單片機課程設計

1、<p><b>　　前言</b></p><p>　　準同期并列是電力系統中經常進行的一項重要操作。發電機在系統正常運行時，隨著負荷的增加，要求備用發電機組迅速投入系統，以滿足用電量增長的需求；在系統發生故障時，會失去部分電源，要求備用機組快速投入電力系統制止系統崩潰。這些情況均要進行同期操作，將發電機組安全可靠、準確快速的投入，確保系統的可靠、經濟運行好發電機的安全。</p

2、><p>　　在變電所，同期操作可以使系統中分開運行的線路斷路器正確投入，實現系統并列運行，以提高系統穩定、可靠運行及線路負荷的合理、經濟分配。</p><p>　　不良同期裝置與手動并網是發電機的隱形殺手，也是電力系統穩定運行的安全隱患。我國目前還有為數可觀的發電廠使用手動的并網方式。究其原因，主要是我國廣為流傳的模擬式自動準同期裝置不僅原理粗糙，而且還經常發生非同期并列。而非同期合閘使發電

3、機的繞組、軸承、聯軸器受到嚴重的累積損傷，使機組壽命大大縮短，有時還會誘發更為慘重的后果——次同步諧振。手動并網靠運行人員的感覺來操作，很容易延誤并網時機。這在系統穩定儲備不夠時將帶來嚴重后果，在系統事故時有為有害，此外長時間并網過程還將造成大量的空轉能損耗。</p><p>　　盡管大部分電廠都有自動準同期并列裝置，但大多數還都在停用狀態。在微機型自動準同期研制領域中，各廠家技術參差不齊，造成微機型自動準同期裝

4、置良莠不齊，不能準確快速的實現發電機并網操作。此外，對于要實行“無人值班”的水電廠和變電站更是要用能接受上位機控制的優良微機準同期并列裝置取代無法與上位機通訊的準同期裝置。</p><p>　　隨著電力系統容量及發電機單機容量的不斷增大，不符合同期條件的并列操作將會帶來極為嚴重的后果，可能引起發電機的損傷甚至系統瓦解。因此，對于同期操作進行研究，提高準同期裝置并列的準確性、快速性和可靠性，對于系統的可靠運行具有很

5、大的現實意義。</p><p>　　本設計主要是通過對發電機端的電壓和頻率進行測量，同時測量出電網的電壓和頻率，然后通過8096單片機對兩個量進行比較，當滿足合閘條件時進行合閘。在單片機還會接LED顯示屏顯示當前發電機和系統數據，同時還接有發光二極管，顯示當前是否滿足合閘條件并且是否合閘。</p><p><b>　　單片機概述</b></p><

6、p><b>　　1.1單片機的發展</b></p><p>　　單片機的產生和發展是與微處理器的產生和發展大體上同步的。自從1974年美國仙童（Fairchild）公司的第一臺單片微型計算機問世以來，單片機的發展特別迅速，各種新、高性能單片機不斷推陳出新沖向市場，迄今為止單片機已有20多年的歷史，它經歷了四個重要的發展階段。</p><p>　　第一階段（197

7、1～1974）：單片機萌芽階段。1971年11月美國Intel公司設計成集成度為2000只晶體管l片的4位微處理器Intel 4004，并且配有隨機存取存儲器RAM，只讀存儲器ROM和移位寄存器等芯片，構成第一臺微型計算機。隨后又研制成了8位微處理器Intel 8008，在此期間Fairchild公司也研制成了8位微處理器FS。這些微處理器雖說還不是具體意義的單片機，但它們從此拉開了研制單片機的序幕。</p><p&

8、gt;　　第二階段（1974～1978）：初級單片機階段。1976年Intel公司開發出第一代8位單片機MCS－48，它以體積小、功能強、價格低等優點獲得廣泛應用，成為單片機發展過程中的一個重要階段。這個階段的單片機內集成有8位CPU、并行I/O口、 8位定時器/計數器，尋址范圍不大于4K，且無串行口。</p><p>　　第三階段（1978～ 1983）：高性能單片機階段。這一階段單片機和前階段相比，不僅存儲容

9、量和尋址范圍大，而且中斷源、并行I／O口和定時器/計數器個數有了增加，集成了全雙工串行通信接口。在指令系統方面，普遍增設了乘除法和比較指令。第二代增強型8位單片機中最具有典型性的當屬Intel公司的MCS－5l系列單片機，它仍然是8位單片機，功能較MCS－48有很大的增強，具有品種全、兼容性強、軟硬件資料豐富等特點，成為很暢銷的單片機品種。由于這一階段的單片機應用領域極其廣泛，各大公司都大力改進其結構與性能，所以這個系列的各類產品目前仍

