110KV变电站主接线模拟屏毕业论文.doc

北华大学毕业设计（论文）110KV变电站主接线模拟屏毕业论文目录摘要IAbstractII引言11 主要芯片介绍21.1 AT89C51 芯片简介21.1.1 主要性能参数31.1.2 功能特性概述31.1.3 引脚功能说明31.1.4 振荡器特性51.1.5 芯片擦除51.1.6 定时计数器51.2 MC146818时钟芯片介绍61.2.1 主要特点71.2.2 芯片管脚及说明71.2.3 MC146816时钟芯片地址分配及各单元的编程81.2.4 时钟、日历和闹钟单元81.2.5 四个寄存器的定义81.3 8155芯片简介91.3.1 8155各引脚功能说明101.3.2 8155的地址编码及工作方式111.3.3 8155的定时/计数器131.4 T6963C控制器简介131.4.1 T6963C的特点141.4.2 T6963C的引脚说明及其功能141.4.3 T6963C指令集161.5 TPUP-40A芯片简介211.6 AD574简介231.6.1 AD574主要功能特性231.6.2 AD574A的引脚说明231.6.3 AD574的引脚说明242 硬件部分设计262.1 模拟屏设计262.1.1 主接线模拟262.1.2 刀开关模拟262.1.3 断路器模拟设计282.2 硬件的连接设计292.2.1 前向通道的分配292.2.2 其他外围辅助设备312.3 抗干扰系统372.3.1 微机系统抗干扰措施372.3.2 WATCHDOG(WDT)系统382.3.3 多字节相乘程序框图及程序清单393 软件设计423.1 主程序框图及程序清单423.2 备用电源自动投入框图及程序清单443.3 自动重合闸子程序及框图453.4 键盘扫描子程序及框图473.5 时钟初始化框图及子程序513.6 液晶显示框图及子程序533.7 打印子程序及框图56结论58参 考 文 献59附录A主程序清单61附录B附图78致谢79III北华大学毕业设计（论文）引言电力工业是国民经济的基础产业，它的安全稳定运行对整个国民经济的发展和国家的安定起着举足轻重的作用。变电站是电网中的重要基本环节，其自动化水平的高低直接影响着电网安全稳定运行水平。随着用电负荷的快速增长和负荷密度的加大，变电站的电压等级和变电容量不断提高，对供电可靠性的要求也越来越高。因此，必须提高变电站的自动化水平。尽管现在电力系统的自动化程度越来越高，但是，运行人员每天仍然要进行大量的操作，并及时对出现的异常情况做出反应并采取正确的处理措施。电力系统运行人员的岗位操作技能是影响电力系统安全可靠性的重要因素之一，所以培养一支训练有素、经验丰富的运行队伍对电力系统的安全运行至关重要，通过培训提高运行人员技术水平成为电力企业对培训机构的迫切要求。但是在教学培训中，不能将运行的系统当作试验品，不能在真实设备上进行实际操作试验，更不允许人为设置一些事故让学员观察并进行处理。这些都使运行人员难以得到充分训练。而脱离实际环境进行培训，难以提高运行操作人员对突发故障的正确分析和处理能力，因此，建立一个与实际变电站运行状况相同或相似的仿真环境来进行培训是十分必要的41214。变电站主接线仿真培训系统，能够全面提高变电站的技术水平，提高运行的可靠性和管理水平，具有显著的可比优越性，是变电站自动化的发展趋势。大规模集成电路和通信技术的迅速发展，网络技术、现场总线等的出现和完善，为提高变电站综合自动化系统的技术水平提供了有力的科技支持。变电站模拟屏是变电站综合自动化系统最基本的子功能系统，涉及到变电运行、监视控制等方面的内容，使变电站的监视和控制发生了根本的变化。因此，研究变电站模拟屏具有迫切的现实需要和重大的实际意义。该设计是以单片机为核心进行模拟屏设计，其结构完全模仿实际电路，但不与真实设备相连，完全由单片机程序模拟。该屏能动态显示变电所主回路运行情况，能运行各种倒闸操作的演示，并能正确识别倒闸操作与否，若操作错误，在显示器上显示“错误”二字，若操作正确，则模拟演示操作线路实际运行情况后，并据此打印倒闸操作票。还能模拟自动重合闸等其他变电站应有的功能。