1、变电所 10KV 母线继电保护系统设计DESIGN OF RELAY PROTECTION SYSTEM OF10KV QENERATRIX STATION摘要变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。本设计首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向
2、来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110kV，10kV 以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了 110kV 架空线、 10kV 母线、高压隔离开关、高压开关柜、无功补偿装置等电气主设备的选型与校验。最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，做出 10kv 母线继电保护设计和整定并实现微机监控。关键词：电力系统，短路电流，继电保护IIIIIDESIGN OF RELAY PROTECTION SYSTEM OF10KV QENERATRIX STATIONABSTRACTSubstation is an
3、important part of the power system, which directly affect the entire power system security and economic operation of power plants and users to link the middle part, play a role in transformation and distribution of electricity. Main Electrical wiring is a major part of power plant substation, electr
4、ical main wiring a direct bearing on the formulation of the plant (the) selection of electrical equipment, power distribution equipment layout, relay protection and automatic device established that it is part of the electrical substation investment in the size of the decisive factor.The design of t
5、he first book based on the task to the system and all load and line parameters, analysis of load trends. From the load growth illustrates the need for Jian Zhan, and then to the summary of the proposed substation and the outlet direction of consideration and analysis of information through the load,
6、 security, economic and reliability considerations, determine the 110kV, 10kV and the station main electricity cable, and then through the load calculation to determine the scope and power of the main transformer station number, size and model, but also identified the 110kV overhead lines, 10kV bus,
7、 high-voltage isolation switch, high voltage switchboard, reactive power compensation devices, electrical Main Equipment Selection and validation. Finally, based on the maximum continuous operating current and short-circuit calculation results, and make 10kv bus relay protection design and setting a
