1 智能雙電源自動(dòng)切換項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案 1 緒論 源自動(dòng)切換系統(tǒng)概述 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)供電持續(xù)性的要求已越來(lái)越高，如要求供電電源采用兩路甚至兩路以上，一路為常用電源 (如外線電源 )，另外的為備用電源 (如內(nèi)部的發(fā)電電源 )。因此，需要一種能在電源之間進(jìn)行自動(dòng)切換的裝置，以保證某路正在使用的電源在出現(xiàn)故障時(shí)能自動(dòng)切換到另外的正常電源上，保證供電不問(wèn)斷或間斷時(shí)間在允許的范圍內(nèi)。該電源切換裝置必須具有反應(yīng)靈敏、工作可靠、功能齊全、聲光指示等特點(diǎn)。傳統(tǒng)的電源切換裝置采用模擬信號(hào)處理方式的控制器，反應(yīng) 不靈敏，可靠性不高，且工作模式固定、單一。也有采用數(shù)字信號(hào)處理方式的控制器，但這種系統(tǒng)成本高，對(duì)工作環(huán)境要求苛刻。因此，設(shè)計(jì)出一種成本低、可靠性高、多工作模式、對(duì)工作環(huán)境沒(méi)有特殊要求的電源自動(dòng)切換控制器，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 國(guó)際電工委員會(huì) ( 1989 年 6 月發(fā)布了第一版自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器標(biāo)準(zhǔn) (正 6 一 l)，并于 1994 年和 1997 年 9 月分別進(jìn)行了兩次修正，第三次修正工作正在進(jìn)行中。我國(guó)現(xiàn)行有關(guān)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器推薦標(biāo)準(zhǔn) ( 同采用 6 一 l(1998)標(biāo)準(zhǔn)，并于 2002 年 10 月發(fā)布， 2003 年 4 月開(kāi)始實(shí)施。我國(guó)有眾多的低壓電器生產(chǎn)廠家，結(jié)合自己產(chǎn)品的特點(diǎn)開(kāi)發(fā)出不同類型的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，同時(shí)我國(guó)也是自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)市場(chǎng)潛力最大的國(guó)家，這種需求主要受到三個(gè)方面的因素影響。第一，受對(duì)供電質(zhì)量的要求不斷提高的影響，隨著家庭電氣化的普及和企業(yè)自動(dòng)化程度的提高，對(duì)電源的質(zhì)量要求和連續(xù)供電的要求在不斷提高 ;第二，受電力供應(yīng)的供需矛盾的影響，雖然我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量從 1987 年 1 億 2006 年 電力供需形勢(shì)十分嚴(yán)峻。電力供應(yīng)的供需矛盾迫使許多企業(yè)購(gòu)買小型 發(fā)電機(jī)來(lái)滿足重要設(shè)備的用電需求，由此刺激了自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的需求 ;第三，受重要公共建筑安全的影響，出于對(duì)重要公共建筑消防安全的考慮，相應(yīng)的建筑規(guī)范中對(duì)消防設(shè)施的可靠供電有嚴(yán)格的規(guī)定。如高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范 ( 1995)、民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范 ( 汀 16 一 1992)以及供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范 ( 1995)中都對(duì)供電電源的數(shù)量有嚴(yán)格的規(guī)定 :“一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)電源供電，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源不致同時(shí)受到損壞。一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，除上述兩個(gè)電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急 電源，并嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)”。因此，在有雙電源供電的場(chǎng)合，就必須使用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。 我國(guó)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范中根據(jù)對(duì)供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)上所造成損失或影響的程度對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行分級(jí)，并應(yīng)符合下列規(guī)定 : （ 1）符合下列情況之一時(shí)，應(yīng)為一級(jí)負(fù)荷 : 中斷供電將造成人身傷亡時(shí) ; 中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失時(shí)。例如 :重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報(bào)廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報(bào)廢、國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重點(diǎn)企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂需要長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)等 ; 中斷供電將影響有重大政治、經(jīng)濟(jì)意義的 用電單位的正常工作。例如 :重要交通樞紐、重要通信樞紐、重要賓館、大型體育場(chǎng)館、經(jīng)常用于國(guó)際活動(dòng)的大量人員集中的公共場(chǎng)所等用電單位中的重要電力負(fù)荷。在一級(jí)負(fù)荷中，當(dāng)中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷，以及特別重要場(chǎng)所的不允許中斷供電的負(fù)荷，應(yīng)視為特別重要的負(fù)荷。 （ 2）符合下列情況之一時(shí)，應(yīng)為二級(jí)負(fù)荷 : 中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失時(shí)。例如 :主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報(bào)廢、連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂需較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)、重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等 ; 中斷供電將影響重要用電單位的正常工作。