基于89c51单片机的干式变压器温控系统设计

1/6基于89C51单片机的干式变压器温控系统设计摘要本文介绍了89C51单片机温控系统的电路设计、软件的设计以及其主要功能,展现出了它较于其它温控系统的优越性。关键词单片机温控系统程序存储器温度传感器转换显示电路随着科技在不断的进步,在电力方面对于精准的温度监测也是刻不容缓。下面就关于89C51单片机温控系统的开发做出了一些探讨。1、系统主要功能随时可以对传感器电缆进行断线测量,并用指示灯给出提示巡回检测变压器绕组的温度,实时显示当前所测绕组的温度值根据设定的门槛温度值进行判断,驱动显示电路、断电器及其报警装置进行相应的动作对门槛温度值进行重新设定。、系统硬件电路设计系统主要有温度传感器、显示电路、控制电路、声音报警电路、键盘及通讯电路6大部分组成。1主机电路特性及其在系统中的应用ATMEL公司的AT89C51单片机是一个功能强大的微型计2/6算机,它为许多单片机控制系统提1个极度灵敏并且有效的解决问题方法。最典型特点是片内4K字节的FLASH,可作为片内可重复编程的程序存储器。它具有以下特点片内含128B的RAM数据存储器4个8位并行I/O端口2个16位定时器/计数器6个中断源唤醒时间短开发环境方便、高效,程序调试方便,在开发过程中易进行程序的修改且与MCS51兼容。在该系统中,模拟转换器选用外围设备TLC2543,将其温度测量值转换为数字信号。干式变压器的温度即三相绕组的温度,因此,用1路PT100来测量变压器运行的环境温度,故选定3个序列通道A1,A2,A3,作为3路模拟信号的模数转换通道。LOCALHOST转换模式为序列通道重复转换模式。以主时钟作为采样时钟,采样信号的输入来自于采样定时器。基准电压选为内部基准电压5V。2温度传感器准确地测温是控温的前提,在这套系统中对变压器绕组温度的测量采用温度传感器是一种新型的电流传感器,化学性能稳定,抗氧化能力强,灵敏度较高,在200600温度范围内输入电流与热力学温度成正比干式变压器的工作范围为0200,适应了变压器温度测控系统的要求。铂热电阻与温度之间的关系近似线性关系。PT100的输出为电流型输出。电流转换为电压,采用如图1所示的电路。3/63键盘接口电路的设计按照工艺要求以及节省空间的原则,设计了13独立式键盘,利用89C51的P1口来实现。大体原理89C51扫描这3位,如果哪位电平由高变低,表示和该位相连的键被按下。确定后,单片机将按程序设定执行相应的功能。在独立式按键的电路中,各按键开关均采用了上拉电阻,上拉电阻为10K,这是为了保证在按键断开时,各I/O接口线有确定的高电平。通过键盘操作,可以实现对温度门槛值T1,T2,T3和T4的设定。还有两个功能键,分别命名为修改和定位。修改键是用来对系统的门槛值进行修改,定位键用来确定输入数值是门槛温度值的哪一位。系统定时对键盘进行扫描,若检测出修改键被按一下,则表明对温度T1进行了重新的设定。我们根据实际情况,把门槛温度值T1,T2,T3和T4分别设定为80,100,130和150。4显示电路的设计在人机界面上显示电路主要由3个部分组成设计相指示灯先是电路、信号指示灯电路以及四位数码管温度电路。相指示灯的功能是用来指示传感器电缆断线所在的相。信号指示灯电路的作用当系统测出变压器任意1相绕组温度超过其温度门槛值时,将点亮相应的信号指示灯绿色信号4/6灯表示该相温度高于风机启动温度T2,黄色信号灯表示其温度值高于超温报警设定温度值T3,红色信号灯表示温度高于变压器绕组允许的最高温度设定值T4。温度显示系统能够定时对变压器三相的实时温度值进行巡回显示,每1相温度值持续显示的时间为5S,四位七段数码管显示系统,第1位用于相显示,其他3位用于温度数据显示十进制表示。5风机启动控制电路在该监控系统中,有3组风机可以实现对变压器绕组的降温。拖动电机及功率公有2组,A相和C相分别与零线构成220V供电,每相可带3个单相风机,最大功率500W。两相供电可带6个风机,最大拖动功率个单相风机由接线端A,B,C输出,可带6个小风机,最大拖动功率为1000W。6报警电路的设计为引起现场工作人员对异常信息的注意,该监控装置提供了声音报警功能,报警电路通过I/O口输出信号,经NPN型三极管来驱动蜂鸣器进行报警,它主要有超温和超高温闸报警2种,其区别在于报警时间的长短不同。7与上微机的通讯在单片机和PC之间传送数据及接口问题,因为PC机采用的是RS232电平,而单片机采用TTL电平。EIARS232是用正负电压来表示逻辑状态,TTL以高低电平表述逻辑状5/6态,为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接,必须在EIARS232和TTL电路之间进行电平和逻辑关系的转换。因此采用MAXUM公司的MAX232作为串行口与RS232串行通讯之间的联络器件。、软件的设计1系统主程序的设计主要流程图如图2所示。2定时器中断服务程序首先,定时采样3个通道的温度值,为防止其应用场合受尖脉冲干扰的影响,对温度采样值利用数字中值滤波技术,即对每1绕组的温度和环境温度连续采样15次,15次的采样时间共计15S。然后去掉最高、最低的5次采样温度值,余下求平均,便可得到要显示的变压器绕组的实际温度值和环境温度值。然后,取其变压器绕组温度与环境温度的相对值进行比较,每当定时器产生中断时,对键盘进行扫描,看是否对们门槛温度值进行修改。调用实温度处理子程序,判断实时温度所在的工作范围,将其结果一方面送输出通道包括显示系统、报警系统和执行系统,另一方面与上微机进行通讯。在软件设计方面,为确保单片机连续工作,启用WATCHDOG避免软件出现死循环、出现“跑飞”现象,实现系统对变压器温度的控制功能。6/6、结论虽然曾经出现过多种类型的干式变压器温控系统,但一般都为纯电子器件构成的温控系统。89C51单片机与线性度较好的温度传感器PT100有机的结合起来,是干式变压器温度控制系统的一个突破,这套系统的特点就是结构简单,所需电子器件少,从而降低了系统的整体成本,该系统可满足电力系统对于干式变压器运行安全性的要求,且功耗低,使用方便,具有十分广泛的应用