷0)INT1(外部中斷1)TO(定時器0外部輸入)T1(定時器1外部輸入)WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)腳持續(xù)2個機(jī)器周期以高電平將使用單片機(jī) ALE/PROG:地址鎖存器控制信號(ALE)是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在Flash編程時，此引腳(PR0G)也使用作編程輸入脈沖。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置“1”,ALE操作無效。這一位 PSEN:外部程序儲存器選通信號(PSEN)是外部程序存儲器選通信號。當(dāng)EAIVPP:訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H—FFFFH的外部程序該接VCC。 在flash編程期間，EA也接受12伏VPP電壓。畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書都可以64K尋址。對于89C52,如果EA接VCC,程序先從內(nèi)部存儲器(地址為0000H~1FFFFH)開始，2.數(shù)據(jù)存儲器AT89C52有256字節(jié)RAM。高128字節(jié)與特殊功能寄存器重疊。也就是說高128的地址時，尋址方式?jīng)Q定CPU訪問高字節(jié)RAM還是特殊功能寄存器空間。直接尋址1.定時器0和定時器1在AT89C52中，定時器0和定時器1都是16位加法計數(shù)結(jié)構(gòu)，分別由THO(地址8CH)和TLO(地址8AH)及TH1(地址8DH)和TL1(地址8BH)兩個8位計數(shù)器組成。這4個計數(shù)器均屬于專用寄存器之列。每個定時器/計數(shù)器都有定時和計數(shù)兩2.計數(shù)功能所謂的計數(shù)功能是指對外部事件進(jìn)行計數(shù)。外部事件的發(fā)生以輸入脈沖表示，因此計數(shù)功能的實(shí)質(zhì)就是對外脈沖進(jìn)行計數(shù)。MCS-51系列的芯片有TO(PT1(P3.5)兩個信號引腳，分別就是這兩個計數(shù)器的計數(shù)輸入端。外部輸入的脈沖在負(fù)跳變時有效，進(jìn)行計數(shù)器加1。計數(shù)方式下，單片機(jī)在每個機(jī)器周期的S5P2拍節(jié)對外部計數(shù)脈沖進(jìn)行采樣。如果前一個機(jī)器周期采樣為高電平，后一個機(jī)器周期采樣為低電平，即為一個有效計數(shù)脈沖。在下一個機(jī)器周期的S3P1進(jìn)行計數(shù)?？梢姴蓸佑嫈?shù)脈沖是在2個機(jī)器周期進(jìn)行的。鑒于此，計數(shù)脈沖的頻率不能高于振蕩脈沖的頻率不能高于振蕩脈沖頻率的3.定時功能定時器也是通過計數(shù)器的計數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，不過此時的計數(shù)脈沖來自單片機(jī)的內(nèi)部，即每個機(jī)器周期產(chǎn)生一個計數(shù)脈沖。也就是每個機(jī)器周期計數(shù)加1。由于一個機(jī)器周期等于12個振蕩脈沖周期，因此計數(shù)頻率為振蕩頻率的1/12。如果單片機(jī)采用12MHz晶體，則計數(shù)頻率為1MHz。即每微秒計數(shù)器加1。這樣不但可以根據(jù)計數(shù)值計算出定時時間，也可以反過來按定時時間的要求計算出計數(shù)器的預(yù)置值。4.定時器2定時器2是一個16位定時器/計數(shù)器，它既可以作定時器，又可以做事件計數(shù)畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書位選擇(如表2所示)。定時器2有三種工作模式：捕捉方式、自動重載(向上或向下計數(shù))和波特率發(fā)生器。如表3.3所示，工作模式由T2CON中的相關(guān)為選擇。定時器2有2個8位寄存器：TH在定時工作方式中，每個機(jī)器周期，TL2寄存器都會加1。由于一個機(jī)器周期由12個晶振周期構(gòu)成，因此，計數(shù)頻率就是晶振頻率的1/12。表3.3定時器2工作模式00116位自動重載01116位捕捉1×1波特率發(fā)生器××0不用在計數(shù)工作方式下，寄存器在相關(guān)外部輸入角T2發(fā)生1至0的下降沿時增加1。而下一個周期采樣到低電平，計數(shù)器加1。在檢測到跳變的這個周期的S3P1期間，新的計數(shù)值出現(xiàn)在寄存器中。因?yàn)樽R別1—0的跳變需要2個機(jī)器周期(24個品振周期),所以，最大的計數(shù)頻率不高于晶振頻率的1/24。為了確保給定的電平在采樣前采樣到一次，電平應(yīng)該至少在一個完整的機(jī)器周期內(nèi)保持不變。表3.4T2MOD-定時器2控制寄存器一一一一一一76543210符號功能無定義，預(yù)留擴(kuò)展定時器2輸出允許位置1后，定時器2可配置向上或向下計數(shù)AT89C52有6個中斷源：兩個外部中斷(INTO和INT1),三個定時中斷定時器0、1、2和一個串行中斷。每個中斷源都可以通過置位或清除特殊寄存器IE中的相關(guān)中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無效。IE還包括一個中斷總控制位EA,它能如表3.5所示，IE.6位是不可用的。對于AT89S52,IE.5位也是不能用的。用畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書戶軟件不應(yīng)給這些位寫1。它們?yōu)锳T89系列新產(chǎn)品預(yù)留。定時器2可以被寄存器T2CON中的TF2和EXF2的或邏輯觸發(fā)。程序進(jìn)入中斷服務(wù)后，這些標(biāo)志位都可以由硬件清0。實(shí)際上，中斷服務(wù)程序必須判定是否是TF2或EXF2激活中斷。標(biāo)志位也必須由軟件清0。定時器0和定時器1標(biāo)志位TFO和TF1在計數(shù)溢出的那個周期的S5P2被置位。它們的值一直到下一個周期被電路捕捉下來。然而，定時器2的標(biāo)志位TF2在計數(shù)溢出的那個周期被置位，在同一個周期被電路捕捉下來。符號位地址功能中斷允許控制位，EA=0,中斷總禁止；EA=1,各中斷由各自的控制位設(shè)定一預(yù)留定時器2中斷允許控制位串行口中斷允許控制位定時器1中斷允許控制位外部中斷1允許控制位定時器0中斷允許控制位外部中斷0允許控制位AT89C52單片機(jī)有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的反相放大器，XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入、輸出端。石英晶體和陶瓷諧振器都可以用來一起構(gòu)成自激振蕩器。號經(jīng)過二分頻觸發(fā)后作為外部時鐘電路輸入的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有其它要求，最長低電平持續(xù)時間和最少高電平持續(xù)時間等還是要符合要求的。石英晶振C1,C2=30PF+-10PF陶瓷諧振器C1,C2=40PF+-10PF3.1.8空閑模式在空閑工作模式下，CPU處于睡眠狀態(tài)，而所有片上外部設(shè)備保持激活狀態(tài)。這種狀態(tài)可以通過軟件產(chǎn)生。在這種狀態(tài)下，片上RAM和特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變。空閑模式可以被任一個中斷或硬件復(fù)位中止。由硬件復(fù)位終止空閑模式只需兩畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書個機(jī)器周期有效復(fù)位信號，在這種情況下，片上硬件禁止訪問內(nèi)部RAM,而可以訪問端口引腳?？臻e模式被硬件復(fù)位終止后，為了防止預(yù)想不到的寫端口，激活空閑模式的那一條指令的下一條指令不應(yīng)該是寫端口或外部存儲器。在掉電模式下，晶振停止工作，激活掉電模式的指令是最后一條執(zhí)行指令。片上RAM和特殊功能寄存器保持原值，直到掉電模式終止。掉電模式可以通過硬硬件復(fù)位不能無效。并且應(yīng)保持足夠長的時間以使晶振重新工作和初始化。表3.6空閑模式和掉電模式下的外部引腳狀態(tài)模式程序存儲器空閑內(nèi)部11數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)空閑外部11浮空數(shù)據(jù)地址數(shù)據(jù)掉電內(nèi)部00數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)掉電外部00浮空數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)3.2相位差檢測單元電路的設(shè)計如圖3-5所示相位差檢測單元電路的設(shè)計主要包括以下幾部分：1.采集要進(jìn)行補(bǔ)償線路的信號(及該線路的電壓和電流)并進(jìn)行相應(yīng)的處理。由于直接采集到的線路電壓和電流都比較大，不能直接進(jìn)行分析和控制?？梢詫⒉杉降木€路電壓U和電流I分別經(jīng)過電壓/電流互感器處理后再進(jìn)行分析。為了便于比較，I經(jīng)過電流互感器處理后再經(jīng)過I/U變換后變成U;信號。壓比較器是對輸入信號進(jìn)行鑒幅與比較的電路，是組成非正弦波發(fā)生電路的基本單3.將得到的兩組方波信號輸入鑒相電路。輸出信號μ的寬度反映了兩信號之間的相位差。電壓比較器將輸入的交流信號變成方波信號μ?、μ?,經(jīng)過由D觸發(fā)器4.將得到的信號送入計數(shù)器8253處理，并將8253與單片機(jī)AT89C52進(jìn)行連線。AT89C52單片機(jī)檢測到計數(shù)結(jié)束信號后，通過總線從8253讀出計數(shù)值，供單片機(jī)處畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書電壓比電壓比較器電壓比較器電流互感器電壓互感器換鑒相電路計數(shù)器u3.2.1相電壓、相電流輸入電路電壓互感器按原理分為電磁感應(yīng)式和電容分壓式兩類。電磁感應(yīng)式多用于220kV及以下各種電壓等級。電容分壓式一般用于110kV以上的電力系統(tǒng)，330~二次設(shè)備的安全，將一次電氣系統(tǒng)的高電壓變換成同樣標(biāo)準(zhǔn)的低電壓值(100畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書圖3-6相電壓、相電流輸入電路如圖所示以A線為例，從三相交流輸電線A相取電壓信號U,從A取電流信號I,U通過電壓互感器電路變換成5V電壓信號U,I通過電流互感器和I/U轉(zhuǎn)換等電路轉(zhuǎn)換成同相位的電壓信號U。