例如 :交通樞紐、通信 樞紐等用電單位中的重要電力負(fù)荷，以及中斷供電將造成大型影劇院、大型商場(chǎng)等較多人員集中的重要的公共場(chǎng)所秩序混亂。 （ 3）不屬于一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷者應(yīng)為三級(jí)負(fù)荷。 由此可見(jiàn)，電源自動(dòng)切換裝置作為消防負(fù)荷和其他重要負(fù)荷的末端互投裝置，在工程中得到了廣泛的應(yīng)用，正確合理的選擇裝置可以確保重要負(fù)荷的可靠供電，雙電源自動(dòng)切換裝置在重要負(fù)荷的供電系統(tǒng)中是不可缺少和重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。本論文研究和設(shè)計(jì)了一種基于 89片機(jī)的電源自動(dòng)切換裝置，當(dāng)常用電源由于某種原因失電后，只要條件滿足，裝置啟動(dòng)，投到備用電源，從而對(duì)用電設(shè)備迅速 恢復(fù)供電?；趩纹瑱C(jī)的設(shè)處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理速度快，具有良好的可計(jì)編程實(shí)時(shí)特性 ;硬件和軟件接口方便，可以與其它數(shù)字系統(tǒng)或設(shè)備相互兼容 ;開(kāi)發(fā)方便，可以靈活地通過(guò)軟件對(duì)系統(tǒng)的特性和應(yīng)用目標(biāo)進(jìn)行修改和升級(jí) ;具有良好的系統(tǒng)健壯性，可靠性較高 ;易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成，可以提供高度的規(guī)范性。由此使得該裝置具有精度高、速度快、可靠性高、集成度高、接口方便、靈活性好等優(yōu)點(diǎn)。 3 片機(jī)概述 單片機(jī)自 20 世紀(jì) 70 年代問(wèn)世以來(lái)，以其極高的性能價(jià)格比，受到人們的重視和關(guān)注，應(yīng)用很廣，發(fā)展很快。 單片機(jī)是在一塊半導(dǎo)體硅片上集成了微處理器（ 存儲(chǔ)器（ 各種輸入，輸出接接口（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，并行 I/O 口，串行口， A/D 轉(zhuǎn)換器以及脈寬調(diào)制器 ）一塊集成芯片具有一臺(tái)計(jì)算機(jī)的屬性，因而被稱為單片微型計(jì)算機(jī)，即單片機(jī)。 片機(jī)的特點(diǎn) 單片機(jī)結(jié)構(gòu)上最大的特點(diǎn)就是把 儲(chǔ)器， I/O 接口電路等集成在一塊超大規(guī)模的芯片上，單片機(jī)這種特殊的結(jié)構(gòu)形式，使其具有多顯著特點(diǎn)。 集成度高、體積小、可靠性高 單片機(jī)將各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)，減少了芯片間的連線，大量的數(shù)據(jù)傳輸在單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行，不易 受外界干擾。另外，用單片機(jī)構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，極易對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行電磁屏蔽等干擾措施。所以，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)具有較高的可靠性和抗干擾能力。 控制能力強(qiáng) 單片機(jī)采用面向控制的指令系統(tǒng)，有很豐富的條件分支轉(zhuǎn)移指令，有很強(qiáng)的位處理功能，可以直接對(duì) I/O 接口進(jìn)行輸入 /輸出操作邏輯運(yùn)算，特別適用于實(shí)時(shí)控制。 性能價(jià)格比高 高性能、低價(jià)格是單片機(jī)最顯著的特點(diǎn)之一，其應(yīng)用系統(tǒng)具有印制電路板小、接插件少、硬件成本低、安裝調(diào)試簡(jiǎn)單方便等特點(diǎn)，使單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的性價(jià)比大大高二其它系統(tǒng)。 使用方便、容易產(chǎn)品化 單片機(jī)選擇范圍 寬，可以用通用單片機(jī)，也可以用專用單片機(jī)。單機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展方便、硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、開(kāi)發(fā)工具完善、開(kāi)發(fā)周期短，容易將單片機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)品化，很快投入實(shí)際應(yīng)用。 片機(jī)的應(yīng)用 單片機(jī)的應(yīng)用提高了機(jī)電產(chǎn)品的技術(shù)水平和自動(dòng)化程度，對(duì)各行各業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品更新?lián)Q代起到了重要的推動(dòng)作用。其應(yīng)用領(lǐng)域已從工業(yè)控制、儀器儀表、機(jī)電一體化設(shè)備等迅速發(fā)展到了家用電器、辦公自動(dòng)化、汽車電子等廣大領(lǐng)域。 4 儀器儀表 在各種儀器儀表中引入單片機(jī)，使儀表數(shù)字化、智能化、微型化，可以提高儀器儀表的智能化程度和測(cè)量精度，可以簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件結(jié) 構(gòu)。在儀器儀表中大量使用單片機(jī)已經(jīng)是一種趨勢(shì)，使儀器儀表智能化取得了令人矚目的進(jìn)展。 工業(yè)控制 單片機(jī)廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)控制系統(tǒng)中，如數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、溫度控制等。 機(jī)電一體化 機(jī)電一體化是機(jī)械工業(yè)的發(fā)展方向，機(jī)電一體化產(chǎn)品是指集機(jī)械技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，具有智能化特征的機(jī)電產(chǎn)品。單片機(jī)作為機(jī)電一體化產(chǎn)品中的控制器，能發(fā)揮其體積小、控制功能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，使機(jī)電產(chǎn)品體積縮小，功能增強(qiáng)，提高機(jī)電產(chǎn)品的自動(dòng)化、智能化程度。 家用電器 家用電器普遍采用單片機(jī)取代偉統(tǒng)的控制電路，如洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)、彩 電、微波爐、電子玩具等。家電器配上了單片機(jī)后，功能增強(qiáng)、智能化程度提高、使用更加方便，倍受人們喜愛(ài)，同時(shí)也身價(jià)倍增。 內(nèi)外發(fā)展研究概況 電源自動(dòng)切換裝置的歷史悠久，在將電作為主要能源后，由于對(duì)重要負(fù)荷的供電存在不同電源間的轉(zhuǎn)換問(wèn)題，裝置必然會(huì)得到應(yīng)用。但由于需求有限，以往并未把它作為一種獨(dú)立的或者說(shuō)是某一種特定的大類產(chǎn)品來(lái)看待。