8、nd achieving computer monitor.KEYWORDS: power system, short-circuit current, relay protectioni目录摘要 .IABSTRACT II1、绪论.11.1 概述11.2 选题意义11.3 国内外发展 10KV 供电概况 .11.4 课题拟采用的方案和技术路线.22、设计任务及原始资料.32.1 设计任务32.2 原始资料32.设计要求32.2.2 煤矿电气设备组成32.2.3 设计依据.33、变电所一次设备的选型.63.1 补偿电容器选择63.2 主变压器的选择63.3 110kv 高压架空线的选择.73.
9、3.1 架空线截面积的选择73.3.2 架空线的校验73.4 短路电流计算83.4.1 短路电流的计算目的83.4.2 短路电流的计算公式（标幺值计算方法）83.4.3 各母线短路电流列表93.5110kv 侧设备选型93.5.1 隔离开关的选择103.5.2 断路器的选择103.6 10kv 母线选型与校验.103.6.1 10kv 母线截面积的选择.103.7 10kv 侧设备选型.113.7.1 母联断路器的选择113.7.2 母联隔离开关的选择114、10kv 母线继电保护114.1 母线的完全差动保护124.1.1 主保护的保护装置及整定计算124.1.2 整定计算124.2 电流速
10、断保护134.2.1 速断电流的整定134.2.2 电流速断保护灵敏度检验135、10KV 母线微机保护装置的设计 145.1 微机保护概述14ii5.2 设计 10KV 母线微机保护系统要求 155.3 微机保护硬件电路设计165.3.1 83C552 简介 .165.3.2 定时器 T2 介绍 195.3.3 定时器 T2 控制寄存器 TM2CON.195.3.4 输入捕捉逻辑.195.3.5 中断标志寄存器 TM2IR205.3.6 中断优先级寄存器 IP1205.3.7 中断允许寄存器 IEN1.205.3.8 串行口的工作方式.215.3.9 模拟输入电路.225.3.10 A/D
11、转换 235.3.11 83C552 中断系统 245.4 微机保护硬件电路设计.255.4.1 微机保护硬件设计思路.265.4.2 远端设备的硬件电路.275.4.2.1 模拟电压输入形成电路275.4.2.2 相位差检测电路.285.4.2.3 声光报警电路.305.4.2.4 继电器输出电路.305.4.2.5 键盘电路.315.4.2.6 显示电路.325.4.2.7 +15v 和 +5v 直流电源电路 .345.4.2.8 时钟电路.345.6.2.9 复位电路.355.5 系统软件电路设计.355.5.1 片内 RAM 区分配表 .355.5.2 主程序流程图375.5.3 键盘
12、子程序.375.5.4 显示子程序.386、结论.40参考文献.41谢辞.4211、绪论1.1 概述电力工业是国民经济的一项基础工业和国民经济发展的先行工业，它是一种将煤、石油、天然气、水能、核能、风能等一次能源转换成电能这个二次能源的工业，它为国民经济的其他各部门快速、稳定发展提供足够的动力，其发展水平是反映国家经济发展水平的重要标志。由于电能在工业及国民经济的重要性，电能的输送和分配是电能应用于这些领域不可缺少的组成部分。所以输送和分配电能是十分重要的一环。变电站使电厂或上级电站经过调整后的电能书送给下级负荷，是电能输送的核心部分。其功能运行情况、容量大小直接影响下级负荷的供电，进而影响工
13、业生产及生活用电。若变电站系统中某一环节发生故障，系统保护环节将动作。可能造成停电等事故，给生产生活带来很大不利。因此，变电站在整个电力系统中对于保护供电的可靠性、灵敏性等指标十分重要。1.2 选题意义变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。这就要求变电所的一次部分经济合理，二次部分安全可靠，只有这样变电所才能正常的运行工作，为国民经济服务。变电站是汇集电源、升降电压和分配电力场所，是联系发电厂和用户的中间环节。变电站有升压变电站和降压变电站两大类。升压变电站通常是发电厂升压站部分，紧靠发电厂。将压变电站通常远离发电厂而靠近负荷中心。这里所设计得就是 110KV 降压变电
14、站。它通常有高压配电室、变压器室、低压配电室等组成。变电站内的高压配电室、变压器室、低压配电室等都装设有各种保护装置，这些保护装置是根据下级负荷地短路、最大负荷等情况来整定配置的，因此，在发生类似故障是可根据具体情况由系统自动做出判断应跳闸保护，并且，现在的跳闸保护整定时间已经很短，在故障解除后，系统内的自动重合闸装置会迅速和闸恢复供电。这对于保护下级各负荷是十分有利的。这样不仅保护了各负荷设备的安全利于延长是使用寿命，降低设备投资，而且提高了供电的可靠性，这对于提高工农业生产效率是十分有效的。工业产品的效率提高也就意味着产品成本的降低，市场竞争力增大，进而可以使企业效益提高，为国民经济的发展