圖中的電阻R3.2.2相位差的檢測為了將得到的電壓信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號進(jìn)行分析，可以先把電壓和電流的余旋波形經(jīng)過一定的方法轉(zhuǎn)化為方波信號。本設(shè)計中采用電壓比較器。電壓比較器是對輸入信號進(jìn)行鑒幅與比較的電路，是組成非正弦波發(fā)生電路的基本單元。本設(shè)計中電路只有一個閥值電壓，故可采用單限比較器。也稱為過零比較器，其閥值電壓UT=0V。電路如圖3-7所示圖3-7過零比較器電路為了限制集成運(yùn)放的差模輸入電壓，保護(hù)其輸入端，可加二極管限幅電路，如畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書圖3-8電壓比較器電路圖把得到的電壓信號輸入由D觸發(fā)器構(gòu)成的鑒相電路(如圖3-9)后可以得到兩信號的相位差。圖3-9由D觸發(fā)器構(gòu)成的鑒相電路以A相為例，A相的電壓由電壓互感器降壓隔離后加到電壓比較器的輸入端，A相的電流由電流互感器經(jīng)I/U變換后加在另一電壓比較器的輸入端。兩電壓比較器將輸入的交流信號變成方波信號μ?、μz,經(jīng)過由D觸發(fā)器構(gòu)成的鑒相電路后，輸出信號μ?的寬度反映了兩信號之間的相位差，如圖3-10所示。 畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書圖3-10相位檢測波形圖3.2.3相位差的計算3.2.3.1計數(shù)器82531.引腳及功能地9239887圖3-10可編程定時器8253外部引線圖DO～D7:8位雙向數(shù)據(jù)線。用來傳送數(shù)據(jù)、控制字和計數(shù)器的計數(shù)初值。 cs:選片信號，輸入。底電平有效。由系統(tǒng)高位I/0地址譯碼產(chǎn)生。當(dāng)它有畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書 A0,A1:地址信號線。高地址信號經(jīng)譯碼產(chǎn)生cs選片信號，決定了8253芯片所具有的地址范圍。而A0和A1地址信號則經(jīng)片內(nèi)譯碼產(chǎn)生4個有效地址，分別對應(yīng)了芯片內(nèi)部3個獨(dú)立的計數(shù)器(通道)和一個控制寄存器。具體規(guī)定如表3.7所表3.7計數(shù)器選擇00選擇計數(shù)器001選擇計數(shù)器110選擇計數(shù)器211選擇控制寄存器2.8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作方式8253的工作方式有6種，本論文的設(shè)計主要用到方式0,詳細(xì)介紹：方式0:計數(shù)結(jié)束中斷。在這種方式下，在第一個寫信號順有效時向計數(shù)器寫畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書脈沖之后才變高的。這個特點(diǎn)在方式1、方式2、方式4和方式5時也是同樣的。⑤在計數(shù)過程中可改變計數(shù)值。若是8位計數(shù)，在寫入新的計數(shù)值后，計數(shù)器將按新的計數(shù)值重新開始計數(shù)。如果是16位計數(shù)，在寫入第一個字節(jié)后，計數(shù)器停止計數(shù)，在寫入第二個字節(jié)后，計數(shù)器按照新的數(shù)值開始計數(shù)。即改變計數(shù)值是立3.8253計數(shù)啟動方法8253計數(shù)器的計數(shù)過程，可以由程序指令啟動，稱為軟件啟動；也可由電路信號啟動，稱為硬件啟動。本設(shè)計主要用到軟件啟動。軟件啟動就是CPU用輸出指令想計數(shù)器寫入初值后就啟動計數(shù)。寫入初值后的開始，計數(shù)器才真正進(jìn)行減1計數(shù)。之后每來一個CLK脈沖都會使計數(shù)器減1。4.相位差檢測電路圖3-12相位差檢測電路圖8253共占用了4個接口地址，地址范圍由高位地址信號決定，高位地址的譯碼輸出接到片選信號Cs,AO和A1分別接到74LS373上，用來尋址芯片內(nèi)部的3個計數(shù)器及控制寄存器。信號cs、A?、A,與讀信號RD、寫信號WR配合，可以實(shí)現(xiàn)對8253的各種讀寫操作。UO通過與門加到8253的計數(shù)器0的門控信號GATEO上，當(dāng)畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書5.計數(shù)器8253初始化程序8253計數(shù)器的0計數(shù)器地址為0800H;1計數(shù)器地址為0801H;2計數(shù)器地址為0802H;2計數(shù)器控制寄存器地址為0803H。0計數(shù)器初始化：1計數(shù)器初始化：2計數(shù)器初始化：畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書電容器的投切控制元件采用大功率的過零型固態(tài)繼電器SSR,由于該元件本身封求，同時也有效地克服了執(zhí)行元件采用晶閘管控制模塊所帶來的控制復(fù)雜及易受干擾而產(chǎn)生誤動作的弊端，提高了系統(tǒng)的可靠性。8255A是Intel公司生產(chǎn)的為X86系列CPU配套的可編程并行接口芯片。8255A的通用性較強(qiáng)，使用靈活，是一種典型的可編程并行接口。個讀/寫控制電路和8位總線緩沖器。