10、是國內外產品的主流，其中MCS系列產品由于其優良的性能和合理的價格比，在相當一段時間處于主流產品地位。</p><p>　　第四階段（1983）：8位單片機鞏固發展及16位單片機推出階段。16位單片機工藝先進、集成度高、內部功能強，加法運算速度增快，而且允許用戶采用面向工業控制的專用語言。代表產品有Intel公司的MCS－96系列、NEC公司的783XX系列和 NS公司的HPC16040等。</p>

11、<p>　　現階段：32位單片微機系列的推出。繼16位單片機出現后不久，幾大公司先后推出了代表當前最高性能和技術水平的32位單片微機系列。32位單片機具有極高的集成度，內部采用新穎的RISC（精簡指令系統計算機）結構，CPU可與其他微控制器兼容，主頻頻率可達33MHz以上，指令系統進一步優化，運算速度可動態改變，設有高級語言編譯器，具有性能強大的中斷控制系統、定時/事件控制系統、同步/異步通信控制系統。這類單片機主要應用于汽

12、車、航空航天、高級機器人、軍事裝備等方面。它代表著單片機發展中的高、新技術水平。</p><p>　　1.2單片機的組成和特點</p><p>　　單片機和普通的微機是一樣的原理，但是單片機主要用在控制方面，所以也有許多的特點和優勢。一個單片機芯片是把中央處理單元CPU、隨機存取存儲器RAM、只讀存儲器ROM、定時器／計數器以及I／O接口電路等主要計算機部件，集合在一塊集成電路芯片上的微型

13、計算機，也就是說它不僅包涵了以上的運算器、存儲器、控制器，而且也包含了部分的輸入輸出器件，這些器件方便實現了單片機控制功能強的特點。</p><p>　　首先，介紹一下80C196KC的各個基本組成特點：</p><p>　?。?）16位CPU，沒有了累加器結構，采用寄存器— 寄存器結構。</p><p>　?。?）外部時鐘16MHz，速度高。</p>

14、<p>　?。?）除原來片內232字節的寄存器空間外，增加256個字節的附加RAM，且在垂直窗口下具有靈活的應用。</p><p>　?。?）16K字節，尋址能力為64KB。</p><p>　?。?）5個八位I/O口。</p><p>　?。?）以FIFO為基礎的HSI和以CAM為基礎的HSO結構，HSI—FIFO—FULL有其自己的中斷向量地址20

15、3CH。</p><p>　?。?）CTC1可寫入時間常數，作為獨立定時器使用,CTC2增加了捕捉、快速、加減速等功能。</p><p>　?。?）一個全雙工串行口。</p><p>　?。?）三路PWM輸出。</p><p>　?。?0）10位8通道的ADC，增加了新功能：一個是10bit/8bit AD轉換可變，一個是轉換完成時間控制可預

16、先設定。</p><p>　?。?1）28個中斷源和18級中斷、PTS15級中斷。</p><p>　?。?2）16位監視定時器（WDT），具有修復軟件和防止抗干擾功能。</p><p>　?。?3）CCR.0=1時允許POWER DOWN方式。</p><p>　?。?4）112條指令。</p><p>　?。?5）

17、68腳PLCC封裝。</p><p>　　以下是80C196KC的基本功能：</p><p>　　1.2.1 CPU的構成</p><p>　?。?）CPU內部地址總線為8位，外部地址總線為16位，內部數據總線為16位，外部數據總線為8位，內部可訪問的RAM空間為256個字節，即片內256個寄存器陣列和特殊功能寄存器可被訪問。而對于單片機外部，一般要較多的存儲空間和

18、I/O空間才能完成固化程序和擴展I/O接口。因此，采用16位地址總線可尋址64KB，CPU內部的一個控制單元和兩條總線（8位ABUS和16位DBUS）將寄存器陣列和RALU連接起來。</p><p>　?。?）特殊功能寄存器SFR</p><p>　　地址0000H——0017H為24個8位特殊功能寄存器，在 80196內部的各個功能部件均通過特殊功能寄存器SFR進行控制。大多數 SFR具

19、有兩種功能：讀操作時為一種功能，寫操作時為另一種功能。 </p><p>　　8096單片機的兩個I／O控制寄存器（IOC0與IOC1）和兩個I／O狀態寄存器（IOS0與IOS1），在介紹I／O功能部件時經常要用到，現先將它們的功能列出如下。</p><p>　　I／O控制寄存器0（IOC0）。IOC0位于0015H地址單元，8位。用來控制定時器T2和高速輸入HSI的引腳，只能寫入，不能讀