该模拟屏的主接线采用双母线，主要是由于大中型工厂负荷重要，进出回路较多，要求较高的可靠性，而双母线主接线具有供电可靠，检修方便，调度灵活和便于扩建的优点，且由于双母线内容全面，易改成单母线或单母线分段等其他主接线形式，以满足教学及操作员培训的需要。1 主要芯片介绍1.1 AT89C51 芯片简介AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案1。其管脚排列如图1.1所示。图1.1 AT89C51管脚图1.1.1 主要性能参数与MCS-51产品指令系统完全兼容4K字节可重擦写Flash闪速存储器寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24MHz三级加密程序存储器128字节内部RAM32个可编程I/O口线两个16位定时器/计数器6个中断源可编程串行通道低功耗的空闲和掉电模式片内振荡器和时钟电路1.1.2 功能特性概述AT89C51提供以下标准功能：4K字节可重擦写Flash闪速存储器，32个可编程I/O口线，两个16位定时器/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器和时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时器/计数器，串行通信口及终端系统继续工作。掉电方式保存RAM的内容，单振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作指导下一个硬件复位。1.1.3 引脚功能说明VCC：电源电压GND：接地P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入“1”后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示：表1.1 P3口功能端口引脚备选功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2（外部中断0）P3.3（外部中断1）P3.4T0（记时器0外部输入）P3.5T1（记时器1外部输入）P3.6（外部数据存储器写选通）P3.7（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。：当保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，将内部锁定为RESET；当端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入端。XTAL2：反向振荡放大器的输出端。1.1.4 振荡器特性XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。1.1.5 芯片擦除整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。1.1.6 定时计数器AT89C51 内部有2个16位定时计数器，采用的是加1计数器，当用作定时器时，加1计数器每个机器周期加1，计数脉冲取自外部输入T0、T1。定时计数器的工作方式由特殊功能寄存器TMOD定义（见表1.2）表1.2TMOD定义GATEC/TM0M1GATEC/TM0M1 TMOD高四位控制定时/计数器1，低四位控制定时/计数器0，其中M0、M1定义工作方式如下：表1.3TMOD工作方式的选择M0M1工作方式说明00013位定时/计数器01116位定时/计数器122具有自动装入的8位定时/计数器133定时0分为2个8位定时器，定时器1无此工作方式GATE为门控制位，用于定义定时/计数器起动是否受外部中断的影响。GATE=0时与外部中断无关，GATE=1时只有在没有外部中断时才可以启动。C/T有选择定时、计数功能，“1”为计数功能，“0”为定时功能。定时控制器TOCN高四位分别为启动控制和溢出中断标志，低四位定义触发方式，如表1.4所示：表1.4TF1TF0TF0TR0IE1IT1IE0IT0其中TF0、TF1为定时器，0、1为溢出中断标志。