以往的電源自動(dòng)切換裝置一般都是由設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)、電氣成套企業(yè)或用戶直接用接觸器、繼電器、刀開(kāi)關(guān)或由斷路器、機(jī)械聯(lián)鎖、控制器構(gòu)成雙電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。伴隨各種用戶或用電系統(tǒng)對(duì)提高自動(dòng)化 程度的需求和新技術(shù)的應(yīng)用，電源自動(dòng)切換裝置逐漸得到發(fā)展和應(yīng)用。特別是 20 世紀(jì) 80 年代以后，國(guó)外公司推出的不同型式的轉(zhuǎn)換裝置紛紛進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)。我國(guó)在 20 世紀(jì) 90 年代中期，針對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求，眾多研究開(kāi)發(fā)單位和生產(chǎn)制造企業(yè)開(kāi)始專門研究開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)營(yíng)銷電源自動(dòng)切換裝置，使之得到了快速的發(fā)展，經(jīng)歷了以低壓電器分立元件構(gòu)成自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，以模擬電路應(yīng)用為主的機(jī)電一體化產(chǎn)品，以高性能的新型電器元件為基礎(chǔ)并采用以核心的智能型專用控制器的發(fā)展歷程。 電源自動(dòng)切換裝置目前在我國(guó)經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段，即兩接觸器型、兩斷路器型、勵(lì)磁式專用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和電動(dòng)式專用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。兩接觸器型轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)為第一代，是我國(guó)最早生產(chǎn)的雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，它是由兩臺(tái)接觸器搭接而成的簡(jiǎn)易電源，這種裝置缺點(diǎn)是線圈長(zhǎng)期通電耗能易燒毀，產(chǎn)品的接通分?jǐn)嗄芰Φ?，觸頭易抖動(dòng)、熔焊，其產(chǎn)品可靠性很 5 低，尤其是在帶負(fù)荷轉(zhuǎn)換時(shí)易出現(xiàn)爆炸性事故，因而在工程中越來(lái)越少采用，這類產(chǎn)品在國(guó)外已被淘汰并禁止使用。兩斷路器式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)為第二代，也就是我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和 B 級(jí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，它是有兩斷路器改造而成，另配機(jī)械聯(lián)鎖裝置，可具有短路或過(guò)電流保護(hù)功能，但是機(jī)械連鎖不可靠。勵(lì)磁 式專用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)為第三代，它是由勵(lì)磁式接觸器外加控制器構(gòu)成的一個(gè)整體裝置，機(jī)械連鎖可靠，轉(zhuǎn)換由電磁線圈產(chǎn)生吸引力來(lái)驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)，速度快，但觸頭滅弧系統(tǒng)是以分?jǐn)嘁淮坞娀∫笤O(shè)計(jì)的，用在雙電源電路切換，也存在不合理因素。電動(dòng)式專用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)為第四代，是 自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，其主體為符合隔離開(kāi)關(guān)，為機(jī)電一體式開(kāi)關(guān)電器，轉(zhuǎn)換由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)換平穩(wěn)且速度快，并且具有過(guò) 0 位功能，是目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)較理想的電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)目前國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品市場(chǎng)還不成熟，表現(xiàn)在 : （ 1）行業(yè)內(nèi)大多數(shù)用戶，對(duì)電源自動(dòng)切換裝置還比較陌生，真正對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)有深入了解、研究 的制造商也不多，用熟悉的開(kāi)關(guān) (接觸器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān) )，僅通過(guò)增加電源檢測(cè)和自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能作為電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)是許多廠商最快捷、開(kāi)發(fā)成本最低的解決方案。而中國(guó)、國(guó)際電工委員會(huì) ( 為雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)制訂了專門的標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明其他現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)不能完全滿足自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)特定的要求，它也應(yīng)該像其他傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)一樣，是一類有專門用途的開(kāi)關(guān)裝置，應(yīng)該按照標(biāo)準(zhǔn)要求專門設(shè)計(jì)、制造。 （ 2）名稱不規(guī)范。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的中文名稱是 :自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器。既然有標(biāo)準(zhǔn)，名稱就應(yīng)該規(guī)范、唯一。 （ 3）因?yàn)樽詣?dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)還沒(méi)有實(shí)行 證，全 國(guó)已經(jīng)有 100 多個(gè)品牌，還可以帖牌，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)在使用過(guò)程中不是經(jīng)常動(dòng)作的開(kāi)關(guān)，所以，不同品牌的質(zhì)量差異不宜區(qū)別，有質(zhì)量問(wèn)題的也不容易在短時(shí)間發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性常常被忽視，而可靠性恰恰是最重要的指標(biāo)，這是目前阻礙我國(guó)技術(shù)、質(zhì)量提高的最大障礙。