20、出。通過置位或清除IOC0中的有關位，可允許或禁止將高速輸入引腳上的狀態送到HSI單元。定時器T2的啟動和復位也取決于IOC0有關位的狀態。</p><p>　?。?）CPU寄存器陣列</p><p>　　在內部RAM中，除了24個特殊功能寄存器外，其他各寄存器構成寄存器陣列。232個寄存器陣列中，18H—19H兩個單元作為堆棧指示器，其他230個單元除不能存放程序代碼外，用作其它控制。&

21、lt;/p><p>　?。?）CPU寄存器算術邏輯單元RALU</p><p>　　絕大多數運算都在RALU中進行，其組成包括：一個17位算術邏輯單元，一個程序狀態字PSW，一個程序計數器PC，一個循環計數器，三個暫存寄存器。</p><p>　　1.2.2 定時器/計數器</p><p>　　有兩個16位的定時器/計數器， 以實現定時計數功能，

22、并以其定時或計數結果對計算機進行控制，此外還有一個監視定時器，可用于系統的復位。</p><p>　　1.2.3中斷控制系統</p><p>　　系統有28種不同的中斷源，18級中斷，還增加了外圍事件服務器15級中斷。</p><p>　　1.2.4并行I/O口</p><p>　　并行I/O口包括P0口﹑P2口﹑P3口﹑P4口和HSI/HS

23、O口，共有三十二根I/O線，有些具有復用功能，有些是雙向I/O線，有些只是單向輸送。</p><p><b>　　1.2.5串行口</b></p><p>　　它有一個串行口，能實現同時收發，具有三種異步方式和一種同步方式，以實現單片機與其它設備之間的串行數據傳送。</p><p>　　1.2.6 A/D轉換器</p><p

24、>　　它內部帶有采樣/保持電路，允許8 路輸入的A/D轉換器，精度為十位。</p><p>　　1.2.7 PWM（D/A）輸出</p><p>　　它具有脈沖寬度調制輸出的功能，輸出3組周期固定不變，而脈沖寬度可由程序控制改變的脈沖波。D/A的實現是將PWM的輸出經平滑濾波后變為模擬量。</p><p><b>　　1.2.8時鐘電路</b&

25、gt;</p><p>　　它的內部有時鐘振蕩電路，但需外接石英晶體和微調電容；也可由外部振蕩信號發生器提供時鐘信號。</p><p>　　1.3 8096 各引腳的功能 </p><p>　　1.3.1系統控制線（控制信號線的一部分，5條） </p><p>　　——讀信號，輸入，低

26、電平有效。當 為低電平時，表示8096要求從外部存儲器或一個 I／O裝置讀入數據。被選中單元或 I／O裝置利用此信號把它們的數據門打開（即作為三態門的選通信號），把數據送到數據總線上。</p><p>　　——寫信號，輸出，低電平有效。當 有效時，表示8096輸出在數據總線上的信息要存入外部存儲器或I／O裝置。</p><p>　　——存儲器選擇輸入端。 =1，

27、將選中片內的ROM／EPROM，并對2000H～3FFFH單元進行訪問， =0，則選中片外程序存儲器的這些單元。該引腳具有內部下拉作用，故除非外部將其拉高，否則處于低電平狀態。

28、 的輸入狀態在復位期間被鎖入內部。</p><p>　　ALE／ ——地址鎖存允許（ALE）或地址有效輸出（ ）。該引腳的兩種功能均提供了一個鎖存信號，以便把地址從地址／數據總線中分離出來并進行鎖存。當它作為 時，在總線周期的末尾升為高電平無效狀態。 可用作片外存儲器的片選信號。ALE／ 僅在訪問片外存儲器期間起作用。</p><p>　　RE

29、ADY——外部存儲器準備就緒信號，輸入，高電平有效。在與低速存儲器聯接時，外部將其拉成低電平，用來控制80196插入等待時鐘周期以便使芯片能夠與慢速或動態存儲器接口，也可用于總線共享?？偩€周期最多可延長至1µs，當不使用外部存儲器時，READY不起作用。READY引腳內部有微弱的上拉作用，當無外部驅動時，此引腳為高電平。</p><p>　　1.3.2 8096 芯片控制線（控制信號線的一部分，3條）&

30、lt;/p><p>　　XTAL1——片內振蕩器中反相器的輸入，也是片內時鐘發生器的輸入，與XTAL2共同接外部晶體振蕩器。</p><p>　　XTAL2——片內振蕩器中反相器的輸出，通常接外部晶振。</p><p>　　——芯片的復位信號輸入端。</p><p>　　1.3.3 I／O口</p><p>　?。?）高