TR0、TR1为定时器，0、1为运动控制。IE0、IE1分别为外部中断，0、1为跳变标志位。IT0、IT1分别为外部触发方式。1.2 MC146818时钟芯片介绍MC1468181是美国Motorola公司开发的一种实时时钟芯片。所谓实时时钟，就是指它不仅保存着当前的时、分、秒信息，还保存着年、月、日、星期的信息，并且只要不掉电，上述信息就将永久保持并不断地更新。自从MC146818在IBMPC/AT中首次采用以来，它在计算机系统中应用得越来越多，如海洋386、HippoVL+等计算机主板中均采用该芯片的兼容芯片用于存放系统时间及配置信息。MC146818采用高速CMOS工艺制造，功耗极低，可与多种微处理器接口。1.2.1 主要特点片内含有时基和振荡器在低频时基时，典型功耗为4到200uW；在高频时基时，典型功耗为4到20mW自动识别月末，自动进行闰年补偿与微处理器总线兼容，采用总线复用方式以减少引脚数目片内含有14个字节的时钟和控制寄存器，50个字节的通用RAM可编程方波输出信号1.2.2 芯片管脚及说明图1.2 MC146818管脚图、：时间基准频率输入端，可设计三个时间基准：4.194304MHz、1.048576KHz、和32KHzCKFS：时钟输出频率选择CKOUT：时钟输出端SQW：方波输出端：复用双向地址数据总线AS：复用地址选通信号DS：数据写/读选通信号：读写选通信号：芯片允许信号：中断申请，用作输入到处理器中的中断申请信号：复位，不影响时钟日历或RAM操作PS：电源检测1.2.3 MC146816时钟芯片地址分配及各单元的编程MC146816内部RAM可以分成两个部分。第一部分是从地址00H至0DH共14个字的RAM，它们被用于存放实时时钟信息。其中00H09H用于存储时间、日历、闹钟信息，0AH0DH作为状态存储器。第二部分从0EH3FH的50个字节用于用户RAM。可为用户提供配置信息。除了状态存储器C、D和寄存器A的7位置允许读外，其余62个字节RAM均可由CPU直接读写。1.2.4 时钟、日历和闹钟单元00H06H为时钟、日历和闹钟单元。其值可采用BIN或BCD值。这由寄存器B所决定，初始化时DM位置“1”，采用12/24小时由24/12位制定。1.2.5 四个寄存器的定义寄存器A：表1.8 寄存器A功能UIP其中UIP：表示时间更新状态，是否能读出，UIP为只读位为分频控制位，用于选择时基频率及在初始化时使分频器复位：为速率选择位，用于选择周期中断的速率SQW：输出的方波频率状态寄存器B：片寄存器为读写寄存器，用于设置和了解计时器的工作方式，时间数据格式，是否允许中断和方波输出。各位功能如下：表1.9 状态寄存器B功能SETPIEAIEUIESOWEDM24/12DSESET：“1”时钟不断更新，停止计时和初始化，“0”时钟每秒更新一次PIE：“1”周期中断允许位AIE：“1”允许报警中断UIE：“1”允许计时器计时更新结束中断SOWE：“1”允许方波输出，“0”禁止方波输出DM：“1”时间数据为二进制，“0”为BCD禁止24/12：“1”表示24小时方式，“0”表示为12小时方式DSE：“1”复制时间，“0”非复制时间状态寄存器C：该寄存器为只读寄存器，它用于了解时钟芯片的中段情况。各位的定义如下表：表1.10 状态寄存器C功能IROFPFAFUF0000IROF：中断申请标志，IROF：DF*PIE+AF*AIE+UF*UIEPF：周期性中断标志位AF：闹钟撞断标志，当设置的闹钟时期延时，AF=1UF：更新终止中断标志位，每个更新周期结束，UF=1：保留状态寄存器D：表1.11 状态寄存器D功能VRT0000000VRT：有效RAM和时间位。“1”表示电源接通，RAM和时间有效；“0”表示时钟已经掉电。1.3 8155芯片简介Intel 8155/8156是可编程RAM/IO芯片，为40脚双列直插式封装。有2568位静态RAM，2个8位和1个6位可编程并行I/O接口以及1个14位可编程定时器/计数器。可直接与MCS-51单片机相接，是MCS-51单片机应用系统中应用最多的芯片之一。