自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的工作性質(zhì)，決定了其故障會(huì)帶來(lái)重大的損失，所以，安全可靠性是設(shè)計(jì)、制造和選用最關(guān)鍵的指標(biāo)。 針對(duì)我國(guó)市場(chǎng)缺乏高性能自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的現(xiàn)狀，法國(guó)、日本、新加坡、美國(guó)、韓國(guó)等的多個(gè)品牌的產(chǎn)品先后打入中國(guó)市場(chǎng)。以美國(guó)產(chǎn)品為代表的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) 技術(shù)代表著當(dāng)今世界的先進(jìn)水平。因?yàn)?，這類產(chǎn)品率先是在軍工領(lǐng)域得到使用，如雷達(dá)、通訊、航天等領(lǐng)域，而美國(guó)在上述領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位。因此，美國(guó)對(duì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)產(chǎn)品有較高的要求，他們將此產(chǎn)品視為電源的一部分，為了提高其產(chǎn)品可靠性，不惜采用黃金作為觸頭材料。因此，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、研制方面投入較大。目前美國(guó)生產(chǎn)這類產(chǎn)品規(guī)模較大的企業(yè)有三至四家，如 們生產(chǎn)的產(chǎn)品除了基本型外，還有瞬時(shí)并聯(lián)性、旁路一隔離型、延時(shí)轉(zhuǎn)換型等。為了滿足不停電電源要求，國(guó)外一些大公司推出以可控硅為主的電子式自動(dòng)轉(zhuǎn)換 開(kāi)關(guān)，額定工作電流 1001200A，檢測(cè)。它主要應(yīng)用在電子商務(wù)網(wǎng)站、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)中心、半導(dǎo)體芯片制造業(yè)及緊急救援中心等要害部 6 門。 電源自動(dòng)切換裝置的發(fā)展趨向主要包括兩個(gè)方面，其一是開(kāi)關(guān)主體，具備很高的抗沖擊電流能力，并且可以頻繁轉(zhuǎn)換 ;具有可靠的機(jī)械聯(lián)鎖，確保任何狀態(tài)下兩路電源不能并列運(yùn)行 :不允許帶熔絲或脫跳裝置，以防止雙電源開(kāi)關(guān)因過(guò)載而造成輸出端無(wú)電現(xiàn)象 ;具備 O 位功能，并且隔離距離大，以便能夠承受更高的沖擊電壓 (8上 ;四級(jí)開(kāi)關(guān)具備 N 級(jí)先合后分的功能，以防止在裝置轉(zhuǎn)換時(shí)，不同系統(tǒng)中 N 線上電位漂移，使 電流走向不一致或分流，造成剩余電流保護(hù)裝置誤動(dòng)作。其二是控制器，采用微處理器智能化產(chǎn)品，檢測(cè)模塊應(yīng)具有較高的檢測(cè)精度和寬的參數(shù)設(shè)定范圍，包括電壓、頻率、延時(shí)時(shí)間等 ;具備良好的電磁兼容性，應(yīng)能承受住主回路的電壓波動(dòng)，浪涌保護(hù)，諧波干擾，電磁干擾等 ;轉(zhuǎn)換時(shí)間快，且延時(shí)可調(diào) ;可為用戶提供各種信號(hào)及消防聯(lián)動(dòng)接口，通信接口。 論文研究的主要內(nèi)容 本論文的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)出地震局智能控制中心后備發(fā)電機(jī)自動(dòng)切換裝置，使之具有高性能、高可靠性、智能化和安全性等特點(diǎn)，該裝置的硬件采用 片機(jī)為核心，軟件采用 匯編語(yǔ)言和 C 語(yǔ)言編程，可以靈活設(shè)置各種運(yùn)行方式及時(shí)間參數(shù)，在常用電源發(fā)生故障時(shí)，能根據(jù)設(shè)定的轉(zhuǎn)換程序準(zhǔn)確完成常用電源和備用電源之間的轉(zhuǎn)換，定期檢測(cè)后備發(fā)電機(jī)是否有電并對(duì)其充電，從而最大限度地保證供電的連續(xù)性。 本論文的研究過(guò)程中，主要包括幾個(gè)方面的工作 : （ 1）研究后備發(fā)電機(jī)自動(dòng)切換裝置的技術(shù)現(xiàn)狀，以及存在的問(wèn)題和可發(fā)展的方面 ; （ 2）選取適合的芯片和開(kāi)發(fā)工具，以及性能可靠、抗干擾性強(qiáng)的元器件 ; （ 3）確定本系統(tǒng)所采取的數(shù)據(jù)測(cè)量方法和數(shù)據(jù)處理算法，并確定系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì) ; （ 4）設(shè)計(jì)滿足系統(tǒng)功能要求的硬件電 路 ; （ 5）利用匯編語(yǔ)言開(kāi)發(fā)軟件 ; （ 6）工作總結(jié)及展望未來(lái)。 結(jié) 本論文為地震局智能中心設(shè)計(jì)后備發(fā)電機(jī)的自動(dòng)切換裝置，主要為軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。地震局為重要場(chǎng)不能斷電的場(chǎng)合，因此，對(duì)其電源自動(dòng)切換的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)十分穩(wěn)定可靠，保證不斷電。設(shè)計(jì)其檢測(cè)電路，轉(zhuǎn)換電路，充電電路，看門狗等，并且進(jìn)行軟件編程調(diào)試，為地震局設(shè)計(jì)一套安全、可靠、穩(wěn)定、操作性強(qiáng)的供電系統(tǒng)。 7 2 總體設(shè)計(jì)方案 統(tǒng)功能 統(tǒng)的作用 電源自動(dòng)切換系統(tǒng)定義是由一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電器和其他必需的電器組成，用于監(jiān)測(cè) 電源電路、將一個(gè)或多個(gè)負(fù)載電路從一個(gè)電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換至另一個(gè)電源的自動(dòng)電器。后備發(fā)電機(jī)自切換系統(tǒng)有兩路電源，一路是來(lái)自變電站的市電，一路是地震局內(nèi)部的后備發(fā)電機(jī)，這個(gè)系統(tǒng)的作用有： （ 1）監(jiān)測(cè)兩路電源； （ 2）兩路電源的自動(dòng)切換； （ 3）檢測(cè)蓄電池是否有電或充電完閉； （ 4）定期每個(gè)月給后蓄電池充電。 統(tǒng)轉(zhuǎn)換過(guò)程及自動(dòng)充電功能 后備電源采用 60發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)換電源期間中斷向負(fù)載供電。系統(tǒng)指定一個(gè)常用電源位置，其操作程序由兩個(gè)自動(dòng)轉(zhuǎn)換過(guò)程組成 : （ 1）如果常用電源被檢測(cè)到出現(xiàn)偏差，則啟動(dòng)延時(shí)程序， 延時(shí)時(shí)間到，自動(dòng)將負(fù)載從常用電源轉(zhuǎn)換至備用電源 ; （ 2）如果常用電源恢復(fù)正常，則啟動(dòng)延時(shí)，延時(shí)時(shí)間到，自動(dòng)將負(fù)載返回?fù)Q接到常用電源。 自動(dòng)充電功能由看門狗電路組成，每個(gè)月自動(dòng)檢測(cè)后備發(fā)電機(jī)是否有電，并且完成對(duì)其充電。 