1、 1 第一章第一章 设计任务设计任务 根据电气主结线图的左半部分，完成一个 32 路开关量采集板的设计，设计 任务包括硬件设计和软件设计两大部分。设计任务的具体要求如下： （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1. 硬件要求硬件要求 （1）选择 CPU，指出其外围接口资源 （2）画出 8 路开关量的采集电路 （3）开关量采集电路和 CPU 的接口(3 总线表达，选择下面一种方式） 分离器件方式 CPLD 方式需要给出逻辑关系（原理图或语言都可以） （4）给出端口地址分配 （5）开关量采集板和主 CPU 之间的通信接口 2. 制定点表制定点表 根据给定的主接线图按照 IE
2、C60870-5-101 规约制定点表 （1）遥测：主接线图上所有需要采集的电量 （2）遥信：所有开关的位置及非位置信号，保护装置的动作信号 （3）遥控：主接线图上所有的电动开关的遥控编号，同时指明与遥信点号 的关联关系 3. 软件设计软件设计 （1）开入采集板的主程序流程图 （2） 开关量采集流程图 （1ms 中断流程图， 包括消抖、 4 个端口的采集判断、 时标） 2 （3）用 C 语言完成 1ms 中断程序设计 第二章第二章 硬件设计硬件设计 1. CPU 选择选择 由于所选用的 CPU 用于开关量采集板的控制。该 CPU 的主要任务是对开关 量采集过程以查询方式进行控制并将采集的数据传
3、送给主 CPU，工作负担比较 轻，因而可以选用性能较低，价格较便宜的单片机来完成。故选用目前广泛使用 的 52 系列单片机。52 系列单片机是一种 8 位的单片机，其性能已经能满足实际 需要，其中 DIP 封装形式的 52 单片机的引脚如图 1： 图 1 52 系列单片机引脚图 52 单片机共有 40 个引脚，包含四个 8 位的 I/O 并行输入输出端口 P0P3， 其中 P0，P2 口可以用于访问外部存储器的地址输出，P0 用于外部存储器的数据 输入输出。此外还有一对串行通信输入、输出端口，两个外部中断输入端口，两 个定时器的计数脉冲输入端口，以及外部存储器读脉冲和写脉冲输出端口，这些 端口
4、与 P3 端口共用引脚。其中 P3 口第二功能如表 1 所示。 表 1 P3 口引脚第二功能 3 位线 引脚号 第二功能 P3.0 10 RXD（串行输入口） P3.1 11 TXD（串行输出口） P3.2 12 INT0（外部中断 0） P3.3 13 INT1（外部中断 1） P3.4 14 T0（定时器 0 的计数输入） P3.5 15 T1（定时器 1 的计数输入） P3.6 16 WR（外部数据存储器写脉冲） P3.7 17 RD（外部数据存储器读脉冲） 2. 8 路开关量的采集电路路开关量的采集电路 电路图如图 2 所示，图中开关 S1S8 的开合情况表示开关量的状态，8 路 开关
5、量的状态经过光耦隔离之后送入了 8 位寄存器 74LS373 的寄存器中，74LS 的 LE 端子始终接入高电平，即当开关量的状态发生变化之后能够及时的将新的 状态保存到 74LS373 的寄存器中。 74LS373 的 8 个输出端子接到了系统的数据总 线之上，并且输入单片机的 P1 口。输出控制使能端子接到了 74LS138 的输出端 子上，通过 74LS138 将地址译码后将四个 8 路采集电路采集到的开关状态放到 数据总线上。 4 图 2 8 位开关量采集电路图 3. 开关量采集板与开关量采集板与 CPU 接口及端口地址分配接口及端口地址分配 CPU 接口原理如图 3 所示。 该开关量
6、采集电路由四块 8 位的采集板构成，能够对 32 个开关量的状态进 行采集。采集板的 8 个数据端口接到系统的数据总线上，然后接入 52 单片机的 P1 输入端口。P2 的两个输出端口 P2.1 和 P2.0 作为地址信号的输出端口。地址 信号经 74LS138 译码器译码之后输出片选信号，将制定的采集板采集到的数据 传送给 CPU。 各采集电路端口地址分配如下： 0#采集电路：FCH 1#采集电路：FDH 2#采集电路：FEH 3#采集电路：FFH 5 图 3 CPU 接口电路 4. 开关量采集板与主开关量采集板与主 CPU 接口接口 当开关量采集板检测到开关量的状态发生变化之后，就会将变化的状态传递 给系统的主 CPU，供其处理。这是通过采集板上的 CPU 和主 CPU 通信完成的。 而采集板和主 CPU 之间是通过 RS-232C 串行总线进行连接，因此将采集板连接 到系统RS-232C 串行总线之前还要进行逻辑电平的转换 （如利用芯片MAX232） 。 其系统框图如图 4 所示： 图 4 开关量采集板与主 CPU 接口原理图 6 第三章第三章 遥测、要信、