图1.3 8155的引脚1.3.1 8155各引脚功能说明RST：复位信号输入端，高电平有效。复位后，3个I/O口均为输入方式。AD0AD7：三态的地址/数据总线。与单片机的低8位地址/数据总线（P0口）相连。单片机与8155之间的地址、数据、命令与状态信息都是通过这个总线口传送的。：读选通信号，控制对8155的读操作，低电平有效。：写选通信号，控制对8155的写操作，低电平有效。：片选信号线，低电平有效。IO/：8155的RAM存储器或I/O口选择线。当IO/0时，则选择8155的片内RAM，AD0AD7上地址为8155中RAM单元的地址（00HFFH）；当IO/1时，选择 8155的I/O口，AD0AD7上的地址为8155 I/O口的地址。ALE：地址锁存信号。8155内部设有地址锁存器，在ALE的下降沿将单片机P0口输出的低8位地址信息及，IO/的状态都锁存到8155内部锁存器。因此，P0口输出的低8位地址信号不需外接锁存器。PA0PA7：8位通用I/O口，其输入、输出的流向可由程序控制。PB0PB7：8位通用I/O口，功能同A口。PC0PC5：有两个作用，既可作为通用的I/O口，也可作为PA口和PB口的控制信号线，这些可通过程序控制。TIMER IN：定时/计数器脉冲输入端。TIMER OUT：定时/计数器输出端。VCC：5V电源。1.3.2 8155的地址编码及工作方式在单片机应用系统中，8155是按外部数据存储器统一编址的，为16位地址，其高8位由片选线提供，0，选中该片。当0，IO/0时，选中8155片内RAM，这时8155只能作片外RAM使用，其RAM的低8位编址为00HFFH；当0，IO/1时，选中8155的I/O口，其端口地址的低8位由AD7AD0确定，如表6-6所示。这时，A、B、C口的口地址低8位分别为01H、02H、03H（设地址无关位为0）。表1.11 8155芯片的I/O口地址AD7AD0选择I/O口A7A6A5A4A3A2A1A0000011001100010101命令/状态寄存器A口B口C口定时器低8位定时器高6位及方式8155的A口、B口可工作于基本I/O方式或选通I/O方式。C口可工作于基本I/O方式，也可作为A口、B口在选通工作方式时的状态控制信号线。当C口作为状态控制信号时，其每位线的作用如下：PC0：AINTR（A口中断请求线）PC1：ABF（A口缓冲器满信号）PC2：（A口选通信号）PC3：BINTR（B口中断请求线）PC4：BBF（B口缓冲器满信号）PC5：（B口选通信号）8155的I/O工作方式选择是通过对8155内部命令寄存器设定控制字实现的。命令寄存器只能写入，不能读出，命令寄存器的格式如图6-16所示。在ALT1ALT4的不同方式下，A口、B口及C口的各位工作方式如下：ALT1：A口，B口为基本输入/输出，C口为输入方式。ALT2：A口，B口为基本输入/输出，C口为输出方式。ALT3：A口为选通输入/输出，B口为基本输入/输出。PC0为AINTR，PC1为ABF，PC2为，PC3PC5为输出。ALT4：A口、B口为选通输入/输出。PC0为AINTR，PC1为ABF，PC2为，PC3为BINTR，PC4为BBF，PC5为。表1.12 8155命令寄存器格式TH1TH2IEBEAPC2PC1PBPATH1，TH2： 00：空操作 01：停止计数 10：时间到则停止记数 11：置入工作方式和计算长度后立即启动计数，若正在计数，溢出后按新的方式和长度计数IEB： 0：禁止B口中断 1：允许B口中断EA： 0：禁止A口中断 1：允许A口中断PB：定义端口B 0：输入 1：输出PA：定义端口A 0：输入 1：输出8155内还有一个状态寄存器，用于锁存输入/输出口和定时/计数器的当前状态，供CPU查询用。状态寄存器的端口地址与命令寄存器相同，低8位也是00H，状态寄存器的内容只能读出不能写入。所以可以认为8155的I/O口地址00H是命令/状态寄存器，对其写入时作为命令寄存器；而对其读出时，则作为状态寄存器。状态寄存器的格式如图1.6所示。