統(tǒng)性能指標(biāo) （ 1）轉(zhuǎn)換時(shí)間：觸頭轉(zhuǎn)換時(shí)間 從第一組主觸頭斷開(kāi)常用電源起至第二組主觸頭閉 8 合備用電源為止的時(shí)間 ;轉(zhuǎn)換動(dòng)作時(shí)間 主電源被監(jiān)測(cè)到偏差的瞬間起至主觸頭閉合備用電源為止的時(shí)間 (含機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)間 )，不包括特意引入 (控制器 )的延時(shí) ;總動(dòng)作時(shí)間 轉(zhuǎn)換動(dòng)作時(shí)間與特意引入 (控制器 )的延時(shí)之和 ;返回轉(zhuǎn)換時(shí)間 從常用電源完全恢復(fù)正常的瞬間起至一組主觸頭閉合常用電源的瞬間為止的時(shí)間加上特意引入的延時(shí) ;斷電時(shí)間 從各相電弧最終熄滅的瞬時(shí)起至主觸頭閉合另一個(gè)電源為止的轉(zhuǎn)換過(guò)程時(shí)間，包括特意引入的延時(shí)。 （ 2） 定接通和分?jǐn)嗄芰κ侵圃鞆S規(guī)定的，在規(guī)定條件下足以能夠接通與分?jǐn)嗟碾娏髦?。?duì)于交流，額定接通和分?jǐn)嗄芰τ秒娏鞯慕?流分量有效值表示。 （ 3）額定短時(shí)耐受電流：額定短時(shí)耐受電流是制造廠規(guī)定的，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 20032 的 規(guī)定的試驗(yàn)條 件下，電器能夠承載的短時(shí)耐受電流值。對(duì)于電流，額定短時(shí)耐受電流值用電流的交流分量有效值表示。 （ 4）額定短時(shí)分?jǐn)嗄芰Γ侯~定短時(shí)分?jǐn)嗄芰κ侵笐?yīng)能分?jǐn)囝~定短路分?jǐn)嗄芰耙韵碌娜魏坞娏?。在額定工作電壓、額定頻率與規(guī)定的功率因數(shù) (或時(shí)間常數(shù) )下，電器的短路分?jǐn)嗄芰χ?，用預(yù)期分?jǐn)嚯娏髦当硎尽?源轉(zhuǎn)換控制器基本功能 （ 1）電壓檢測(cè)功能 克服了以往電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置只能檢測(cè)常用、備用兩路電源各一相的缺點(diǎn)，控制器對(duì)常用、備用電源各自的 A、 B、 C 三相電壓進(jìn)行監(jiān)控，保證了轉(zhuǎn)換條件的完整性和準(zhǔn)確性。并指示常用、備 用電源的狀態(tài)及當(dāng)前接入的電源狀態(tài)。 （ 2）故障電壓閥值可設(shè)定 不同的應(yīng)用場(chǎng)合下對(duì)電壓故障界定條件各不相同。本控制器將故障電壓種類 分為過(guò)壓和失壓，高于額定值的 l 巧 %判為過(guò)電壓，低于 60 一 85%判為欠電壓。 而不同的欠電壓閥值可以設(shè)定。 （ 3）具有“自復(fù)”功能 自復(fù)是指在轉(zhuǎn)換至備用電源后，一旦常用電源供電恢復(fù)，控制器給出從備用電源轉(zhuǎn)換至常用電源的信號(hào)。 統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案選擇 概括的說(shuō)，簡(jiǎn)單、可靠、安全就是此系統(tǒng)最基本的要求，可靠的分析轉(zhuǎn)換是系統(tǒng)的核心。 9 體結(jié)構(gòu) 從系統(tǒng)需滿足檢測(cè)、充電、轉(zhuǎn)換方面的 功能來(lái)講，硬件原理總框圖可作如下設(shè)計(jì)，如圖 2示： 圖 2 硬件原理總框圖 光電耦合器將每相電壓進(jìn)行取樣，然后送模入數(shù)轉(zhuǎn)換器中，模數(shù)轉(zhuǎn)換后的結(jié)果被單市電 三相輸入 后備電源 三相輸入 光電耦合 光電耦合 模數(shù)轉(zhuǎn)換 單片機(jī) 分閘 合閘 控制 功能狀態(tài) 選擇 聲光 顯示 繼電器 定期檢測(cè)并充電 10 片機(jī)讀入。單片機(jī)根據(jù)用戶鍵入的功能命令，對(duì)采集到的三相電壓與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定值進(jìn)行智能判斷，然后發(fā)出相應(yīng)的分閘、合閘、延時(shí)指令 (或聲光報(bào)警指令 )，經(jīng)過(guò)接口電路，驅(qū)動(dòng)繼電器，使電源切換開(kāi)關(guān)作相應(yīng)的動(dòng)作。如：某相電壓超過(guò) (或低于 )規(guī)定的電壓值 (簡(jiǎn)稱過(guò)壓或欠壓 )時(shí)，應(yīng)有相應(yīng)的指示及聲光報(bào)警， 以及根據(jù)用戶設(shè)定的工作模式去自動(dòng)切換電源，切換由繼電器帶動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。最后，單片機(jī)還應(yīng)對(duì)切換后的開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢測(cè)，以確定是否正常分閘或正常合閘，形成閉環(huán)控制回路，以免開(kāi)關(guān)本身的故障造成系統(tǒng)不正常工作。此外，通過(guò)看門狗程序自動(dòng)定期檢測(cè)后備發(fā)電機(jī)是否有電，并對(duì)其進(jìn)行充電。 心控制芯片的選擇 系統(tǒng)的核心控制芯片選用 司生產(chǎn)的 片機(jī)，這種單片機(jī)的最大特點(diǎn)是片內(nèi)含有 儲(chǔ)器，在便攜式、省電和特殊信息保存的儀器中十分有用，單片機(jī)的引腳功能圖如圖 2示： 圖 2 89腳圖 圖 2腳圖 一種低功耗、高性能的的位單片機(jī)，片內(nèi)帶有一個(gè) 4 編程、可擦除只讀器，它采用了 藝和 司的高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與 容。片內(nèi)的 儲(chǔ)器允許在系統(tǒng)內(nèi)改編序或用常規(guī)的非易失性可編程存儲(chǔ)器來(lái)編程。 用靜態(tài)邏輯來(lái)設(shè)計(jì)的，其工作頻率可下降到零，并提供兩種可軟件來(lái) 11 選擇的省電方式 空閑和掉電方式。在空閑方式中， 止工作，而 時(shí) /計(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)都繼續(xù)工作。在掉電方式中，片內(nèi)振蕩器停止工作，由于時(shí)鐘被“凍結(jié)”，使一切功能都暫停，故只保存片內(nèi) 內(nèi)容，直到下一次硬件復(fù)位為止。 主要工作特性： （ 1） 8031 （ 2） 4快速擦寫 儲(chǔ)器，用于程序存儲(chǔ)，可擦寫次數(shù)為了 1000 次； （ 3） 256B 的 中高 128B 字節(jié)地址被特殊功能寄存器 用 ； （ 4） 32 根可編程 I/O 線； （ 5） 2 個(gè)可編程 16 位定時(shí)器； （ 6）具有 6 個(gè)中斷源、 5 個(gè)中斷矢量、 2 級(jí)優(yōu)先權(quán)的中斷系統(tǒng)； （ 7）一個(gè)數(shù) 據(jù)指針 （ 8） 1 個(gè)可編程的全雙工串行通信口； （ 9）具有“空閑”和“掉電”兩種低功耗工作方式； （ 10）可編程的 3 級(jí)程序鎖定位； （ 11）工作電源的電壓為 5（ 1 V； （ 12）振蕩器最高頻率為 （ 13）編程頻率 4程電流啟動(dòng)電流 1程電壓 5V 或 12V。 12 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 單獨(dú)一個(gè) 89無(wú)法工作的，它必須和其它相應(yīng)的外圍設(shè)備一起才能構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。 