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1、XXXXX 学 院本科生毕业设计（论文）学院（系）： 电子与电气工程系专 业： 电子信息工程 学 生： XXX 指导教师： XXX 完成日期 2011 年 5 月XXX 学院本科生毕业设计（论文）基于 CAN 总线的变压器监测终端硬件设计Hardware Design of Transformer Monitoring Terminal Based on CAN Bus总 计： 23 页表 格： 2 个插 图： 13 幅基于基于 CANCAN 总线的变压器监测终端硬件设计总线的变压器监测终端硬件设计电子信息工程专业 王博 摘 要 本文针对现在监测系统的要求，首先讨论了本设计的产生、应用背景和设
2、计要求，接着讨论了电网质量监测的集成系统的实现原理，设计了一种基于80C196KC 的硬件电路，该系统主要有 DS12887 的硬件连接模块，LCD 实时显示模块，RS232 硬件连接模块，SJA1000 和 82C250 的硬件连接,键盘接口电路模块，复位电路模块组成。系统采用以 80C196KC 来控制各模块的设计思想。本论文对每个模块逐一进行了研究，对各模块的工作原理及功能进行了详细的介绍；对基于 CAN 总线的变压器监测终端设计的硬件电路进行了系统的设计。 关键词 单片机 80C196KC；RS232；键盘接口；CAN 总线 Hardware Design of Transformer
3、 Monitoring Terminal Based on CAN BusElectronic Information Engineering Specialty WANG BoAbstract:In view of present monitoring systems need, firstly the article discussed the emergence of the design, the background of application and the design requirements. Then discussed the power network quality
4、 monitoring integrated system based on the design of a hardware circuit based on 80C196KC to realize the principle. This system mainly has the DS12887 hardware connection module, LCD real time display module, RS232 hardware connection module, SJA1000 and 82C250 hardware connection module, then the k
5、eyboard interface circuit module, the reset circuit module.80C196KC is used to control each module of the system.This thesis studies one by one for each module. The working principle of the modules and functions have been described in detail. And the hardware circuit of transformer based on CAN bus
6、terminal has been designed to monitor the system. Key words: SCM 80C196KC; RS232; keyboard interface; CAN Bus目 录1 引言 .12 变压器监测终端的设计概述 .22.1 变压器监测终端的技术指标 .22.2 变压器监测终端的设计概述 .33 硬件实现 .43.1 80C196KC 的体系结构和硬件描述 .43.1.1 16 位中央处理器 CPU 及系统总线 .43.1.2 中断系统.53.1.3 定时器.63.1.4 存贮器.63.1.5 全双工串行口.73.1.6 A/D 转换器及
7、PTS 外设 .73.1.7 高速输入器 HIS/高速输出器 HSO.73.2 CAN 通讯电路 .73.2.1 SJA1000 简介和 82C250 简介 .83.2.2 SJA1000 和 82C250 的硬件连接 .103.3 定时监测电路 .103.4 LCD 实时显示电路 .123.5 数据的分页存贮.153.6 RS232 和 RS485 通讯接口电路 .163.6.1 串行通讯.163.6.2 RS232 通讯接口 .163.7 键盘及输入输出电路 .173.8 复位及电源监控电路 .193.9 系统调试过程分析 .20结束语 .21参考文献 .22致谢 .231 引言随着城市农
8、村电网的改革，以及对电力需求的增加，供电质量的需求提高，电力部门的经济效益将越来越取决于对供用电各环节进行管理的细致程度，加强对配电变压器的管理是提高电网运行水平的有效途径之一。同时电力市场的发展，使得电力系统对于电能质量的管理越来越受到重视，用户对于电力系统的供电可靠性的要求也越来越高。世界各国纷纷制定了日益完善的电能质量标准，根据这些标准来判断电能质量的优劣。在我国供电系统的设计中，对谐波、负荷电流水平和功率因数进行合理估算，是非常有必要的。在这种情况下，配电自动化得到了蓬勃的发展，变压器监测终端（TTU）应运而生。变压器监测终端主要用于采集一些电力网络参数如：三相交流电压、电流等，将这些
9、参数经过处理后反馈给控制站，然后控制站采取相应的措施以保证各种设备正常稳定地运行，并且和配电自动化主站进行通信，提供配电系统运行监视及控制所需的信息，执行主站发出的调节和控制配电设备的命令，接收上一级的校时命令、参数设置以及信息上传命令等。一般来说，变压器监测终端应具有数据采集与处理、监控、保护、远动通信等功能。它与输电网自动化(输电网调度自动化系统)的监控信息采集内容相比较，具有系统规模大，涉及到的现场自动化设备数量大，种类繁多，从而导致远方馈线终端采集的信息量大，种类繁多，不仅在传统“四遥”方面信息内容有所变化，而且还新增加了许多配电网中特有的信息。TTU 信息采集的特殊性决定了传输TTU
10、 信息的远动通信规约与传统输电网通信规约具有不同的特点。在国外，很多国家都制定了有关电力信号采集和数据通讯的标准，最近我国也制定了相关的标准 IEC6087C-5-101（配电自动化系统中的信息采集与通信规约） ，这将大大提高通讯的标准化，有效的改善了装置的通用性。传统的电路测试是靠分立的仪器组合完成的，如功率装置、波形监测装置、谐波分析装置等。这种测试装置的弊端是体积太大、自动化程度低，无法完成无人监控的目的和数据不集中。新一代的测试系统是集成式的，基于无人监控的目的实现的,克服了传统测试的弊端。本文针对供电企业的需求，建立配电变压器远程监控和负荷现场管理，提高用电监测及负荷管理水平，为加强
11、电力需求侧管理提供技术支持，首先讨论了本设计的产生、应用背景和设计要求，接着讨论了电网质量监测的集成系统的实现原理，设计了一种基于 80C196KC 和 CPLD 的监控装置，来完成弱电对强电的控制。80C196KC 是整个系统的核心即 CPU 部分。之所以选择它，是因为 80C196KC 特别擅长于进行各种控制，而且它本身集成了许多的外设，这样就节省了很多资源。由于可编程逻辑电路的实现简单，修改方便，系统中的逻辑电路部分由 CPLD 来完成，这样大大提高了系统的保密性1。本文详细分析了 80C196KC 的原理，阐述了利用 80C196KC 和各种外设芯片来实现数据存储、处理、显示和通讯，接着讨论了 CAN 总线，并分析了通过 SJA1000CAN 控制器实现 CAN 通讯的原理、方式和过程。在文章的最后给出了在具体设计中应该注意的问题。2 变压器监测终端的设计概述2.1 变压器监测终端的技术指标随着电力电子设备的广泛应用，供电质量和供电可靠性越来越受到重视，电压、电流、谐波、负荷电流水平和功率因数等参数是衡量电能质量的重要参数。变压器监测终端通过采集这些参数，计算并且判断电能质量的优劣，同时与监测主站进行通讯，接收主站下达的