图1.4 8155状态寄存器格式1.3.3 8155的定时/计数器8155内部的定时/计数器实际上是一个14位的减法计数器，它对TIMER IN端输入脉冲进行减1计数，当计数结束（即减1计数“回0”）时，由TIMER OUT端输出方波或脉冲。当TIMER IN接外部脉冲时，为计数方式；接系统时钟时，可作为定时方式。定时/计数器由两个8位寄存器构成，其中的低14位组成计数器，剩下的两个高位（M2，M1）用于定义输出方式。其格式如下：图1.5 计数长度位1.4 T6963C控制器简介T6963C液晶显示控制器16多用于小规模的液晶显示器件，常被装配在图形液晶显示模块上，以内藏控制器型图形液晶显示模块的形式出现8。1.4.1 T6963C的特点与80 系列8 位微处理器直接接口。内部具有128 个字符的ROM 字符发生器。6963C 物字体由硬件设置，其字体有四种：58、68、78、88。可对8K Byte 的显示RAM 内存操作字符与图形可同时显示, 可以选择“OR”,“AND”,“EXOR”方式6963C 的占空比可从1/16 到1/28。1.4.2 T6963C的引脚说明及其功能图1.6 T6963C引脚图T6963C 的QFD 封装共有67 个引脚，各引脚说明如下：，：读、写选通信号，低电平有效，输入信号。C/D：通道选择信号，1 为指令通道，0 为数据通道。RESET，HALT：RESET 为低电平有效的复位信号，它将行、列计数器和显示寄存器清零，关显示；HALT 具有RESET 的基本功能，还将中止内部时钟振荡器的工作，以保护液晶显示器件。，SDSEL：1 为单屏结构，0 为双屏结构；SDSEL0 为一位串行数据传输方式，SDSEL0 为2 位并行数据传输方式。MD2，MD3：设置显示窗口长度，从而确定了列数据传输个数的最大值，其组合逻辑关系如下：表1.13 MD2，MD3的组合逻辑关系MD31100MD21010每行字符数32406480MDS，MD1，MD0：设置显示窗口宽度（行），从而确定T6963C 的帧扫信号的时序和显示驱动的占比系数，当DUAL1 时，其组合功能如下：表1.14 MDS，MD1，MD0的组合功能MDS00001111MD111001100MD010101010字符行246810121416总行数163248648096112128占空比1/161/321/481/641/801/961/1121/128当0 时，以上设置中的字符行和总行数增至原来的2 倍，其它都不变，这种情况下的液晶屏结构为双屏结构。FS1，FS0：显示字符的字体选择。表1.15 显示字符的字体选择FS11100FS01010字体58687888、：振荡时钟引脚。：输出信号，显示缓冲区16 位地址总路线。：三态，显示缓冲区8 位数据总路线，T6963C 与MPU 接口。R/W：输出，显示缓冲区读/写控制信号。CE：输出，显示缓冲区片选信号，低电平有效。，：输出，DUAL1 时的存储器片选信号。，：用来检测T6963C工作使用情况， 作为测试信号输入端，作为输出端。HOD，HSCP，LOD LSCP（CE1），ED LP，CDATA，FR ：做为T6963C 驱动部分信号。1.4.3 T6963C指令集T6963C 的初绐化设置一般都由硬件作为设置，因此其指令系统将集中于显示功能的设置上。T6963C 的指令可有一个或两个参数，或无参数。每条指令的执行都是先送入参数（如果有的话），再送入指令代码。每次操作之前最好先进行状态字检测。T6963C 的状态字如下所示：表1.16 T6963C 的状态字STA7STA6STA5STA4STA3STA2STA1STA0STA0：指令读写状态 1：准备好 0：忙STA1：数据读写状态 1：准备好 0：忙STA2：数据自动读状态 1：准备好 0：忙STA3：数据自动写状态 1：准备好 0：忙STA4：未用STA5：控制器运行检测可能性 1：可能 0：不能STA6：屏读/拷贝出错状态 1：出错 0：正确STA7：闪烁状态检测 1：正常显示 0：关显示由于状态位作用不一样，因此执行不同指令必须检测不同状态位。在 MPU 一次读/写指令和数据时，STA0 和STA1 要同时有效(“准备好”状态)。当 MPU 读/写数据时，判断STA2 或STA3 状态。