1.8255端口8255A具有3個8位并行I/0口，稱為PA口，PB口和PC口。其中PC口又分為高四位和低四位A口：是一個數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器和一個8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器。B口：是一個數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器和一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器。C口：是一個數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器和一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器。內(nèi)部又分為兩個4位端口，每一個端口有一個4位鎖存器，分別與A口和B口配合使用，作為控制信號輸出或狀態(tài)信息輸入端口。2.工作方式控制通過控制字設(shè)定可以選擇三種工作方式：基本輸入/輸出、選通輸入/輸出、PA口為工作方式控制電路有兩個，一個A組控制電路，另一個是B組控制電路。這兩組控制電路共有一個控制命令寄存器，用來接收中央處理器發(fā)來的控制字。A組控制電路用來控制A口和C口的上半部分。B組控制電路用來控制B口和C口的下半畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書3.總線數(shù)據(jù)緩沖器總線數(shù)據(jù)緩沖器是一個三態(tài)雙向8位緩沖器，作為8255A與系統(tǒng)總線之間的接口，用來傳送數(shù)據(jù)，指令，控制命令以及外部狀態(tài)信息。 4.讀/寫控制邏輯電路讀/寫控制邏輯電路接收CPU發(fā)來的控制信號RD、m、或?qū)PU送來的數(shù)據(jù)寫入端口.5.各端口的工作狀態(tài)表3.8各端口工作狀態(tài)端口地址選擇操作選擇所選端口CPU操作功能0(選中)00A口01讀A口內(nèi)容01B口01讀B口內(nèi)容10C口01讀C口內(nèi)容00A口1001B口010C口10寫入C口11控制寄存器10寫入控制字1××未選中××8255A共有40個引腳，采用雙列直插式封裝，如圖3-14。DPA?-123458789FFF圖3-148255A的引腳圖畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書D,～D。:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)線 cs:片選信號線 RD:讀信號線 3.3.2柔性投切電路為了實(shí)現(xiàn)柔性控制，可以使用過零型故態(tài)繼電器作為控制開關(guān)。單片機(jī)測控系統(tǒng)免不了要對工業(yè)現(xiàn)場的各種電氣設(shè)備進(jìn)行控制，這樣，就存在能夠控制電氣電路的執(zhí)行元件(如電動機(jī)、電磁鐵、繼電器、燈泡等負(fù)載),另一方面，又要為單片機(jī)的電路和電氣電路提供良好的電隔離，以保護(hù)單片機(jī)電路和人身的安全，固態(tài)繼電器(SolidStateRelay,簡稱SSR)能很好地完成這一橋梁作用。1.輸入控制電壓低(3～14V),直流或脈沖電壓均能作輸入控制信號，驅(qū)動電2.輸出、輸入間一般采用光電隔離，隔離絕緣大于2kV,符合國際電氣安全3.輸出無觸點(diǎn)、無噪聲、無火化，開關(guān)速度快。4.有交流、直流輸出方式，輸出電壓有多種規(guī)格選擇。5.采用環(huán)氧樹脂全灌封裝，防塵、耐濕、耐振、壽命長。畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書根據(jù)負(fù)載電流的不同，SSR分交流(ACSSR)和直流(DCSSR)2種，又根據(jù)觸發(fā)控制形式的不同，ACSSR又分隨機(jī)導(dǎo)通(P型)和過零觸發(fā)(Z型)2種，由于ACSSR(Z型)對外的干擾非常小，應(yīng)用更廣。此次設(shè)計主要用到過零型故態(tài)繼電器。ACSSR(Z型)電路如圖3-15所示.圖3-15過零觸發(fā)型交流固態(tài)繼電器結(jié)構(gòu)圖而不能導(dǎo)通，只有當(dāng)輸入信號加入的同時，負(fù)載電壓又處在零電壓附近(+10V～+20V范圍),來不及使T2進(jìn)入飽和導(dǎo)通，此時SCR才能通過R3注入控制電流而導(dǎo)通，雙向可控硅TRAC通過R7→整流橋→SCR→整流橋，得到了觸發(fā)電流，故TRAC也在其電流減小到小于堅持電流的瞬間自動關(guān)斷，切斷負(fù)載與電源間的電流電路是有過零時開啟(并非電壓為0V處導(dǎo)通，而是有一定電壓),電流過零時關(guān)斷的特性。固態(tài)繼電器的驅(qū)動電路可以包括隔離耦合電路、功能電路和觸發(fā)電路三部分。隔離耦合電路，目前多采用光電耦合器和高頻變壓器兩種電路形式。常用的光電耦合器有光一三極管、光一雙向可控硅、光一二極管陣列(光一伏)等。高頻變壓器耦合，是在一定的輸入電壓下，形成約10MHz的自激振蕩，通過變壓器磁芯將高頻信號傳遞到變壓器次級。功能電路可包括檢波整流、過零、加速、保護(hù)、顯示等各種功能電路。觸發(fā)電路的作用是給輸出器件提供觸發(fā)信號。出電路主要由輸出器件(芯片)和起瞬態(tài)抑制作用的吸收回路組成，有時還包括反饋電路。