31、速輸入／高速輸出（HSI／HSO）口。高速輸入單元HSI，包括HSI.0、HSI.1、HSI.2、HSI.3共四個引腳，其中HSI.2和HSI.3 兩個引腳與HSO單元共用。</p><p>　　高速輸出單元HSO共有六個輸出引腳，分別是HSO.0、HSO.1、HSO.2、HSO.3、HSO.4、HSO.5。其中HSO.4、HSO.5 兩個引腳與HSI部件共用。</p><p>　　“高速

32、”的含意在于這些功能部件可以在CPU不干預的情況下，依靠定時器來完成指定功能。高速輸入HSI可以檢測它的4條引腳上所發生的事件，并記錄事件發生時刻的值。而HSO可以在預先編排好的時間下去觸發事件的發生。并能通過編程使其6根輸出引腳置0或置1。</p><p>　　(2） P0口。 4位并行高阻抗輸入接口（P0.4～P0.7）。既可用作數據輸入端，也可作為4路A／D轉換器的模擬信號輸入端。8096單片機的P0口有4

33、根引線（P0．4～P0．7），它們只能用作輸入，且具有復用功能。CPU既可以讀取P0口輸入的數字信號，也可以通過把相應的控制命令寫入A／D命令寄存器來選擇P0口中的一個引腳作為A／D轉換器的輸入通道。P0口也允許同時輸入模擬信號和數字信號。</p><p>　?。?） P2口。 4位并行I／O接口（P2.0～P2.2和P2.5），具有雙重功能，具體內容見表1-3所示。</p><p>　　

34、表1-3 P2口多功能表</p><p>　?。?） P3口。具有漏極開路的8位并行I／O口。P3口具有復用功能，用作低8位地址總線和8位數據總線口。 </p><p>　?。?） P4 口。P4口也是一個漏極開路的8位雙向I／O口。 P4口用作高8位地址總線的輸出口。</p><p>　　但在8096單片機中，P3和P4口只能用作系統總線。在作為數據

35、地址總線時，具有很強的內部上拉作用，內部上拉僅在外存讀或寫周期中起作用。P3口、P4口能驅動8個LSTTL電路。</p><p>　　1.3.4其他引腳功能介紹</p><p>　　VCC——主電源（＋5V）。</p><p>　　Vss——數字地（0V）。共有兩個，同時接地。</p><p>　　VPD——RAM備用電源（＋5V）。正常運行

36、時必須接通此電源，以保持掉電時片內部分寄存器的內容不變。</p><p>　　VREF——A／D轉換器基準電壓（＋5V）。VREF也是A／D轉換器模擬部分及讀P0口操作所需的邏輯電壓。</p><p>　　ANGND——A／D轉換器參考地電平。通常應和Vss 同時接地。</p><p>　　VPP——片內EPROM的編程電壓。</p><p

37、>　　N．C——空閑無效。</p><p><b>　　自動準同期裝置概述</b></p><p>　　2.1自動準同期裝置的發展概況</p><p>　　發電機并入電網，兩個不同系統并列，或一個系統分解為兩部分通過輸電線路再連接等，所實施的操作成為同期操作。該操作應遵循的規則是在斷路器兩側電源的壓差、頻差小于允許值且相角差接近于零度時完

38、成并網操作。準同期是一種沖擊很小的并網方式。</p><p>　　最早的時候，發電機并網合閘依靠操作人員手動來進行，為了尋找合閘瞬間，常采用同期指示裝置。最賤的同期指示裝置是燈光裝置。發電機電壓和系統電壓通過電壓互感器（PT）降壓，PT二次側接上燈泡裝置。通過合適的接線，可以采用燈光熄滅法或者燈光旋轉法來判斷合閘時機。但是由于燈泡一般在約1/6的額定電壓時就不亮了，所以更為精確的方法是采用零電壓表指示并網時機。手

39、動操作要求操作人員比較熟練，而且并網準確度不高，風險較大。目前大多數電廠都是依靠同期裝置來進行自動并網的，手動方式只是作為緊急時候備用手段。</p><p>　　第一代自動準同期裝置是模擬式自動準同期裝置，一許繼的ZZQ3和ZZQ5為代表，它采用分立晶體管元件搭建硬件電路，對同期條件監測和處理。ZZQ3和ZZQ5自動準同期裝置的出現，極大地提高了并網的速度和可靠性，但由于模擬式同期裝置用模擬電子元件擬合，必然帶來

40、諸如導前時間不穩定，裝置元器件參數漂移不定，同步操作速度慢等問題。模擬式自動準同期裝置合閘準確度比較低，它無法指示裝置的運行狀態，不能進行故障自檢等，現在已基本被淘汰。</p><p>　　第二代自動準同期裝置是微機式自動準同期裝置，微處理器的誕生對自動準同期裝置技術指標的提升產生了質的飛躍，我國是世界上微機準同期裝置最早研制的國家之一，1982年在安徽陳村水電站成功投入了第一臺微機同期裝置，80年代初又陸續推出

