某煤礦供電系統的保護設計畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 方式，一種是片內時鐘振蕩方式，需在這兩個腳外接石英晶體和振蕩電容；另一種是外部時鐘方式，即將XTAL1接地，外部時鐘信號從XTAL2腳輸入。RST為單片機的復位引腳。當輸入連續兩個機器周期以上高電平為有效，用來完成單片機的復位初始化操作。52單片機是我們大三時的一門專業課，知道它有40個外部引腳，包括電源引腳VCC和GND,時鐘引腳XTAL1和XTAL2。編程控制引腳如復位端RST,EA,PSEN等；I/O口引腳，XTAL1為片內振蕩電路的輸入端，XTAL2為片內振蕩電路的輸出端。如圖6所示：圖6 主控電路隨著單片機系統的廣泛應用和計算機網絡技術的普及，單片機的通信功能愈來愈顯得重要。單片機同信是指單片機與單片機或者與計算機之間的通信，通常單片機與計算機之間的通信應用過多，MAX232芯片同時集成了TTL到RS232電平的互轉[11]。MAX232芯片是MAXIM公司生產的，包含兩路接收器和驅動器的IC芯片。如圖7所示：圖7 MAX232芯片的外圍電路 電壓采集電路電壓采集電路采用ADC0808芯片和單片機進行采集。A/D轉換器輸入是模擬信號，輸出是數字信號所以需要進行取樣，量化，編碼，還有取樣保持電路。A/D轉換器分為并聯比較型，反饋比較型和雙積分型等。ADC0808是8位逐次逼近型模數轉換器。它由一個8路模擬開關、一個地址鎖存器，一個譯碼器、一個8位模數轉換器和一個三態輸出鎖存器組成[13]。8個模擬通道由多路開關決定，允許8路模擬量分時輸入，共用模數轉換器進行轉換。三態輸出鎖器用于鎖存轉換完成的數據，當OE端為高電平時，才可以從三態輸出鎖存器取走轉換完的數字量。ADC0808內部結構如圖8 ：圖8 ADC0808內部結構IN0－IN7：8條模擬量輸入通道ADC0808對輸入模擬信號要求：信號單極性，電壓范圍是0至5V，若是小信號，必須進行放大；輸入的模擬量在轉換過程中應該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。ALE為地址鎖存允許輸入端口，高電平有效。當ALE為高電平時，地址鎖存與譯碼器將A， B，C三條地址線的地址信號進行鎖存，經譯碼后被選中的通道的模擬量進轉換器進行轉換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0－IN7上的一路模擬量輸入。電壓采集通道如表1：選擇通道 C B AIN0 0 0 0IN1 0 0 1IN2 0 1 0IN3 0 1 1IN4 1 0 0IN5 1 0 1IN6 1 1 0IN7 1 1 1表1 電壓采集通道ST為轉換啟動信號。當ST上升沿時，所有內部寄存器清零；下降沿時，開始進行模數轉換；在轉換期間，ST應保持低電平。EOC為轉換結束信號。當EOC為高電平時，表明轉換結束；否則，表明正在進行模數轉換。OE為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機輸出轉換得到的數據。OE為高電平時，輸出轉換得到的數據；OE＝0，輸出數據線呈高阻狀態。D7－D0為數據輸出線[14]。CLK為時鐘輸入信號線。因ADC0808的內部沒有時鐘電路，可以用單片機定時器功能或者外圍電路產生。VREF（＋），VREF（－）為參考電壓輸入。ADC0808使用聲明：（1)ADC0808內部帶有輸出鎖存器，可以與STC89C52進行數據傳輸。（2)初始化時，使ST和OE信號全為0。（3)通過A，B，C地址設置選擇那一通道模擬量輸入。(4)至少有100ns寬的正脈沖信號送給ST端。(5)根據EOC信號是否為高電平來判斷轉換完畢。也可以適當延時以節省I/O口資源（6)當EOC變為高電平時，這時給OE為高電平，轉換的數據就被單片機讀走了。ADC0808芯片8路模擬輸入通道，也就是8路電壓采集通道。可以不停的對模擬電壓量進行采集，采集之后通過自身8個輸出端口與單片機一組I/O口供單片機處理，分析。判斷是過壓，過流。還是短路。然后驅動繼電器進行斷電，并有語音提醒和液晶屏顯示。其中ADC0808芯片CLOCK端可以由硬件電路產生一個脈沖或者使用單片機的一個定時器用軟件實現硬件功能。EOC端可以接單片機I/O口，接則在采集程序里進行判斷，不接I/O口的話需要進行延時操作就可以準確的讓ADC0808完成模數轉換。為了節省單片機I/O口，采用延時操作。電壓采集電路如圖9 所示：圖9 電壓采集電路 液晶顯示設計陣的行列數命名的液晶顯示器是一種高分子材料，各種型號的液晶常是按照顯示的字符和液晶的點，比如1602，它是一塊字符型液晶；12232屬于圖形型液晶。由于這次設計使用的是Proteus仿真軟件，沒有漢字字庫的顯示屏，所以用了1602液晶顯示模塊，在現實設計中可以使用Oled12864顯示屏，可以串行通信也可以并行通信，可以SPI通信或者I2C通信；也可以使用nokia5110模塊；這兩塊顯示屏既可以顯示漢字也可以顯示圖片提醒。