片機(jī)及外圍電路 復(fù)位電路 復(fù)位是單片機(jī)初 始化操作，其主要功能是把 000H，使單片機(jī)從 0000了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，也需按復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)。 80 腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端，復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù) 24 個(gè)振蕩周期（即兩個(gè)機(jī)器周期）以上，若使用頻率為 6晶振，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過(guò) 4 S 才能完成復(fù)位操作，復(fù)位電路如圖 3示： 圖 3位電路 13 此復(fù)位電路在 和正電源 間接一個(gè)按紐，當(dāng)按紐按下時(shí)， +5。即使按下按紐的動(dòng)作較快，也會(huì)使按紐保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，保證能滿足復(fù)位的時(shí)間要求。 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作。本單片機(jī)的時(shí)鐘電路如圖 3示： 2 圖 3鐘電路 在 80部有一個(gè)高增益放大器，其輸入端為芯片引腳 出端為引腳 芯片的外部通過(guò)這兩個(gè)引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào) 電容，形成反饋電路，就構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。 電路中對(duì)電容 要求不是很嚴(yán)格，如使用高質(zhì)的晶振，則不管頻率多少，般都選擇優(yōu)取向 30體的振蕩頻率范圍通常是 2體振蕩器頻率高，則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也高，單片機(jī)運(yùn)行速度也快。 擴(kuò)展電路 在設(shè)計(jì) 89路的時(shí)候，出現(xiàn)了 I/O 口不夠的問(wèn)題，需要進(jìn)行擴(kuò)展，本系統(tǒng)用一個(gè) 8255 芯片進(jìn)行擴(kuò)展，圖面 3 8255 與 89接口電路： 14 5 15 圖 389展電路 8255 內(nèi)部的 A 組 B 組控制電路，根據(jù) 命令控制 8255 的工作方式。每組從讀 /寫控制邏輯接受各種命令，從內(nèi)部數(shù)據(jù)總線接受控制字并發(fā)出適當(dāng)?shù)牧畹较鄳?yīng)的控制及 的低 4 位。 8255 內(nèi)部讀寫控制邏輯用于管理所有的數(shù)據(jù)、控制字或狀態(tài)字的傳遞，它接受來(lái)自 地址及控制信號(hào)來(lái)控制各個(gè)端口的工作狀態(tài)。其端口選擇及其功能如表 3示： 表 38255 的端口選擇及其功能 0 R 能說(shuō)明 0 0 0 1 0 A 口 數(shù)據(jù)總線 0 1 0 1 0 B 口 數(shù)據(jù)總線 1 0 0 1 0 C 口 數(shù)據(jù)總線 0 0 1 0 0 數(shù)據(jù)總線 A 口 0 1 1 0 0 數(shù)據(jù)總線 B 口 1 0 1 0 0 數(shù)據(jù)總線 C 口 1 1 1 0 0 數(shù)據(jù)總線 控制寄存器 1 數(shù)據(jù)總線為三態(tài) 1 1 0 1 0 非法狀態(tài) 1 1 0 數(shù)據(jù)總線為三態(tài) 過(guò)鎖存器 74擴(kuò)展芯片 8255 連接，圖中 8255 的和片選信號(hào) 4 ，端口地址選擇信號(hào) 74存后提供。 顯示電路 該電路由紅黃綠三個(gè) 和電阻串聯(lián)而成，主要用于單片機(jī)所監(jiān)控的狀態(tài)顯示，狀 態(tài)及燈亮情況如表 3 表 3狀態(tài)顯示 ： 電路工作狀態(tài) 亮燈 正常 綠燈 異常 黃燈 16 報(bào)警 紅燈 硬件顯示電路圖如圖 3 3 顯示電路 硬件看門狗電路 看門狗如 3示： 8255） 89 3門狗電路 看門狗 如下特征： 17 1 2 3 4 5 6i t u m be r R e v i s i i z a t e : 26 - M a y - 20 08 S he e t o f F i l e : C : D o c um e nt s a n d S e tt i ng s A d m i ni s t r a t 桌面 其他 自動(dòng)切換原理圖 BD r a w n B y : 3 + 5710K S P E A K E . 41 2 3 4 5 6i t u m be r R e v i s i i z a t e : 26 - M a y - 20 08 S he e t o f F i l e : C : D o c um e nt s a n d S e tt i ng s A d m i ni s t r a t 桌面 其他 自動(dòng)切換原理圖 BD r a w n B y :0 1u FV i 12 2V i 5 51 00. 1 12 V + 5電池變壓器 3 0u 1）本身能獨(dú)立工作，基本上不信賴于 在一個(gè)固定的時(shí)間間隔內(nèi)與之打一次交道，表明整個(gè)系統(tǒng)“目前沿屬正?！薄?（ 2）當(dāng) 入死循環(huán)之后，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并使整個(gè)系統(tǒng)復(fù)位。 報(bào)警電路 圖 3示為聲音報(bào)警電路，其工作原理為：當(dāng)系統(tǒng)故障時(shí)，給單片機(jī)的 置1 使 通，蜂鳴器發(fā)出聲音報(bào)警。 3音的報(bào)警電路 充電及穩(wěn)壓電路 此電路用于給單片機(jī)片內(nèi)外供電，同時(shí)給蓄電池提供充電電路，穩(wěn)壓。充電使用220V/12V 變壓器（型號(hào)），濾波后經(jīng)穩(wěn)壓管 7812 和 7805 分別轉(zhuǎn)換成 +12V 和 +5V，其中 +12V 用于驅(qū)動(dòng)后備發(fā)電機(jī)（即柴油發(fā)電機(jī)）起動(dòng)， +5V 用于為單片機(jī)及其外圍電路提供電壓。 充電及穩(wěn)壓電路如 3示： 8255） 3電及穩(wěn)壓電路 此電路通過(guò)三級(jí)管的基集與 8255 的 相連，通過(guò)看門狗的程序定期為蓄電池充好電。 鍵盤電路 本系統(tǒng)鍵盤電路使用的是 4*4 矩陣式鍵盤，如圖面 3示，每個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)位于行列的交叉處，采用逐行掃描的方法識(shí)別鍵 盤。 本次設(shè)計(jì)中鍵盤電路將實(shí)現(xiàn)以下功能： （ 1） 動(dòng)復(fù)位： 硬件看門狗，當(dāng) 1 鍵按下時(shí)，使 0，實(shí) 18 現(xiàn)手動(dòng)清 0； （ 2）繼電器 動(dòng)合閘：調(diào)試時(shí)若 能閉合，可用 2 鍵檢測(cè)是否為硬件有問(wèn)題，也可以在系統(tǒng)完成后作為手動(dòng)合閘按鈕； （ 3）二極管手動(dòng)復(fù)位：若顯示電路的二極管（主要是報(bào)警燈，即紅燈或黃燈）在軟件清 0 后仍亮，則可按 3 鍵將其清 0； （ 4）蓄電池手動(dòng)充電：若蓄電池電壓低于最低值，則可按 4 鍵手動(dòng)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)給蓄電池充電； （ 5）蜂鳴器清 0：清除警報(bào)解除后的蜂鳴器誤響。 （ 6）其余 鍵盤用于以后功能擴(kuò)展使用。 