目前，各種固態(tài)繼電器使用的輸出器件主要有晶體三極管(Transistor)、單向可控硅畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書如圖3-16所示為過零型固態(tài)繼電器在無功功率補(bǔ)償電路中的工作原理，只有當(dāng)發(fā)脈沖并保持，使過零型固態(tài)繼電器內(nèi)部的晶閘管接通，電容平穩(wěn)投入。需要切除時只要單片機(jī)發(fā)出切除信號，固態(tài)繼電器在其流過的電流過零時自然關(guān)斷，電容器被切除。采用過零型固態(tài)繼電器能實(shí)現(xiàn)等電壓投入，零電流切除，所以該控制器對電網(wǎng)沖擊小。系統(tǒng)有電后即可打開中斷過零檢測，過零檢測模塊在A相電壓正向過零時刻產(chǎn)生中斷觸發(fā)脈沖，系統(tǒng)進(jìn)入中斷服務(wù)程序。在中斷程序運(yùn)行過程中，對電網(wǎng)的電流、電壓進(jìn)行檢測，從而計算出電網(wǎng)無功功率的盈缺量。系統(tǒng)根據(jù)盈缺量作為投入或切除補(bǔ)償電容量大小的依據(jù)達(dá)到補(bǔ)償無功功率的目的。允許觸發(fā)信號過零脈沖信號電離電電圖3-16過零型固態(tài)繼電器工作原理圖容壓零中號許發(fā)號8No.如圖3-18所示，投切電容器電路主要用到8255A、鎖存器74LS373、過零固態(tài)畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書度可小于0.05,具有較高精度。投切初始化程序投切8255A控制字地址1003H。3.4.1LED顯示器LED(LightEmittingDiode)是發(fā)光二極管英文名稱的縮寫。LED顯示器是由發(fā)光二極管構(gòu)成的，所以在顯示器前面冠以“LED”。LED顯示器在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用非常普遍。畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書常用的LED顯示器為8段(或7段，8段比7段多了1個小數(shù)點(diǎn)“dp”段)。每一個段對應(yīng)1個發(fā)光二極管。這種顯示器有共陽級和共陰極2種。如圖3-19所示。共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地。當(dāng)某個顯示器的發(fā)光二極管的陽極連接在一起，通常此公共陽極接正電壓，當(dāng)某個發(fā)光二極管的陰極接低電平時，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。為了使LED顯示器顯示不同的符號或數(shù)字，就要把不同段的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，這樣就要為了LED顯示器提供代碼，因?yàn)檫@些代碼可使LED相應(yīng)的段發(fā)光，從而顯示不同字型，因此該代碼稱之為段碼(或稱為字型碼)。七段發(fā)光二級管再加上1個小數(shù)點(diǎn)位，共計8段。因此提供給LED顯示器的短碼正好是1B。各段段碼與字節(jié)各對應(yīng)如下：代碼位顯示段gfedCba按照上述格式，8段LED段碼表如表3-8所示表3.98段LED段碼顯示字符共陽極字型碼共陰極碼顯示字符共陽極字型碼共陰極字型碼091A2B3C4D5E6F7H8P由N個LED顯示塊可拼接成N位的LED顯示器。圖3-20是4位的LED顯示器的N個LED顯示塊有N位位選線和8×N段根段碼線。段碼線控制顯示字符的字型，而位選線為各個LED顯示塊中各段的公共端，它控制該LED顯示位的亮或暗。LED顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示2種顯示方式。本論文主要用靜態(tài)顯示方式。LED顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時，各位的共陰極(或共陽極)連接在一起并接地(或+5V);每位的段碼線(a～dp)分別與1個8位的鎖存器輸出相連接。之所以稱謂靜態(tài)顯示，是因?yàn)楦鱾€LED的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器鎖存的段碼輸出將維持不變，直到送入另一個字符的段碼為止。正因?yàn)槿绱?，該顯示器的亮度都 畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書段碼線圖3-204位LED顯示器的構(gòu)成本設(shè)計LED顯示器工作處于靜態(tài)顯示方式，各位的共陽極連接在一起并接+5V,每位的段代碼(a～dp)分別與8255A的A、B、C口相連。該電路各位可獨(dú)立顯示，只要在該位的段碼線線上保持段碼電平，該位就能保持相應(yīng)的顯示字符。LED1共陽共陽gfedc|b|adpgecba共陽A3PB6圖3-218255A與共陽LED連接圖畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書共陽共陽dpgf|badpgfbí共陽圖3-22A相功率因數(shù)顯示電路圖三相功率因數(shù)顯示電路是由三片8255和九個共陽LED數(shù)碼管組成，用來顯示各相功率因數(shù)，幾個上拉電阻的大小，都是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，采用10kΩ的阻值。