課程設計
電氣工程學院
2023年3月至 2023年 4 月
課程設計任務書
目錄第1章總體設計 1
第2章硬體設計 2
2.1 cpu選擇及其外圍資源 2
2.2 8路開關量的採集電路設計 3
2.3 開關量採集裝置設計 3
第3章點表設計 5
3.1 遙測點表設計 5
3.2遙信點表設計 5
3.3 遙控點表設計 7
第4章軟體設計 8
4.1開入採集板的主程式流程圖 8
4.2開入量採集板的1ms中斷流程圖 8
4.3 1ms中斷程式設計 9
課程設計目的：
在掌握《遠動監控技術》或《電力系統排程自動化》課程基本內容的基礎上，通過課程設計理解遠動監控系統的應用情況，加深課本知識的理解。掌握遠動執行端的功能、硬體結構、軟體結構，了解遠動通訊規約的基本內容和實現。
課程設計要求：
根據電氣主接線圖的左半部分，設計乙個32路開關量採集板，設計任務包括軟體設計、制定點表以及硬體設計三大部分，具體要求如下：
1、硬體要求
（1）優先選擇89c51作為主cpu、開關量採集板cpu，指出其與本次設計有關的外圍介面資源；
（2）基於電路繪圖軟體畫出8路開關量的採集電路；
（3）基於分離器件構建開關量採集電路和cpu的介面電路；
（4）給出埠位址分配；
（5）整個變電所開關量採集板為4塊，最後通過rs485匯流排與主cpu通訊介面，由主cpu彙總所有開關量資訊，設計出4塊開關量採集板與主cpu採用的通訊介面。
2、制定點表
根據給定的主接線圖按照iec60870-5-101規約制定點表
（1）遙測：主接線圖上所有需要採集的電量；
（2）遙信：所有開關的位置訊號；
（3）遙控：主接線圖上所有的斷路器、電動開關的遙控編號，同時指明與遙信點號的關聯關係。
3、軟體設計
（1）開入採集板的主程式流程圖；
（2）開關量採集中斷流程圖，為1ms中斷（1ms中斷流程圖，包括消抖、採集判斷、時標）；
（3）用c語言完成1ms中斷程式設計。
考慮到所選用的cpu用於開關量採集板的控制，它的主要任務是對開關量採集過程以查詢方式進行控制並將採集的資料傳送給主cpu，工作負擔比較輕，因而可以選用效能較低，**較便宜的微控制器來完成。故選用目前廣泛使用的51系列微控制器。51系列微控制器是一種8位的微控制器，其效能已經能滿足實際需要，其中dip封裝形式的51微控制器的引腳如圖2-1：
圖2-1 51系列微控制器引腳圖
89c51微控制器共有40個引腳，包含四個8位的i/o並行輸入輸出埠p0～p3，其中p0，p2口可以用於訪問外部儲存器的位址輸出，p0用於外部儲存器的資料輸入輸出。此外還有一對序列通訊輸入、輸出埠，兩個外部中斷輸入埠，兩個定時器的計數脈衝輸入埠，以及外部儲存器讀脈衝和寫脈衝輸出埠，這些埠與p3埠共用引腳。其中p3口第二功能如表1所示。
表2-1 p3口引腳第二功能
電路圖如圖2-2所示，圖中開關s1～s8的開合情況表示開關量的開合狀態，8路開關量的狀態經過光耦隔離之後送入了51微控制器p1口中。這樣的採集電路一共有四塊，每塊可實現對應8位開關量的採集，總共實現對32位開關量的實時採集。相應的8路開關採集電路如圖2-2所示。
圖2-2 8位開關量採集電路圖
2.3.1 開關量採集板與cpu介面及埠位址分配
該開關量採集電路由四塊8位的採集板構成，能夠對32個開關量的狀態進行採集。採集板的8個資料埠接到系統的資料匯流排上，然後接入51微控制器的p1輸入埠。經過軟體程式識別，將對應的的採集板採集到的資料傳送給主cpu。
各採集電路埠位址分配如下：
0#採集電路：1h
1#採集電路：2h
2#採集電路：3h
3#採集電路：4h
2.3.2 開關量採集板與主cpu介面
當開關量採集板檢測到開關量的狀態發生變化之後，就會將變化的狀態傳遞給系統的主cpu，供其處理。這是通過採集板上的cpu和主cpu通訊完成的。而採集板和主cpu之間是通過rs-485序列匯流排進行連線。
其主從cpu系統框圖如圖2-3所示：
圖2-3 開關量採集板與主cpu介面原理
遙測：主接線圖上所有需要採集的電壓、電流、功率
遙信：所有開關的位置及非位置訊號
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