屏读、屏拷贝指令使用STA6。STA5 和STA7 反映T6963C 内部运行状态。T6963C 指令系统的说明如下：指令设置指令，格式如下：表1.17 D1，D200100N2N1N0D1，D2 为第一和第二个参数，后一个字节为指令代码，根据N0,，N1，N2 的取值，该指令有三个含义(N0，N1，N2 不能有两个同时为1)表1.18 地址指针设置D1D2指令代码功能水平位置(有效位七位)垂直位置(有效5 位)21H(N0=1)光标指针设置地址(有效位5 位)00H22H(N1=1)CGRAM 偏置地址设置低字节高字节24H(N2=1)地址指针位置光标指针设置：D1 表示光标在实际液晶屏上离左上角的横向距离（字符数），D2 表示纵向距离（字符行）。CGRAM 偏置地址寄存器设置：设置了2K CGRAM 在显示64K 显示RAM 的高5 位地址（偏置地址），地址的低3 位为行计数器值，中间8 位为字符代码。地址指针设置：设置将要进行操作的显示缓冲区（RAM）的一个单元地址。D1，D2 为该单元地址的低位和高位地址。显示区域设置（控制字设置）。指令格式为：表1.19 D1,D2010000N1N0根据 N1，N0的取值不同，该指令有四种指令功能形式：表1.20 N1，N0的四种指令功能形式N1N0D1D1指令代码功 能00低字节高字节40H文本区首址01字节数00H41H文本区宽度（字节数/行）10低字节高字节42H图形区首址11字节数00H43H图形区宽度（字节数/行）文本区和图形区首地址对应显示屏左上角字符位或字节位，修改该地址可以产生卷动效果。D1，D2 分别为该地址的低位和高位字节。文本区宽度（字节数/行）设置和图形区宽度（字节数/行）设置用于调整使用的有效显示窗口宽度，表示每行可有效显示的字符数或字节数。T6963C 硬件设置的显示窗口宽度是指所允许的最大有效显示窗口宽度。需说明的是当硬件设置68 字体时，图形显示区单元的低6 位有效，对应显示屏上61 显示位。方式设置，指令格式为：表1.21 方式设置指令格式00100N2N1N0N3：字符发生器选择位，N31 为CGRAM，字符代码为00HFFH。N30 为CGRAM，由于CGRAM 字符代码为此00H7FH，因此选用80FFH 字符代码时，自动选择CGRAM。N2N0：合成显示方式控制位，其组合功能如下表：表1.22 合成显示方式控制位N2N0功能N2N1N0合成 方 式000逻辑 “或” 合成001逻辑 “异或” 合成011逻辑 “与” 合成100文本特征当设置文本方式和图形方式均打开时，上述合成显示方式设置才有效。其中的文本特征方式是指将图形区改为文本特征区，该区大小与文本区相同，每个字节作为对应的文本区的每个字符显示的特征，包括字符显示与不显示、字符闪烁及字符的“负向”显示。通过这种字符方式，T6963C 可以控制每个字符的文本特征。文本特征区内，字符的文本特征码由一个字节的低四位组成，即：表1.23 字符的文本特征码D7D6D5D4D3D2D1D0*d3d2d1d0d3：闪烁控制位，d31 为闪烁，d30 为不闪烁，d2d0的组合如下：表1.24 d2d0的组合功能d2d1d0显示 效 果000正向 显 示101负向 显 示011禁止显示，空白显示开关，指令格式如下：表1.25 显示开关的指令格式1001N3N2N1N0N0：1/0，光标闪烁启用/禁止N1：1/0，光标显示启用/禁止N2：1/0，文本显示启用/禁止N3：1/0，图形显示启用/禁止光标形状选择，指令格式如下：表1.26 光标形状选择的指令格式10110N2N1N0光标形状为8 点（列）N 行，N 的值为07H，由N2-N0 确定。数据自动读/写方式设置：表1.27 数据自动读/写方式设置101100N1N0该指令执行后，MPU 可以连续地读/写显示缓冲区RAM 的数据，每读/写一次，地址指针自动增1。自动读/写结束后，必须写入自动结束命令以使T6963C 退出自动读/写状态，开始接受其它指令。