3鍵盤電路圖 信號(hào)調(diào)理電路 當(dāng)市電或后備電輸入時(shí)，需經(jīng)整流、變壓、再檢測(cè)，再將檢測(cè)到的信號(hào)傳給單片機(jī)1 2 3 4 5 6i t u m be r R e v i s i i z a t e : 22 - M a y - 20 08 S he e t o f F i l e : C : D o c um e nt s a n d S e tt i ng s A d m i ni s t r a t 桌面 其他 自動(dòng)切換原理圖 BD r a w n B y : 04P A 13P A 22P A 31P A 440P A 539P A 638P A 737P B 018P B 119P B 220P B 321P B 422P B 523P B 624P B 725P C 014P C 115P C 216P C 317P C 413P C 512P C 611P C 710 S E 5 - P - P - P - P - P - P - P - P - P - P - P - P W - P - P W - P - P 21314151K+ 59 1 2 3 4 5 6i t l eN um be r R e vi s i iz a t e : 29 - M a 0 08 S h e e t F il e : C : D oc u m e nt s a S e tt i ng s A dm i ni s t r a t 桌面 自動(dòng)切換原理圖 BD r a w n B y:535. 60 1I S 60 4+ 51 2 3 4 5 6i t u m be r R e v i s i i z a t e : 27 - M a y - 20 08 S he e t o f F i l e : C : D o c um e nt s a n d S e tt i ng s A d m i ni s t r a t 桌面 其他 自動(dòng)切換原理圖 BD r a w n B y :N O T+ 5 - 026m s 1212- 220I N - 1272- 3192- 418I N - 2282- 582- 615I N - 312- 714l s 817I N - 42E O - 53A D D - - 64A D D - D - - 75A L e f ( - )16 A R e f ( + )12C L O C C 08 0 912374 F 3212374 F 32N O 0 0 K H 信號(hào)進(jìn)行 換之前必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理才能接入 行處理，因?yàn)?引腳接口電壓為 +5V，如果輸入的信號(hào)電壓超過(guò) +5V 則會(huì)燒毀芯片，所以，在進(jìn)行采樣之前必須對(duì)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，將其調(diào)整到芯片可承愛(ài)的范圍之內(nèi)。 A 相電壓檢測(cè)電路如圖 3示： 3 A 相電壓檢測(cè)電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路 20 3A/D 轉(zhuǎn)換電路 各引腳功能如下： 8 路模擬量輸入端； 數(shù)字量輸入端； 啟動(dòng)脈沖輸入端。脈沖上升沿復(fù)位 0809，下降沿啟動(dòng) A/換； 地址鎖存信號(hào)。高電平有效時(shí)把 3 個(gè)地址信號(hào)送入地址鎖存器，并經(jīng)地址譯碼得到地址輸出，用以選擇相應(yīng)的模擬輸入通道 ； 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí)變低，轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)變高，變高時(shí)將轉(zhuǎn)換結(jié)果打入三態(tài)輸出鎖存器。如 果將 連，加上一個(gè)啟動(dòng)脈沖則連續(xù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換； 輸出允許信號(hào)輸入端； 時(shí)鐘輸入信號(hào)，最高允許值為 640 ) 正基準(zhǔn)電壓輸入端； ) 負(fù)基準(zhǔn)電壓輸入端。通常將 )接 +5V， )接地； 電源電壓。 圖 3， 接 A 相電源電壓的處理信號(hào)， 接 B 相電源電壓的處理信號(hào)， 22 89 ， 口經(jīng)地址鎖存器與 單片機(jī)相連。 后備發(fā)電機(jī)啟動(dòng)電路 如圖 3用一個(gè)啟動(dòng)馬達(dá)使柴油機(jī)起動(dòng)發(fā)電，因此在需啟動(dòng)發(fā)電機(jī)時(shí)，只需給啟動(dòng)馬達(dá)一個(gè)點(diǎn)火信號(hào)（即啟動(dòng)信號(hào)）即可。 21 3備發(fā)電機(jī)啟動(dòng)電路 極接單片機(jī)的 ，當(dāng)檢測(cè)到?jīng)]有市電時(shí)，通過(guò)單片機(jī)編程使 1，使啟動(dòng)電路中小馬達(dá)起動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)啟動(dòng)。 繼電器控制電路 繼電器控制電路如圖 3示 繼電器控制電路 常用 電源繼電器合閘控制繼電器的線圈 備用電源合閘繼電器控制繼電器 2 串接在一起，這樣當(dāng) 7 出現(xiàn)高電平、 6 出現(xiàn)低電平時(shí)，繼電器線圈 電，其常開(kāi)觸點(diǎn) 合，常閉觸點(diǎn) 開(kāi)，常用電源繼電器合閘控制繼電器閉合，同時(shí)斷開(kāi)備用電源合閘繼電器控制繼電器線圈 電源；當(dāng) 6 為 1， 7為 0 時(shí)，繼電器線圈 電，其常開(kāi)觸點(diǎn) 合，常閉觸點(diǎn) 開(kāi)，常用電源繼電器合閘控制繼電器閉合，同時(shí)斷開(kāi)備用電源合閘繼電器控制繼電器線圈 電源兩個(gè)繼電器接成互鎖的形式，以保證任何時(shí)刻只有一路電 源被合閘接通，不至 22 負(fù)載后備電源50 380市電電源50 380于造成兩路電源同時(shí)有電時(shí)同時(shí)供電，引起系統(tǒng)的故障，確保供電系統(tǒng)安全運(yùn)行。 源主回路 如圖 3路輸入電源一用一備通過(guò)斷路器 繼電器常開(kāi)觸頭 用電設(shè)備相連，提供供電電源。 3 電源主回路 通過(guò)單片機(jī)編程控制繼電器線圈 分閘與合閘，以此控制控制回路中繼電器 分合，使其控制電源主回路上常開(kāi)觸頭 通斷，以達(dá)到接通市電分?jǐn)嗪髠潆姡蛘呓油ê髠潆姺謹(jǐn)嗍须姷淖饔谩?斷路器，起保 護(hù)電路的作用。 市電電源與后備發(fā)電機(jī)電源均采用 50380V/220V 電源。用一個(gè)控制回路來(lái)控 23 制兩路電源的選擇。 制回路 由于連接在單片機(jī)上的繼電器線圈 通時(shí)的吸合力不足以使主回路上觸頭接通，所以必須加上兩個(gè)更大功率的繼電器線圈 3 控制回路 如圖 3過(guò)單片機(jī)控制引腳 6 與 7 的電位高低，再分別通過(guò)觸頭 2 控制中間繼電器 閘與合閘，并通過(guò)繼電器 吸合作用對(duì)電源主回路圖中的觸頭 生影響，使其 接通或關(guān)斷，以此來(lái)控制電源的切換。 章小結(jié) 一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)好與否第一步就在于硬件電路是否合理，硬件電路是裝置功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，只有首先搞好了硬件電路，將硬件電路做的完善，其它各個(gè)環(huán)節(jié)才能圍繞著硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。 