41、了一些類似裝置，其精度、速度及功能都是老式同步裝置所不能比擬的。目前國內有許多科研、制造單位都在進行微機式自動準同期裝置的研制。深圳智能設備有限公司研制的SID-2系列多功能微機準同期裝置、許繼繼電器公司研制的WZQ—2/3微機準同期裝置以及南瑞自控公司研制的SJ—12C雙微機自動準同期裝置等都具有高精度、高可靠性、人機界面友好、操作方便、接線簡單等特點，在提高并網速度和可靠性的同時，大大提高了合閘準確度。</p><

42、;p><b>　　總體方案</b></p><p><b>　　3.1整體硬件框圖</b></p><p>　　圖3.1 整體硬件框圖</p><p><b>　　3.2 方案簡介</b></p><p>　　本設計主要是以80C196單片機為核心模塊，通過降壓濾波模塊、

43、交流采樣模塊、采樣保持模塊、過零比較模塊、電源模塊、復位模塊、存儲器模塊、顯示模塊、發光二極管模塊等輔助模塊的配合，對發電機與電網的電壓幅值（、）、相角（、）、頻率（、）進行比較，當達到=、=、=的合閘要求時，發出允許合閘信號（在本設計中提現為合閘信號燈亮）。若達不到合閘要求，則指示應對發電機增速或減速、增磁或減磁。同時，在整個過程中，用LCD顯示器顯示當前發電機電壓、發電機頻率、電網電壓以及電網頻率。</p><p

44、><b>　　系統硬件設計</b></p><p><b>　　4.1降壓模塊</b></p><p>　　4.1.1 模塊電路圖</p><p>　　圖4.1.1 降壓模塊電路圖</p><p>　　4.1.2 模塊目的</p><p>　　由于發電機端及電網端的電壓

45、幅值較高，不利于采樣，必須將電壓降到一定的大小。該模塊的目的在于將發電機端、電網端的電壓降至5V左右。</p><p>　　4.1.3 模塊說明</p><p>　　降壓是由電壓互感器來完成的，其工作原理與變壓器相同，基本結構也是鐵心和原、副繞組。特點是容量很小且比較恒定，正常運行時接近于空載狀態。其內部利用電磁感應的原理來改變交流電壓的。本設計在發電機端及電網端均采用二級降壓。如圖4.1

46、.1所示，將發電機端的電壓降至約5V，以便能夠順利采樣。電網端同理。</p><p><b>　　4.1.4 流程圖</b></p><p>　　圖4.1.4 降壓模塊流程圖</p><p><b>　　4.2 濾波模塊</b></p><p>　　4.2.1 模塊電路圖</p>&l

47、t;p>　　圖4.2.1 濾波模塊電路圖</p><p>　　4.2.2 模塊目的</p><p>　　由于發電機發出的電壓含有各種諧波。這種質量的電壓，不利于對電壓信號的各種數據的采集。故為了信號數據的采集和存儲的完成，更便于單片機中的A/D轉換的順利完成。發電機發出的電壓需經過濾波處理，這樣就能使電壓信號有一個合適的幅值和單一的正弦波。</p><p>&

48、lt;b>　　4.3 電源模塊</b></p><p>　　4．3.1 模塊電路圖</p><p>　　圖4.3.1 電源模塊電路圖</p><p>　　4.3.2 模塊目的</p><p>　　該模塊用于將生活用電AC220V轉化為單片機所需電源DC5V。</p><p><b>　　4.

49、3.3流程圖</b></p><p>　　圖4.3.4 電源模塊流程圖</p><p>　　4.4 波形轉換模塊</p><p>　　4.4.1 模塊電路圖</p><p>　　圖4.4.1 頻率波形轉換模塊電路圖</p><p>　　圖4.4.2 電壓波形轉換模塊電路圖</p><p&

50、gt;　　4.4.2 模塊目的</p><p>　　該模塊的存在是為了對電壓和頻率（模擬量）波形進行轉換，轉換成方波</p><p>　　4.4.3 模塊說明</p><p>　　此模塊是把波形轉換為方波以便于單片機的邏輯對比</p><p><b>　　4.5顯示模塊</b></p><p>　

51、　4.5.1 模塊電路圖</p><p>　　圖4.6.1 顯示模塊電路圖</p><p>　　4.5.2 模塊目的</p><p>　　顯示模塊旨在顯示當前發電機端電壓、頻率以及電網電壓、頻率的數值。</p><p><b>　　4.5.3 流程圖</b></p><p>　　圖4.6.4 顯

52、示模塊流程圖</p><p>　　4.6 信號指示燈模塊</p><p>　　4.6.1 模塊電路圖</p><p>　　圖4.6.1 發光二極管電路圖</p><p>　　4.6.2 模塊目的</p><p>　　信號指示燈模塊旨在顯示當前系統是否已達到合閘標準。</p><p>　　4.6.