15、做出更大的贡献。生活用电等领域的供电可靠性，可以提高人民生活质量，改善生活条件等。可见，变电站的设计是工业效率提高及国民经济发展的必然条件。1.3 国内外发展 10KV 供电概况2从 20 世纪 70 年代开始，国内外矿井对 10kV 井下供电做出了大量的实验和研究工作，并在部分矿井采用 10kV 供电至今已安全运行 30 余年，获得了良好的经济效益。随着煤炭工业现代化的发展和煤矿井型的日趋增大，井下综合机械化采煤工作面的用电负荷达数千瓦，全矿井的用电负荷达数万千瓦，为了满足井下用电的需要，保证井下供电系统的经济合理运行，传统的 6kV 电压下井已不能满足需要，目前我国执行1983 年的全国供
16、用电规则中，规定高#K-供电电压国家标准，额定为 10kV、35kV等，并规定除发电厂直配电压可采用 3kV、6kV 以外，其它等级电压应逐步过渡到上述额定电压，6kV 这一级电压国家已列为淘汰电压等级。根据国际电工委员会 IEC 标准3837 规定 10kV 公共配电电压，即作为电力系统向用户供电的标准电压。由于本矿发展的需要电力供不应求的情况下，为了适应潘北矿的发展要在本地区建设 110kV 变电站。变电所是电力系统组成的一个重要环节，是电力网中线路的重要连接部分，其作用是变换电压、汇集和分配电能。变配电站能否正常运行关系到电力系统的稳定和安全，因此对变电所进行监控和保护具有十分重要的意义
17、。变电所微机监控技术是利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术与电力设备相结合，将配电网在正常及事故情况下的监测、控制、计量和供电部门的工作管理有机地融合在一起。改进供电质量，力求供电最为安全、可靠、方便、灵活，经济性好，变配电管理更为有效，从而改善供电质量，提高服务水平，减少运行费用。1.4 课题拟采用的方案和技术路线母线在变电所中起着汇集、分配和传送电能的作用对于矿用变电所母线的运行直接决定着矿内各种电气设备的稳定运行，为了保证给潘北矿各设备正常供电本文主要对矿用 10kv 母线进行继电保护设计并实现微机监控。本文正是模拟潘北矿进行了变配电选型设计和采用单片机进行了微机保护系统的设计。
18、对于矿上供电大多属于一级负荷，所以我们用双电源双回路供电，这样就保证了供电的可靠性。选用了两台变压器，用暗备用方式，每台的额定容量为计算负荷的 0.8 倍。这样即使有一台变压器出现故障，另一台变压器也可以满足正常运行。主变采用电容器并联补偿，提高功率因数，这样可以满足大于 0.9 的要求。每台主变的二次侧引出两回条 10KV 主井电缆，进行同时供电。在二次侧我们采用了继电保护和微机保护两种方式。在继电保护装置中我们用电流互感器、电压互感器及相应测量保护装置组成进线测量保护装置，同时还应用了断路器控制回路、断路器信号回路和辅助回路等。在微机保护部分，我们采用的是83C552 芯片实现的，将电气模
19、拟信号进行采样、量化、编码，从而转换成数字信号，这就是 A/D 转换。经过计算机处理的数字信号在经过 D/A 变换转换成模拟信号通过成传感器表现出来，实现对整个系统的保护。32、设计任务及原始资料2.1 设计任务为潘北煤矿做变电所一次接线选型和校验以及 10kv 母线继电保护设计并实现微机监控，保证变电所和供配电设备的安全运行。2.2 原始资料2.设计要求根据所提供的数据对变电所进行总体的硬件设计，主要包括：架空线路、主变压器、10kv 母线、110kv 侧隔离开关、接地刀闸、高压开关柜等电气设备的选择与校验。对10kv 母线进行继电保护整定计算和微机保护装置的设计，使系统安全运行。2.2.2
20、 煤矿电气设备组成110kv 高压输电线、断路器、隔离开关、接地刀闸、主变压器、电流互感器、电压互感器、10kv 母线、高压开关柜等。2.2.3 设计依据负荷分析:一级负荷：中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏，且难以挽回，带来极大的政治、经济损失者属于一级负荷。一级负荷要求有两个独立电源供电。二级负荷：中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才能修复或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷。二级负荷应由两回线供电。但当两回线路有困难时（如边远地区） ，允许有一回专用架空线路供电。三级负荷：不属于一级和二级的一般电力负荷。三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线