為簡明起見，圖3-22只畫出A相功率因數(shù)顯示電路。8255是一種通用可編程的并行接口電路，它具有三個8位平行口PA、PB、PC。顯示電路8255A的軟件設(shè)定為0工作方式，其中PA口顯示零，PB口顯示小數(shù)后第一位，PC口顯示小數(shù)后第二位，功率因顯示初始化程序1.A相顯示，8255A控制字地址：2003H,A口地址：2000C口地址2002H。畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書2.B相顯示，8255A控制地址4003H;A口地址4000H;B口地址4001H;C口地址4002H。3.C相顯示，8255A控制地址8003H;A口地址4000H;B口地址4001H;C口地址4002H。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)是美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)與BELL等公司一起開發(fā)的1969年公布的通信協(xié)議。它適合于數(shù)據(jù)傳達(dá)室輸率在0-20Kb/s范圍內(nèi)的通信，它具有以下特RS-232C接口是單端發(fā)送，單端接收，傳輸線上允許一個驅(qū)動器和一個發(fā)送器。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口有25條線。其中4條數(shù)據(jù)線，11條控制線，3條定時線，7條備用線未定義線。它所采用的電纜傳輸長度與傳輸?shù)碾娙萦嘘P(guān)。它的最大傳輸路離可達(dá)30M,最大速率20Kb/s,適于相距較近設(shè)備的通信。畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書2.電氣特性-15V——3V和+3V—+15V這個范圍而不采用TTL邏輯(OV—5)的原因干擾能力和增加傳輸距離，因此與TTL設(shè)備連接時需加電平轉(zhuǎn)換接口。一個芯片連接兩對收/發(fā)信號線。芯片連接圖3-23所示。Cl-V-9446782圖3-23RS232C硬件連接圖行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的電平信號發(fā)送到接收端，產(chǎn)生發(fā)送中斷，供單片機(jī)或給AT89C52,產(chǎn)生接收中斷，供單片機(jī)處理，這樣就完成了RS-232C接口通信功能。兩臺計算機(jī)通信時，由于以TTL電平傳輸數(shù)據(jù)的方式，抗干擾性離短，通常要借用現(xiàn)成的公用電話網(wǎng)，但是電話網(wǎng)是300~3400HZ的音頻模擬信號設(shè)計的，其頻帶有限，不能進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)字量的傳輸。因此，在發(fā)送時需要利用調(diào)制器把數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號，然后送到通信線路上去，再由解調(diào)器把從通信線路上收到的模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號。AT89C52單片機(jī)內(nèi)部的串行口，大大擴(kuò)展了其的應(yīng)用范圍。利用串行口可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間的點(diǎn)對點(diǎn)的串行通信、多機(jī)通信以及單片機(jī)與PC機(jī)間的單機(jī)或多機(jī)通信。AT89C52的P3.0與P3.1除了具有一般的I/0口線外，還可以作為串行輸入口和串行輸出口。可以將P3.0與R1IN連接，P3.1與T1IN連接。如圖3-24所示。畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書9令冗余和軟件技術(shù)不能使失控的程序擺脫死循環(huán)的困境，這時系統(tǒng)將完全癱瘓。如果操作人員在場，可按下人工復(fù)位按鈕，強(qiáng)制系統(tǒng)復(fù)位。單操作人員不可能一直監(jiān)視系統(tǒng)，也往往在引起不良后果后才進(jìn)行人工復(fù)位。這時可加入“看門狗”來解決“看門狗”技術(shù)就是使用一個計數(shù)器來不斷計數(shù)，監(jiān)視程序循環(huán)運(yùn)行。若發(fā)現(xiàn)時間超過已知的循環(huán)設(shè)定時間，則認(rèn)為系統(tǒng)陷入了死循環(huán)，這時計數(shù)器溢出，然后強(qiáng)迫系統(tǒng)復(fù)位，在復(fù)位入口0000H處安排一段出錯處理程序，使系統(tǒng)進(jìn)入正規(guī)。3.6.1微處理器監(jiān)控器MAX690ANaArrNaArr24837651畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書1.具有看門狗電路，進(jìn)入死循環(huán)的時間隔超過1.6S時，將產(chǎn)生一個復(fù)位輸出。3.在微處理器上電、掉電及低壓供電時，產(chǎn)生一個復(fù)位輸出信號。4.可用于低電平檢測。3.6.1.2主要電氣參數(shù)1.工作電壓Vcc:1.2～5.5V;5.復(fù)位脈沖寬度TRS:200ms;6.