53、3 模塊說明</p><p>　　該模塊由5個發光二極管并聯組成。其中，D1、D2、D3、D4四支發光二極管燈亮，分別表明、、、，即分別需對發電機進行增速、減速、增磁、減磁操作，以使得發電機與電網之間無頻率差及電壓差。若D1~D4都熄滅而D5亮，則說明當前符合合閘要求，可合閘將發電機并入電網運行。</p><p><b>　　4.6.4 流程圖</b></p&g

54、t;<p>　　圖4.6.4 發光二極管模塊流程圖</p><p><b>　　4.7 儲存部分</b></p><p>　　4.7.1 模塊電路圖</p><p>　　圖4.7.1 儲存模塊電路圖</p><p>　　4.7.2 模塊目的</p><p>　　該模塊主要為80C19

55、6單片機存儲指令、數據。</p><p>　　4.7.3 模塊說明</p><p>　　在該模塊單片機外接的芯片有74LS373，74LS138，2764，74LS373芯片是373為三態輸出的八D透明鎖存器。74LS138 為3 線－8 線譯碼器。2764芯片是8k*8EPROM,這樣便有充足的存儲空間存放程序代碼.。</p><p>　　現將地址空間分配如下：8

56、096芯片內部RAM用于存放隨機數據，地址2080H~23FFH存放主程序代碼，2400H~27FFH存放頻率測量程序代碼，2800H~2BFFH存放相角差測量程序代碼，2C00H~2FFFH存放電壓差測量程。</p><p><b>　　5.系統軟件設計</b></p><p>　　5.1軟件程序設計思路</p><p>　　本次設計的數字式

57、準同期并列裝置借助于單片機高速處理數據并完成控制的能力，利用編制的程序在硬件配合下實現發電機的并列操作，因此軟件程序設計在本次裝置設計中占有十分重要的地位，程序流程細節的編制因人而異，無標準可行。</p><p>　　我們這次程序軟件設計的思路是，裝置啟動后，對主要部件進行初始化，然后開始工作，啟動A/D轉換，利用交流采樣測量發電機以及電網對應的某一相相電壓幅值，并儲存，轉而計算電壓差，在電壓差滿足并列條件的基礎

58、上，我們再進行頻率差檢測，頻率差檢測利用8096單片機內部的高速輸入HSI配合內部定時計數器T1測量，其基本原理是將整形后方波信號的上跳變時刻以及下跳變時刻存儲，同時記錄T1上、下跳變時刻計數值以及溢出次數，從而計算得到方波周期，進而得到發電機或電網電壓的頻率，繼而得到頻率差，在頻率差不滿足并網要求時，使相應增速或減速信號燈亮滅來告訴操作人員如何操作，在頻率差滿足并網要求時，進行相角差檢測。</p><p>　　

59、相角差測量的程序設計原理和頻率測量一致，可調用編制好的相同的子程序測量，由于相角差是時刻變化的，所以相角差的測量要持續進行，當檢測到相角差變小時，推算在恒定越前時間合閘下的理想合閘相角差，然后等待最佳合閘時機，最后發出合閘信號。圖5.2.1 主程序流程圖</p><p>　　5.2 測量頻率差的流程圖</p><p>　　圖5.2.2 測量頻率差的流程圖</p><p&

60、gt;　　5.3 測量電壓差的流程圖</p><p>　　圖5.2.2 測量電壓差的流程圖</p><p><b>　　6.參考文獻</b></p><p>　　1、王福瑞等. 《單片微機測控系統設計大全》 北京航空航天大學出版社，1999</p><p>　　2、孫涵芳 《Intel 16位單片機》 北京航空航天大學出

61、版社，1999</p><p>　　3、汪建等 《MCS-96系列單片機原理及應用技術》 華中科技大學出版社，2004</p><p>　　4、沈紅衛 《單片機應用系統設計實例與分析》 北京航空航天大學出版社，2003</p><p>　　5、程軍 《Intel 80C196單片機應用實踐與C語言開發》 北京航空航天大學出版社，2001</p><