21、路供电。本设计中煤矿变电所负责向潘北煤矿供电，煤矿大部分是井下作业，例如：煤矿工人从矿井中的进出等等，若煤矿变一旦停电就可能造成人身死亡，所以应属一级负荷。4表2-1潘北矿变电所原负荷表Sj （kva ）4222.2 5850 2473.3 1833.3 1600 1866.6 8533.3 6857.1 33235.9Qj （kvar） 1824 4668.3-1068.5-792 1056 1232 5632 4896 17447.8使用容量Pj（kw）3800 3510 2226 1650 1200 1400 6400 4800 24986tan 0.48 1.33 -0.48 -0.4
22、8 0.88 0.88 0.88 1.02Cos 0.9 0.6 -0.9 -0.9 0.75 0.75 0.75 0.7需用系数 （Ox） 0.95 0.9 0.742 0.75 0.75 0.7 0.8 0.8工作容量(KVA)4000 3900 3000 2200 1600 2000 8000 6000设备容量总容量 (KVA) 4000 3900 6000 2750 3200 2000总台数 /工作 台数 1/1 2/2 2/1 5/4 4/2额定容量 (KVA)40001700/22003000 550 800高压电动机型式 同步 直流 同步 同步 异步电压 （KV） 10 10 1
23、0 10 10 10 0.38 10设备负 荷名称主井提升机 副井提升机通风机 压风机 瓦斯泵制冷降温系统 地面低压负荷 井下高压负荷 变电所总计顺 序 1 2 3 4 5 6 7 8 95根据公式： Pj= OxPeQj= PjtanSj= Pj/ Cos其中 Pj、Qj、 Sj 分别为该用电设备组的有功、无功和视在功率；Pe该用电设备组的设备容量总和(KW)；Ox需用系数；tan与运行功率因数角相对应的正切角；分别计算出各设备的有功和无功功率及视在功率的计算值填入表 2-1。63、变电所一次设备的选型为了保证电气设备运行可靠并在通过最大可能的短路电流时不致受到严重损坏，除了应根据设备的额定
24、电压，额定电流，额定断流容量等进行选择之外，有时还需要根据短路电流所产生的动稳定效应和热稳定效应进行校验。本设计的高压设备包括高压一次系统中的主变压器、架空线、补偿电容器、各个车间变压器、以及高压开关（包括高压断路器、高压隔离开关、高压互感器及继电器）等，并对以上各设备和开关进行选择校验。高压电气设备的选择原则：1，电压原则： Un系2，电流原则： Ijs3，动稳原则： maxchi4，热稳原则： 2tjI3.1 补偿电容器选择由于本设计中上级供电部门要求 Cos0.9 而全矿自然功率因数：Cos=Pj/Sj =24986/.9=0.75110KV 满足电晕要求。3).按电压损失校验查表得 L
25、GJ-240 导线的单位长度电阻和电抗为：0R.1320X.369线路总的电压损失为： = (PR+QX)/Un = 55.5VU电压损失百分比为： % = /Un = 0.0005 =6.252tI8102I（ 3） imat610满足热稳定要求。3.5.2 断路器的选择根据电压等级查相关手册选择型号为 SN9-10/600 的少油断路器。1)动稳定校验=6.3KAiNK(3)sh满足动稳定要求。2)热稳定校验t=7.8 =6.252tI8102I（ 3） imat610满足热稳定要求。3.6 10kv 母线选型与校验因为 10kv 出线有一级负荷，供电可靠性要求较高，同时负荷采用双回线供电
26、，所以为了满足供电的可靠性和灵活性，选择单母线分段的接线形式。3.6.1 10kv 母线截面积的选择1).按经济电流密度选择导线截面积线路在工作时的最大工作电流： Ig= Sj/(3Un)2649./(310.5)=43.A该变电所所带负荷为一级负荷，全年不间断供电其最大负荷年利用小时 Tmax=8760h由于选择裸铝导线所以其经济电流密度 J=1.2A/ ，所以导线的经济截面面积：2mS = Ig / J = 1453.3/1.2=1211 2查电力工程设计手册，选用型号为 TMY-2（808）其截面积为 2（808）=1280的矩形母线。2m按导线平放，其 =1946A, =1.27, 计
27、及温度修正alIfK= =0.966K(70-28)/511=0.9661946=1880AKalI显然，Ig =1453.3A 满足动稳定要求。al3).热稳定校验= = 83minA(3)Iimat/C2可知选取导线的截面积 A in综上选取型号为 TMY-2（808 ）的矩形铜母线。3.7 10kv 侧设备选型3.7.1 母联断路器的选择根据电压等级查相关手册选择型号为 SN3-10 的少油断路器。1)动稳定校验=23.4KAiNK(3)sh满足动稳定要求。2)热稳定校验t=1.9 =1.62tI9102I（ 3） imat810满足热稳定要求。3.7.2 母联隔离开关的选择根据电压等级