看門狗定時時間：1.6s(典型值);本設(shè)計主要用到看門狗電路，主要介紹。電池切換電路掉電比較器PFO畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書 定時(小于1.6s)改變WDI輸入端的電平，使看1NBATT1AT89C52中的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。AT89C52片內(nèi)的復(fù)位電路如圖3-28所示。畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書復(fù)位復(fù)位電路觸發(fā)翳—圖3-28AT89C52的片內(nèi)復(fù)位結(jié)構(gòu)在復(fù)位輸入端出現(xiàn)高電平的時候?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)復(fù)位和初始化。在振蕩器運(yùn)行的情況下，要實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，必須使復(fù)位腳至少保持兩個機(jī)器周期(24個振蕩周期)的高電平。CPU在第二個機(jī)器周期內(nèi)執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位操作，以后每個機(jī)器周期重復(fù)一次，直到復(fù)位端電平變低。復(fù)位期間不產(chǎn)生ALE和PSEN信號。內(nèi)部復(fù)位操作使得堆棧指示器SP為07H,各端口都為1(PO—P3口全部都是OFFH)。特殊功能寄存器都復(fù)位為0,但不影響內(nèi)部RAM的狀態(tài)，當(dāng)RST腳返回低電平以后，CPU從0地址開始執(zhí)行復(fù)位后給內(nèi)部寄存器狀態(tài)如下：寄存器B內(nèi)容畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書現(xiàn)在的單片機(jī)系統(tǒng)大部分都是采用市電220V,50Hz供電。電網(wǎng)的沖擊，頻率的波動將直接影響到實(shí)時控制系統(tǒng)的可靠性，穩(wěn)定性。因此在單片機(jī)系統(tǒng)和市電之間如圖3-30所示，先用變壓器把220V的電壓變成12V的電壓，12V的電壓經(jīng)過整流電路后變成12V的直流電壓為繼電器供電。再使用7805把12V的電壓轉(zhuǎn)化為+5V的電壓為單片機(jī)提供電源。本電源系統(tǒng)在穩(wěn)壓電路7805后電源電路中我們使用了2個濾波電容，使用濾波電容主要目的是為了消除電源波動對系統(tǒng)的干擾，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。采用濾波電容能有效的消除電網(wǎng)電源波動產(chǎn)生的干擾?！猳O圖3-30直流電源電路畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書第四章系統(tǒng)軟件部分設(shè)計根據(jù)國家規(guī)定，功率因數(shù)一般應(yīng)大于0.9,如果功率因數(shù)小于0.9就要進(jìn)行補(bǔ)償。如果功率因數(shù)小于0.5就要被停電處理。該控制軟件用匯編語言編程，由主程4.1主程序設(shè)計流程圖程序主程序設(shè)計流程圖如4-1所示。在主程序中首先將芯片進(jìn)行初始化操作，然后設(shè)置A相控制參數(shù)。在設(shè)置好參數(shù)后分別調(diào)出顯示和投切子程序。A相投切完畢后，再對B、C相分別進(jìn)行相同的操工畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書如圖4-2所示為顯示和投切子程序設(shè)計流程圖，先確定某相為控制對象，然后從線路上采集所需要的數(shù)據(jù)，單片機(jī)通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行的分析后確定其功率因數(shù)。接下來判斷該相的功率因數(shù)是否大于0.9如果大于0.9不進(jìn)行補(bǔ)償，如果小于0.9再進(jìn)行補(bǔ)償。Y畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書第五章單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾方法硬件電路設(shè)計完后，還要考慮到抑制干擾的問題，這樣整個系統(tǒng)設(shè)計才完善起來。下面來介紹產(chǎn)生干擾的原因及解決方法。影響單片機(jī)系統(tǒng)可靠安全運(yùn)行的主要因素主要來自系統(tǒng)內(nèi)部和外部的各種電氣干擾，并受系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、元器件選擇、安裝、制造工藝影響。這些都構(gòu)成單片機(jī)系統(tǒng)的干擾因素，常會導(dǎo)致單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行失常，輕則影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，重則會導(dǎo)致事故，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。