62、;p>　　張曉英等. .基于單片機和CPLD的同步發電機自動準同期裝置設計.電力自動化設備, 2007</p><p><b>　　7.心得體會</b></p><p>　　對于自動準同期裝置的研究是一個很大和不斷持續的課題，本設計的工作只是其中一部分，有些地方可以得到進一步改進。硬件部分如果采用雙微機結構，將能進一步提高系統的穩定性和并網的可靠性。軟件部分，交

63、流采樣算法和同期點的預測算法等還需要不斷地研究和改進，某些模塊的程序也需要進一步完善。</p><p>　　隨著電網并網要求的提高和新技術的出現，同期裝置也會不斷的進行更新和發展，將會出現精度更高，速度更快，功能更全的同期裝置。</p><p>　　在本次單片機課程設計之前我們就已經學習了96系列單片機的基礎知識，對于96系列單片機的結構、作用、內部程序等概念有一定的理解，但對于接口、中斷

64、等概念的理解都相對模糊，對于單片機的總體運作更是一知半解。</p><p>　　在這次課程設計中，大量地運用到接口等知識，我通過翻閱文獻、上網查詢資料、向老師請教、與同學討論等多種方法，克服了設計過程中所遇到的各種困難，最終按時完成了任務。</p><p>　　但在總體看來，該份課程設計報告還有很多需要優化，需要修改的部分，軟件編程部分也需要大量的補充。希望在日后的學習中，強化基礎知識，更

65、好地完善該報告。</p><p><b>　　8.致謝：</b></p><p>　　在為期2周的課程設計的完成過程中，我們的指導老師xx老師經常能在百忙之中抽出空來，為我們的疑問答疑解難，為我們指點迷津。在此，允許我再一次向我們的指導老師xx老師致謝。與此同時，我也必須感謝我的組員，我們在課程設計過程中分工合作，配合默契。</p><p>&

66、lt;b>　　9.附錄</b></p><p><b>　　9.1總體電路圖</b></p><p><b>　　9.2程序清單</b></p><p><b>　　軟件程序</b></p><p>　　AL EQU 20H　</p><

67、;p>　　AH EQU 21H　</p><p>　　BL EQU 22H　</p><p>　　BH EQU 23H　</p><p>　　CL EQU 24H　</p><p>　　CH EQU 25H　</p><p>　　DL EQU 26H　</p><p&g

68、t;　　DH EQU 27H　</p><p>　　EX EQU 28H　</p><p>　　FX EQU 2AH　</p><p>　　GX EQU 2CH　</p><p>　　HX EQU 2EH　</p><p>　　FREQA EQU 30H　</p><p>

69、;　　FREQB EQU 34H　</p><p>　　ORG 2080H　</p><p>　　START: LD EX, #0000H　</p><p>　　LDB AD_COMMAND, #0CH　 啟動A/D通道4</p><p>　　NOP 延時8個狀態周期</p><p&g

70、t;<b>　　NOP　</b></p><p>　　ADBUSY: JBS AD_RESULT, 3, ADBUSY　 ；判斷A/D轉換是否完成</p><p>　　LDB AH, AD_RSULT_HI　 </p><p>　　LDB AL, AD_RESULT_LO　　　 ；電網電壓Ｕｘ的ＡＤ轉換</p>

71、<p>　　ST AX, 　　　　　　??；將Ｕｘ存儲入外部芯片1并顯示</p><p>　　LD FX, #0800H　</p><p>　　LDB AD_COMMAND, #0DH　 ； 啟動A/D通道5</p><p>　　NOP ； 延時8個狀態周期</p><

72、p><b>　　NOP</b></p><p>　　ADBUSY1: JBS AD_RESULT, 3, ADBUSY1　 ；判斷A/D轉換是否完成</p><p>　　LDB BH, AD_RSULT_HI　</p><p>　　LDB BL, AD_RESULT_LO　　　 ；發電機ＵG的ＡＤ轉換</p>&

73、lt;p>　　ST BX, 　　　　　　??；將ＵG存儲入外部芯片2并顯示</p><p>　　CMP BX, AX 　　　　　　　 ；比較Ｕｘ，ＵG</p><p><b>　　JH TAB1</b></p><p>　　JE TAB2　　　　　　　　　　??；電壓滿足并網條件</p><p>　　

74、LDB PORT2， #01H 　　　　　 ；ＵG小于Ｕｘ燈1亮</p><p>　　SJMP START　</p><p>　　TAB1: LDB PORT2, #00H 　　　　??；ＵG大于Ｕｘ燈0亮</p><p>　　SJMP START　　　　　　　　</p><p><b>　　CLR AX　&l

75、t;/b></p><p><b>　　CLR BX　</b></p><p>　　TAB2： LDB HSI_MODE,#03H ；置工作方式3,脈沖的正、負跳均為觸發事件</p><p>　　LDB IOC0,#00H ；選擇HSI.0引腳</p><p>　　TESTA: JBC