VSS為電源地，VDD為電源正極，V0為液晶顯示對比度調節端，R/S為數據/命令選擇端，R/W為讀寫選擇端，E為使能信號，D0D7為數據口。1602使用包括初始化設置，顯示開/關及光標設置。寫操作時序流程：（1）通過RS確定是寫數據還是寫指令，寫命令包括液晶的光標顯示設置，光標閃爍設置，移屏設置，在液晶什么位置顯示內容。（2）R/W控制端設置為寫狀態，即為0。（3）把數據或指令送到數據線上，（4）給使能端一個高脈沖將數據送入液晶控制器，完成操作。液晶顯示設計電路如圖10所示：圖10 液晶顯示電路 語音錄放模塊ISD1760芯片是Winbond推出的可以錄音，播放的優質芯片，該芯片擁有多種新功能，包括內部有專利的多信息管理模塊，新信息提醒（vAlert）,雙運作模式（獨立amp。嵌入式），以及可定制的操作信息指定音效。芯片內部包含有自動增益控制、麥克風前置擴大線路、揚聲器驅動電路、振蕩器與內存等的全方位整合系統功能。可錄音、放音十萬次，錄音內容可以斷電保存100年。兩種控制模式，兩種錄音輸入方式，兩種放音輸出方式可處理多達255 段以上信息，有多種的工作狀態提示，不同采樣頻率對應不同錄放時間，音質好，電壓范圍寬，應用靈活，性價比高。工作電壓：,最高不能達到6V，靜態電流： 1 μA，工作電流：20mA， 用戶可利用震蕩電阻來自定芯片的采采樣頻率，從而決定芯片的錄放時間。ISD1760也可以與單片機進行數據傳輸，采用SPI通信方式。主控單片機主要通過四線（SCLK,MOSI,MISO,/SS)SPI協議對ISD1700進行通信。ISD1760作為從機，幾乎所有的操作可以通過SPI協議來完成。為了兼容獨立按鍵模式，一些SPI命令：PLAY,REC,ERASE,FWD等的運行類似于相應的獨立按鍵模式的操作。另外，SET_PLAY,SET_REC,SET_ERASE命令允許用戶指定錄音，放音和擦除的開始和結束地址。此外，還有一些命令可以訪問APC寄存器，用來設置芯片模擬輸入的方式。ISD1760芯片SPI串行接口操作遵照以下協議：（1）一個SPI處理開始于/SS管腳的下降沿。（2）在一個完整的SPI指令傳輸周期，/SS管腳必須保持低電平。（3）數據在SCLK的上升沿鎖存在芯片的MOSI管腳，在SCLK的下降沿從MISO管腳輸出，并且首先移出低位。（4）SPI指令操作包括命令字節，數據字節和地址字節，這決定于1760的指令。（5）當命令及地址數據輸入到MOSI管腳時，同時狀態寄存器和當前地址信息從MISO管腳移出。（6）一個SPI處理在/SS變高后啟動。（7）在完成一個SPI命令的操作后，會啟動一個中斷信息，并且持續保持為低電平，直到芯片收到CLR_INT命令或者芯片復位。SPI處理的格式：指令數據以數據隊列的形式從MOSI移入芯片，第一個移入的字節是命令字節，這個字節決定了緊跟其后的數據類型。與此同時，芯片以及前行地址信息以及數據隊列的方式通過MISO被返回主機。語音錄放模塊電路如圖11 所示：圖11 語音錄放電路獨立按鍵功能說明：1. 錄音REC:按住REC鍵不放，同時LED燈會亮起，此時對著 MIC說話，說話內容就會錄進ISD1700語音芯片里了。錄完一段后抬起此鍵，LED會同時熄滅，再次按下則開始錄第二段，以后的各段依次操作。:有兩種方式，邊沿觸發和電平觸發。（注：錄完音后放音指針會停留在最后錄完段的起始地址處，此時放音則放最后一段）（1）邊沿觸發：點按一下PLAY鍵即放當前段，放音期間LED閃爍直到放音結束時熄滅。放音結束后放音指針指向剛放的段的起始地址處，再次點按PLAY鍵會放剛放完的這段。（2）電平觸發：常按PLAY鍵芯片會把所有的語音信息全部播放，且循環直到松開此按鍵。3．快進FWD:執行放音操作前，點按一下此鍵放音指針會指向下一段，按兩下則指向此段后的第二段起始。放音期間點按此鍵則停止播放當前段接著播放下一段，如果當前播放的是最后一段，則停止播放最后一段播放第一段。4．擦除ERASE:單段擦除操作只能對第一段和最后一段有效，當放音指針位于第一段或最后一段時，點按此鍵則會擦除第一段或最后一段。放音指針相應的會跳到擦除前的第二段或倒數第二段。常按此鍵超過3秒芯片進入“全部擦除操作模式”，同時LED燈閃兩下，繼續按著此鍵，LED閃爍7下后熄滅，此時松開此鍵，芯片內的語音信息被全部擦除。5．復位RESET:點按此鍵芯片執行復位操作。復位后，放音和錄音指針都指向最后一段，即放音指針指向最后一段起始，錄音指針指向最后一段的最后。此時執行放音則播放最后一段，執行錄音則接著最后一段開始錄新的最后一段。6．調音VOL:點按此鍵可以調節芯片輸出聲音的大小。芯片默認輸出為聲音最大值，每點按一下，聲音按4db衰減。直到聲音最小后，繼續點按此鍵，每點按一下，聲音增大4db（注：執行復位后，聲音輸出為最大）。7．FT直通操作：將FT管腳與GND短接，持續保持低電平會啟動直通模式。直通操作會將語音從Analn端直接通往喇叭或AUD輸出。在錄音期間，如果按下FT，會同時錄下Analn進入的語音信號。 某煤礦供電系統保護仿真圖Pr