硬件電路決定了系統(tǒng)的功能、抗干擾能力、絕緣性能和機(jī)械性能等關(guān)鍵指標(biāo)。而且，合理的硬件設(shè)計(jì)也使得軟件編寫、裝置調(diào)試等工作大大簡(jiǎn)化，軟件需要在硬件的基礎(chǔ)之上編寫，硬件搞不好好，軟件也就無(wú)從編寫。因此，硬件設(shè)計(jì)的好壞關(guān)系到整個(gè)裝置性能是否良好，是否有利于更好的編寫程序。 24 在設(shè)計(jì)硬件的時(shí)候，一定要考慮到各 個(gè)方面的因素，如果某些細(xì)節(jié)沒(méi)有考慮到，可能就會(huì)影響到整個(gè)裝置的性能。所以硬件設(shè)計(jì)工作一定要全面、細(xì)致。平時(shí)應(yīng)多積累實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，并在逐步把設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)升華到設(shè)計(jì)思想，這樣可以在以后的工作中少犯錯(cuò)誤，更有效地完成設(shè)計(jì)工作，能更快地使自己融入到以后的工作當(dāng)中。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 在上一章完成了對(duì)硬件電路的設(shè)計(jì)，本章的主要任務(wù)是進(jìn)行軟件的設(shè)計(jì)和編寫，通過(guò)軟件與硬件相結(jié)合，使得雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置能夠正常運(yùn)行，完成預(yù)期的功能，達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)的要求。本設(shè)計(jì)主要采用的編程語(yǔ)語(yǔ)言是計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言。采用了模塊化的編寫方法。 件的模 塊化思想概述 軟件的模塊化是指解決復(fù)雜問(wèn)題時(shí)自頂而下逐層把軟件系統(tǒng)劃分成若干模塊的過(guò)程。每個(gè)模塊完成一個(gè)特定的子功能，所有的模塊按某種方式組合起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)整體，完成整個(gè)系統(tǒng)所要求的功能。實(shí)行模塊化一方面可使軟件結(jié)構(gòu)清晰，易于設(shè)計(jì)和理解，有助于提高軟件可靠性和可修改性 ;另一方面使軟件易于測(cè)試和調(diào)試，有助于軟件工程的組織管理 ;而且更為重要的是實(shí)行模塊化有利于降低系統(tǒng)的復(fù)雜性和開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的工作量。軟件設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是確定系統(tǒng)由哪幾部分組成以及各部分之間的關(guān)系。軟件設(shè)計(jì)分為兩個(gè)部分，首先是總體設(shè)計(jì)，將一個(gè)系統(tǒng)劃分成 多個(gè)模塊，確定各模塊之間的接口，以及評(píng)價(jià)此種模塊劃分方法的可靠性和可行性 ;然后是詳細(xì)設(shè)計(jì)，確定軟件模塊內(nèi)部的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，選定某種過(guò)程的表達(dá)形式來(lái)描述各種算法，以及對(duì)詳細(xì)設(shè)計(jì)的評(píng)審。軟件中的模塊，一般是指用一個(gè)名字可以調(diào)用的一段程序。模塊具有三個(gè)基本屬性 :該模塊能實(shí)現(xiàn)的功能，包括其自身的功能以及它所調(diào)用的所有子模塊的功能。 描述模塊功能是怎么實(shí)現(xiàn)的。 3，狀態(tài)，即該模塊使用時(shí)的環(huán)境和條件。在描述一個(gè)模塊時(shí)，必須按模塊的外部特性與內(nèi)部特性分別進(jìn)行描述。外部特性是指模塊的名稱、參數(shù)表，以及 給程序以至整個(gè)系統(tǒng)造成的影響。內(nèi)部特性是指完成其功能的程序代碼和僅供該模塊內(nèi)部使用的數(shù)據(jù)。對(duì)于調(diào)用這個(gè)模塊的上級(jí)模塊來(lái)說(shuō)，只需要了解這個(gè)模塊的外部特性，而不必了解它的內(nèi)部特性。軟件設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先應(yīng)該確定模塊的外部特性，然后再確定它的內(nèi)部特性。 塊的藕合性 25 藕合是指模塊之間相互依賴、相互聯(lián)系的緊密程度。藕合強(qiáng)弱取決于模塊接口的復(fù)雜程度、調(diào)用模塊的方式以及哪些信息通過(guò)接口傳送給其它模塊。軟件設(shè)計(jì)要盡量降低模塊間的藕合程度。因?yàn)樵谝粋€(gè)系統(tǒng)中，如果模塊之間的藕合程度很低，那么當(dāng)這個(gè)模塊內(nèi)部發(fā)生錯(cuò)誤的時(shí) 候，就不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成很大的影響。而且在研究、測(cè)試和維護(hù)模塊的時(shí)候，也不需要深入地了解系統(tǒng)中其它的模塊。這對(duì)于提高系統(tǒng)的可理解性、可測(cè)試性、可靠性、可維護(hù)性和可移植性都有好處。 如果每個(gè)模塊都能獨(dú)立地工作，不需要調(diào)用任何其它的模塊，也不被任何其它模塊調(diào)用，則藕合度為零，但是它們也不能構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)。一個(gè)軟件系統(tǒng)中的模塊之間總會(huì)存在一定的聯(lián)系，根據(jù)模塊之間的聯(lián)系程度，可以把藕合分為 4 種。 指兩個(gè)模塊之間的交換信息僅僅是數(shù)據(jù)，例如一個(gè)模塊的輸出數(shù)據(jù)是另一個(gè)模塊的輸入數(shù)據(jù)。 指兩個(gè)模塊 之間傳遞的信息中有控制信息，例如，模塊 A 向模塊 的內(nèi)部邏輯。 指兩個(gè)或多個(gè)模塊通過(guò)一個(gè)公共數(shù)據(jù)環(huán)境相互作用。這種藕合是一種不良的藕合，它給模塊的維護(hù)和修改帶來(lái)困難，如果修改公共數(shù)據(jù)，會(huì)對(duì)很多模塊產(chǎn)生影響。而且由于不確定哪些模塊應(yīng)用了該數(shù)據(jù)，所以很難判斷哪些模塊受到影響。 指一個(gè)模塊與另一個(gè)模塊的內(nèi)部屬性有關(guān)，有如下幾種情況 :一個(gè)模塊訪問(wèn)另一個(gè)模塊的內(nèi)部數(shù)據(jù) ;一個(gè)模塊不通過(guò)正常入口就轉(zhuǎn)到另一個(gè)模塊的內(nèi)部 ;兩個(gè)模塊有一部分程序代碼重疊 ;一個(gè)模塊有多個(gè)入口。這 4 種藕合按照藕合程度從小到大排列為 :數(shù)據(jù)藕合、控制藕合、公共環(huán)境藕合和內(nèi)容藕合。因此，模塊的設(shè)計(jì)原則應(yīng)該盡量使用數(shù)據(jù)藕合，少用控制藕合，限制公共環(huán)境藕合，完全不用內(nèi)容藕合。 塊的內(nèi)聚性 內(nèi)聚是指模塊內(nèi)各個(gè)元素彼此結(jié)合的緊密程度。一個(gè)內(nèi)聚程度高的模塊應(yīng)當(dāng)只完成軟件過(guò)程中的一個(gè)單一任務(wù)，而不與其它模塊的內(nèi)部過(guò)程發(fā)生聯(lián)系。內(nèi)聚性和藕合性是相互關(guān)聯(lián)的。一個(gè)軟件中各個(gè)模塊的內(nèi)聚程度越高，模塊之間的藕合程度就越低。但這也