76、 IOS1,7,TESTA ；查保持寄存器是否加載，若否，則重新查詢</p><p>　　LDB AL,HSI_STATUS ；讀取第一個事件狀態</p><p>　　LD BX,HSI_TIME ；讀取第一個事件的時間</p><p>　　TESTA1: JBC IOS1,7,TESTA1；查保持寄存器是否加載</p>

77、<p>　　LD CX,HSI_TIME ；讀取第二個事件的時間值</p><p>　　TESTA2: JBC IOS1,7,TESTA2　</p><p>　　LD DX,HSI_TIME ；讀取第三個事件的時間值</p><p>　　JBS AL,1,CALHI ；第一個事件發生時HSI.0為高電平則轉移</

78、p><p>　　SUB LTIMEA,CX,BX；計算低電平持續時間</p><p>　　SUB HTIMEA,DX,CX；計算高電平持續時間</p><p>　　SJMP GETPERA</p><p>　　CALHIA: SUB HTIMEA,CX,BX ；計算高電平持續時間</p><p>　

79、　SUB LTIMEA,DX,CX ；計算低電平持續時間</p><p>　　GETPERA: ADD PERIODA,HTIMEA,LTIMEA ；計算周期</p><p>　　LD FREQA, #0001H 　</p><p>　　DIV FREQA, PERIOD ； 計算電網的頻率 </p><p>

80、;　　LD GX, #1000H　</p><p>　　ST FREQA, 　 ；存儲電網的頻率</p><p><b>　　CLR AX　</b></p><p>　　LDB HSI_MODE,#03H ;置工作方式3,脈沖的正、負跳均為觸發事件</p><p>　　LDB IOC0,#04H

81、 ；選擇HSI.1引腳</p><p>　　TESTB: JBC IOS1,7,TESTB ；查保持寄存器是否加載，若否，則重新查詢</p><p>　　LDB AL,HSI_STATUS ；讀取第一個事件狀態</p><p>　　LD BX,HSI_TIME；讀取第一個事件的時間</p><p>　　TES

82、TB1: JBC IOS1,7,TESTB1；查保持寄存器是否加載</p><p>　　LD CX,HSI_TIME；讀取第二個事件的時間值</p><p>　　TESTB2: JBC IOS1,7,TESTB2　</p><p>　　LD DX,HSI_TIME；讀取第三個事件的時間值</p><p>　　JBS AL

83、,1,CALHI ；第一個事件發生時HSI.0為高電平則轉移</p><p>　　SUB LTIMEB,CX,BX；計算低電平持續時間</p><p>　　SUB HTIMEB,DX,CX；計算高電平持續時間</p><p>　　SJMP GETPERB</p><p>　　CALHIB: SUB HTIMEB,CX,BX

84、；計算高電平持續時間</p><p>　　SUB LTIMEB,DX,CX；計算低電平持續時間</p><p>　　GETPERB: ADD PERIODB,HTIMEB,LTIMEB；計算周期</p><p>　　LD FREQB, #0001H 　</p><p>　　DIV FREQB, PERIODB ; 計算發電機的

85、頻率 </p><p>　　LD HX, #1800H　</p><p>　　ST FREQB, ??；存儲發電機的頻率</p><p>　　CMP FREQB, FREQA ??；比較電網和發電機的頻率</p><p>　　JH TCD1　　　　　　??；發電機頻率大于電網頻率</p><p>　　J

86、E TCD2　　　　　　??；發電機頻率等于電網頻率</p><p>　　LDB PORT2， #21H　　??；發電機頻率小于電網頻率，燈３亮</p><p>　　SJMP TAB2　</p><p>　　TCD1: LDB PORT2， #20H　　??；燈２亮</p><p>　　SIMP TAB2　　　　　　??；頻率不滿足，重新

87、檢測</p><p>　　TCD2: LDB AD_COMMAND, #0FH　</p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　CLR AX　</b></p><p>　　ADB

88、USY3: JBS AD_RESULT, 3, ADBUSY4　</p><p>　　LDB AH, AD_RSULT_HI　</p><p>　　LDB AL, AD_RESULT_LO　??；相角差的ＡＤ轉換</p><p>　　CMP AX #0008H　　　　　??；相角差是否小于３度</p><p>　　JH TCD2

89、　　　　　　　　??；相角差不滿足，重新檢測</p><p>　　LDB HS0_COMMAND, #20H　??；相角差滿足，發出合閘信號</p><p>　　ADD HSO_TIME, TIMER1, #0003H　</p><p>　　HERE:SJMP HERE　</p><p>　　END 　　　　　　　　??；結束