di/dt大的地方就是干擾源。如：雷電、繼電器、可控硅、電機(jī)、高頻時鐘等都可2.傳播路徑。指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳播路徑是通過導(dǎo)線的傳導(dǎo)和空間的輻射。干擾的分類有好多種，通常可以按照噪聲產(chǎn)生的原因、傳導(dǎo)方式、波形特性等等進(jìn)行不同的分類。按產(chǎn)生的原因分：可分為放電噪聲音、高頻振蕩噪聲、浪涌我有必要看看干擾源和被干擾對象之間的傳遞方式。干擾的耦合方式，無非是通過導(dǎo)線、空間、公共線等等，細(xì)分下來，主要有以下幾種：這是最直接的方式，也是系統(tǒng)中存在最普遍的一種方式。比如干擾信號通過電為了防止這種耦合，通常在電路設(shè)計上就要考慮。使干擾源和被干擾對象間沒有公共阻抗。3.電容耦合：又稱電場耦合或靜電耦合。是由于分布電容的存在而產(chǎn)生的耦合。4.電磁感應(yīng)耦合：又稱磁場耦合。是由于分布電磁感應(yīng)而產(chǎn)生的耦合。5.漏電耦合：這種耦合是純電阻性的，在絕緣不好時就會發(fā)生。5.4硬件抗干擾措施針對形成干擾的三要素，采取的抗干擾主要有以下手段。抑制干擾源就是盡可能的減小干擾源的du/dt,di/dt。這是抗干擾設(shè)計中最優(yōu)先考慮和最重要的原則，常常會起到事半功倍的效果。減小干擾源的du/dt主要是通過在干擾源兩端并聯(lián)電容來實(shí)現(xiàn)。減小干擾源的di/dt則是在干擾源回路串聯(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來實(shí)現(xiàn)。抑制干擾源的常用措施如下：1.繼電器線圈增加續(xù)流二極管，消除斷開線圈時產(chǎn)生的反電動勢干擾。僅加續(xù)流二極管會使繼電器的斷開時間滯后，增加穩(wěn)壓二極管后繼電器在單位時間內(nèi)可動作更多的次數(shù)。2.在繼電器接點(diǎn)兩端并接火花抑制電路(一般是RC串聯(lián)電路，電阻一般選幾K到幾十K,電容選0.01uF),減小電火花影響。3.給電機(jī)加濾波電路，注意電容、電感引線要盡量短。4.電路板上每個IC要并接一個0.01μF～0.1μF高頻電容，以減小IC對電源的影響。注意高頻電容的布線，連線應(yīng)靠近電源端并盡量粗短，否則，等于增大了電容的等效串聯(lián)電阻，會影響濾波效果。5.布線時避免90度折線，減少高頻噪聲發(fā)射。6.可控硅兩端并接RC抑制電路，減小可控硅產(chǎn)生的噪聲，這個噪聲嚴(yán)重時可能會把可控硅擊穿的。按干擾的傳播路徑可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩類。所謂傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)線傳播到敏感器件的干擾。高頻干擾噪聲和有用信號的頻帶不同，可以通過在導(dǎo)線上增加濾波器的方法切斷高頻干擾噪聲的傳播，有時也可加隔離光耦來解決。電源噪聲的危害最大，要特別注意處理。所謂輻射干擾是指通過空間輻射傳播到敏感器件的干擾。一般的解決方法是增加干擾源與敏感器件的距，用地線把它們隔離和在畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書1.充分考慮電源對單片機(jī)的影響。電源做得好，整個電路的抗干擾就解決了一電源噪聲對單片機(jī)的干擾。比如，可以利用磁珠和電容組成π形濾波電路，當(dāng)然條件要求不高時也可用100Ω電阻代替磁珠。2.如果單片機(jī)的I/0口用來控制電機(jī)等噪聲器件，在I/0口與噪聲源之間應(yīng)加隔離(增加π形濾波電路)。3.注意晶振布線。晶振與單片機(jī)引腳盡量靠近，用地線把時鐘區(qū)隔離起來，晶4.電路板合理分區(qū)，如強(qiáng)、弱信號，數(shù)字、模擬信號。盡可能把干擾源(如電機(jī)、繼電器)與敏感元件(如單片機(jī))遠(yuǎn)離。5.用地線把數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)隔離。數(shù)字地與模擬地要分離，最后在一點(diǎn)接于電A/D、D/A芯片布線也以此為原則。磁環(huán)、電源濾波器、屏蔽罩，可顯著提高電路的抗干擾性能。5.4.3提高敏感器件的抗干擾性能提高敏感器件的抗干擾性能是指從敏感器件這邊考慮盡量減少對干擾噪聲的拾1.布線時盡量減少回路環(huán)的面積，以降低感應(yīng)噪聲。3.對于單片機(jī)閑置的I/0口，不要懸空，要接地或接電源。其它IC的閑置端在不改變系統(tǒng)邏輯的情況下接地或接電源。X5045等，可大幅度提高整個電路的抗干擾性能。5.在速度能滿足要求的前提下，盡量降低單片機(jī)的晶振和選用低速數(shù)字電路。6.IC器件盡量直接焊在電路板上，少用IC座。5.4.4其它常用抗干擾措施畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書電、磁電、繼電器隔離，同時去掉公共地。4.防雷電用光纖隔離最為有效。1.電源線加粗，合理走線、接地，三總線分開以減少互感振蕩。之間接電解電容及瓷片電容，去掉高、軟件抗干擾技術(shù)是當(dāng)系統(tǒng)受干擾后使得系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行或輸入信號受到干擾后去偽求真的一種輔助方法。因此軟件抗干擾是被動措施，而硬件抗干擾是主動措施。但由于軟件設(shè)計靈活