28、查表选择型号为 GN-10 的隔离开关。1)动稳定校验=80KA =23.4KAmaxi(3)ish满足动稳定要求。2)热稳定校验t=9.61 =6.252tI6102I（ 3） imat610满足热稳定要求。124、10kv 母线继电保护电力系统中发生短路故障是不可避免的，伴随着短路，出现电流增大、电压降低，从而导致设备损坏、绝缘破坏、断电和稳定破坏，甚至使整个系统瘫痪。此外，由于电力线路发生短路还会使得电力出现不正常运行情况，如：过负荷、频率降低、过电压等。因此我们需要对电力线路进行保护，继电保护是电力系统的重要组成部分，继电保护对保证系统安全运行、保证电能质量、防止故障的扩大和事故的发生
29、，都有极其重要的作用。本设计课题中 10kv 母线承担着为潘北矿所有用电设备分配传输电能的作用，在整个矿的安全生产、生活中起着至关重要的作用。母线运行是否安全可靠，将直接影响整个矿工作的可靠性,在变电所的母线上发生故障时，甚至会破坏整个系统的稳定使故障进一步扩大，所以为本变电所 10kv 母线设计继电保护保护用来清除和缩小故障造成的后果，是十分必要的。4.1 母线的完全差动保护由于 10kv 母线采用单母线分段的接线方式，所以母线的主保护选择母线的完全差动保护。4.1.1 主保护的保护装置及整定计算1)电流互感器的选择母线完全差动保护中需要将母线的连接元件都包括在差动回路中，需在母线的所有连接
30、元件上装设具有相同变比和特性的 CT，所以以母线连接元件中负载最大的支路来选择电流互感器。一次侧： 1NI=6857/(03)95.A计算电流互感器变比： /7.8iK所以选择变比 型号为 LA-10 的电流互感器。l/12动稳定校验=90KA =23.4KAmaxi(3)ish满足动稳定要求。热稳定校验t=2.5 =6.252tI9102I（ 3） imat610满足热稳定要求。2）电流继电器的选择选择型号为 BCD-9 的母线差动继电器，动作整定范围： 210A。134.1.2 整定计算躲外部短路可能产生的最大不平衡电流 dzkbpmax6IKIA电流互感器二次回路开路时不误动dzkfax
31、3.92取较大者为整定值。 imdin/15./6.72dzI满足灵敏度要求。4.2 电流速断保护装设电流速断保护采用 GL15 型继电器的电流速断装置来实现。4.2.1 速断电流的整定 (3)max21.7kkIIAmax/12qbrelwkiKIKoplre速断电流倍数整定为: /127/5.8qbopI满足要求。4.2.2 电流速断保护灵敏度检验 3min1/0/784=2.9pkopSI大于 2 满足灵敏度要求。145、10KV 母线微机保护装置的设计5.1 微机保护概述继电保护的发展与世界工业技术的发展息息相关。随着技术的不断更新继电保护也从最早的直接作用于断路器的电磁型电流继电器、
32、半导体晶体管继电保护装置和集成电路继电保护装置发展到现在的主流保护微机继电保护装置。微机保护主要由硬件和软件两大部分构成。微机保护的硬件系统包括以下三部分：1）数据采集系统（或称模拟量输入系统）：包括电压形成、采样保持、多路开关及数模转换。2）微型机（或微处理器）主系统：包括微处理器、程序存储器（ROM） 、数据存储器（RAM） 、定时器、并串接口等。3）开关量输入输出系统：由微型机的并行接口、光电隔离器件及有触点的中间继电器等组成。完成保护需要的外部触点接入、出口跳闸、人机对话等功能。软件主要指用汇编语言编写的计算机初始化程序、针对保护原理而设计的测量和判断故障的程序、数字滤波程序、计算机硬
33、件和软件的自检程序等。微机保护主要具有以下优点：1）微机保护除了具有保护功能外，同时还兼有故障滤波、故障测距或重合闸等功能。2）微机保护可以通过软件设计而改变保护整定值和特性以适应电力系统运行方式变化的需要。有时还可以增加现有硬件的功能而改变保护的性能，并能与计算机交换信息。3）微机保护由于具有自动检测和自诊断能力，能自动检测处硬件的故障和对输入数据进行校错，使检测监视变得容易，从而使保护可靠性大大提高。同时，由于它的硬件和软件的测试是自动进行的，所以不存在大量的调试工作。4）由于微机保护同时能具有保护、测距和滤波等多种功能；并且它的体积小、耗电量少、维护工作量小，微处理器的价格也在逐渐下降，
34、这使得用户的投资成本降低。同时微机保护也存在一些问题：1）对硬件和软件的可靠性要求比较高，且硬件很容易过时。2）它与传统的保护有根本性的区别。传统的保护装置每个构成部分都是由硬件构成，保护的接线和整个动作过程直观容易理解，使用者岁装置的动作原理、接线及维护比较容易掌握；而微机保护的软件只有专门的设计人员才能改写和调试，使用者难以掌握它的操作和维护过程。155.2 设计 10KV 母线微机保护系统要求1）系统的继电保护按被保护的电力设备单元分别独立设置，直接由相关的电流互感器和电压互感器输入电器量，然后由触点输出，直接操作相应断路器的跳闸线圈。2）保护装置设有通信接口。接受监控系统查询，向系统传