N1，N0 组合功能如下：表1.28 N1，N0 组合功能N1N0指令代码功能00B0H自动写设置01B1H自动读设置1*B2H/B3H自动读/写结束数据一次读/写方式，指令格式如下：表1.29 数据一次读/写方式下的指令格式 D111000N2N1N0D1 N2 N1 N0 指令代码 功 能数据 0 0 0 C0H 数据写，地址加1 0 0 1 C1H 数据读，地址加1数据 0 1 0 C2H 数据写，地址减1 0 1 1 C3H 数据读，地址减1数据 1 0 0 C4H 数据写，地址不变 1 0 1 C5H 数据读，地址不变屏读，指令格式为：表1.30 屏读的指令格式11100000该指令将当前由地址指针指向的某一位置上的显示状态（81 点阵）作为一个字节的数据送到T6963C 的数据栈内，等待MPU 的读取，该数据是文本数据与图形数据在该位置上的逻辑合成值。地址指针应在图形区内设置。屏拷贝，指令代码为：表1.31 屏拷贝指令代码11101000该指令将当前地址指针（图形区内）指向的位置开始的一行显示状态拷贝到相对应的图形显示区的一组单元内，该指令不能用于文本特征方式或双屏结构液晶显示屏的应用上。位操作：表1.32 位操作1111N3N2N1N0该指令可将显示缓冲区某单元的某一位清零或置1，该单元地址由当前地址指针提供。N31 置1，N30 清零。N2N0：操作位对应单元的D0D7 位。1.5 TPUP-40A芯片简介TPUP-40A138是一种微型智能点阵式打印机，它内部采用了单片机控制，具有2KB的控打程序， 打印命令丰富，明令代码为单字节，格式简单。因此TPUP-40A即可通过并行接口芯片与单片机相连接，也可以直接与单片机连接。图1.7 引脚图各引脚说明：:单项数据线，由计算机输入打印机STB：数据选通信号，信号在上升沿时，数据线上的8位数据通过打印机读入机内锁存BUSY：打印机的“忙”状态信号。该信号为高电平时表示打印机忙于处理打印数据，此时主机不得不向打印机送入新的数据字节ACK：打印机的应答信号。该信号为低电平时表示打印机已经取走了数据线上的数据ERR：“出错”信号。当打印机的命令格式错误时，打印机立即打印输出一行错误信息，在打印出错误信息之前，该信号线输出一个宽度为30ms的负脉冲。不同命令，数据不同TPUP-40A中全部字符代码为01H0FH，其中0DH为回车键代码，它也是结束命令代码，但是除了命令代码06H必须使用0DH来结束外，其他命令不可用。TPUP-40A的控制打印机由一个命令字节和若干个参数字节组成，格式如下：表1.33 命令代码命令代码功能01H02H字符、图符增宽03H字符、图符增高04H字符、图符增大05H更换行间距06H用户自定义字符点阵07H换吗08H水平跳区09H垂直跳区0AH空格后回车换行0BH回车换行0CH重复打印同一字符命令0DH打印位点阵图命令CC，其中CC为代码字节01H0FH，为n个参数字节，n=0255。表1.34 命令代码低字节高字节0123456789ABCDEF2！“#$%（）*+，-。/30123456789：；?4ABCDEFGHIJKLMNO5PQRSTUVWXYZ6abcdefghijklmno7pqrstuvwxyz1.6 AD574简介AD574115是美国模拟数字公司（Analog）推出的单片高速12位逐次比较型A/D转换器，内置双极性电路构成的混合集成转换显片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只需外接少量的阻容件即可构成一个完整的A/D转换器。1.6.1 AD574主要功能特性分辨率：12位非线性误差：小于1/2LBS或1LBS 转换速率：25us 模拟电压输入范围：010V和020V，05V和010V两档四种电源电压：15V和5V 数据输出格式：12位/8位芯片工作模式：全速工作模式和单一工作模式1.6.2 AD574A的引脚说明图1.8 AD574引脚图1.6.3 AD574的引脚说明+V：+5V电源输入端12/：数据模式选择端，通过此引脚可选择数据总线是12位或8位输出。：片选端 ：字节地址短周期控制端。与端用来控制启动转换的方式和数据输出格式。须注意的是，端TTL电平不能直接+5V或0V连接R/ 读转换数据控制端 CE：使能端V+：正电源输入端，输入+15V电源REFOUT： 10V基准电源电压输出端。AGND：模拟地端REF IN：基准电源电压输入端。V-：负电源输入端，输入-15V电源V+：正电源输入端，输入+15V电源10V IN：10V量程模拟电压输入端20V IN：20V量程模拟电压输入端DGND：数字地端：12条数据总线。通过这12条数据总线向外输出A/D转换数据STS：工作状态指示信号端，当STS=1时，表示转换器正处于转换状态，当STS=0时，声明A/D转换结束，通过此信号可以判别A/D转换器的工作状态，作为单片机的中断或查询信号之用AD574A的CE、12/、R/和A0对其工作状态的控制过程：在CE=1、=0同时满足时，AD574A才会正常工作，在AD574处于工作状态时，当=0时A/D转换，当=1是进行数据读出。和A0端用来控制启动转换的方式和数据输出格式。A0-0时，启动的是按完整12位数据方式进行的。当A0=1时，按8位A/D转换方式进行。当=1，也即当AD574A处于数据状态时，A0和控制数据输出状态的格式。当=1时，数据以12位并行输出，当=0时，数据以8位分两次输出。而当A0=0时，输出转换数据的高8位，A0=1时输出A/D转换数据的低4位，这四位占一个字节的高半字节，低半字节补零。其控制逻辑真值表见表1.35。表1.35 AD574控制终端标志意义CER/12/A0工作状态0禁止1禁止0000启动12位转换0001启动8位转换001接+5V12位并行输出有效001接0V0高8位并行输出有效001接0V1低4位并行输出有效AD574A的工作模式：以上我们所述的是AD574A的全控状态，如果需AD574A工作于单一模式，只需将CE、12/端接至+5V电源端，和A0接至0V，仅用R/端来控制A/D转换的启动和数据输出。当R/=0时，启动A/D转换器，经25us后STS=1，表明A/D转换结束，此时将R/置1，即可从数据端读取数据。2 硬件部分设计2.1 模拟屏设计2.1.1 主接线模拟为了便于观察模拟屏的接线，用+5V的弱电源代替强电系统，在+5V的线路上用发光二极管与地连接，构成可以观察通短状态的电路4（如图2.1所示）图2.1 主接线模拟2.1.2 刀开关模拟图2.2 刀开关模拟隔离开关是手动操作。当合闸时，在电阻R上有压降，端口呈高电平状态“1”，表示开关合上；当分闸时，与单片机相连接的端口呈低电平状态“0”。单片机可通过查询方式，判断开关分合状态。由于手动操作难免有抖动，因此在单片机前加入削抖电路，消除外部干扰，电路图如下：图2.3 削抖电路2.1.3 断路器模拟设计采用三极管模拟断路器，当三极管基极得电，则导通，表示断路器合闸，并通过光电转换反映至输出端。对三极管基极电压的控制则有单片机扩展接口引出，通过光电隔离送到基极8。模拟电路如图2.4图2.4 断路器模拟电路2.2 硬件的连接设计2.2.1 前向通道的分配前向通道主要包括电压电流采样前向通道，开关输入通道5。电压电流前向通道（如图）：图2.5 电压电流前向通道采样通道由四个部分组成：低通滤波、电压电流变换、多路转换和A/D转换。低通滤波采用型模拟低通滤波电路，该电路能有效抑制从电网侵入的外部高频干扰，能让50Hz的工频几乎毫无衰减的通过，而滤去高于50Hz的高次谐波，其频率特性方程为： （2.1）本次设计所使用的电压电流变换器是由西莱姆公司生产的线形变幻器件，具有多种规格，多种等级，而且输入输出绝缘的一款变换器，具有良好的线形关系，同时也起到隔离作用。多路转换开关AD7506是16选1的模拟多路转换开关，转移速度达ns级，因此能满足微机的采样要求，且线性也比较好。AD574，如图2.6，A/D转换器输出12位分别至CPU扩展接口8155的PA口，高8位按PA0PA7,低4位与高8位并联，接至8155的PA4PA7。由PC1口控制输出，PC0口控制启动转换，SET标志接CPU INT1，采用中断查询方式，片选端接低电平，使AD574处于工作状态，采用单极性输入方式，在基准电源上加-5V的电源，使输出：当输入为-5V时，输出为000H，输入为+5V时输出为FFFH，多路转换开关由P8