35、送事件报告，向系统传送自检报告，修改时钟及与监控系统对时，修改保护定值，接受监控系统投退命令，接受监控系统查询定植并送出定植。3）为避免不必要的硬件重复，以提高整个系统的可靠性和降低造价，可以配置其他一些功能。4）存储各种保护整定植功能，对保护整定值的检查与修改要直观、方便、可靠。考虑到无人值班的要求，通过当地监控系统和远方调度，修改保护整定值。当地显示与远处观察和授权修改保护整定值。5）自检、自闭锁、和恢复功能。6）实时数据采集与处理，包括模拟量、状态量。 电力系统模拟输入量电压形成ALF S/H 多路转换开关A/DRAM电压形成ALF S/H定时器并行接口并行接口并行接口E2PROM并行接
36、口CPU光电隔离电路出口电路输入信号处理系统数据总线计算机系统开关量输入系统开关输入打印机开关量输出图 51 微机保护硬件框图16由于实际要求本设计应达到以下要求：1)完成对模拟量的采集和开关量的检测。2)能够通过通信接口将运行状态和数据发送给主站，并能接受主机发出的命令，并进行相应的参数设置或控制。鉴于上述考虑，本设计采用的单片机选 83C552，由于其完善的功能等优点，这样，就能使系统的设计简单化，操作尽量简便。远端设备（83C552）单片机安装在变电所内，每台安装一台，采用相同方式编程，通过地址选择器选择其中一路进行处理。5.3 微机保护硬件电路设计5.3.1 83C552 简介80C5
37、52 系列单片机是以堪称 8 位工业标准微控制器的 INTEL8051 为基础发展起来的加强型产品，其中最具代表性的便是 8XC552。它已被成功应用于仪器仪表、工业控制以及汽车发动机和传送控制等广阔的领域中。下面就重点介绍一下 8XC552 单片机的组成结构、配置和本设计中的应用。结构概述：8XC552 单片 8 位微控制器以先进的 CMOS 工艺制成，为 80C51 微控制器大家族中的一个分支。8XC552 用来泛指以下三个产品：83C552-含 8K 字节掩膜 ROM，256 字节 RAM87C552-含 8K 字节 EPROM，256 字节 RAM80C552-无片内 ROM8XC55
38、2 具有如下特点：80C51 中央处理单元 CPU，使用 MCS-51 指令系统， 8K 字节程序存储器，并可扩展至 64K 字节；新增加了一个 16 位定时/计数器，与 4 个捕捉寄存器及三个比较寄存器配合使用。引脚配置及封装：如图 5-2，8XC552 有 68 脚 LCC（塑料 PLCC 和陶瓷 CLCC）与 80 脚两种形式下的引脚排列情况，然后再讲述这些引脚的功能 ，引脚排列图 5-3 所示。17引脚功能：1）VDD 数字电路电源，5V 供电2）STADC 数模转换输入信号3） 脉冲宽度调制 00PWM4） 脉冲宽度调制 15） 监视定时器开放E6）P0.0P0.1 P0 口，是一位
39、 8 位漏极开路的双向 I/O 口7）P1.0P1.3 定时器 T2 捕捉输入信号P1.4 定时器输入事件信号P1.5 定时器外部复位信号，上升沿有效P1.6 串行口时钟线 I2 总线P1.7 串行口数据线 I2 总线8）P2.0P2.7 P2 口准 8 为 I/O 口9）P3.0-P3.7 P3 口准 8 位 I/O 口，第二功能P3.0 RXDP3.1 TXDP3.2 0INTP3.3 1P3.4 T0P3.5 T1P3.6 WRP3.7 D10）P4.0-P4.7 准 8 位双向 I/O 口8XC5525-2 LCC 封装形式的引脚排列1811）P5.0-P5.7 摸拟量输入，仅做输入口
40、12）XTAL1 内部反向放大器输入XTAL2 内部反向放大器输出13）PSEN 外部程序存储器读允许14）ALE 地址锁存15）EA 从内部读取数据16）Avref- A/D 转换参考电压，低端17）Avref+ A/D 转换参考电压，高端18）Avss 模拟地19）AVDD 模拟电路电源20）RST 复位19VDDXTAL2EA/VppALE/PROGAvss+ADC0 7P5口P4口CMSR0 5CMT1RSTEWP0口P1口P2口P3口地 址 /数 据 总 线CT0CT11CT21CT31T2RT2SCLSDASDA5.3.2 定时器 T2 介绍 （1）定时器 T2 功能：表 5-1
41、定时器 T2 功能表序号 功能1 脉冲宽度测量2 脉冲频率测量3 脉冲周期测量4 相位差测量图 5-3 83C552 逻辑管脚20（2）定时器 T2 内部结构： 定时器 T2 是一个 16 位定时器，它主要有定标器、TMH2 和 TML2，高低字节有两个寄存器。5.3.3 定时器 T2 控制寄存器 TM2CON定时器三位开关的切换、外部复位信号的开闭与 16 位溢出中断的选择和定时器分频因子的确定问题，直接受控于 T2 工作控制寄存器 TM2CON，如表 5-2。表 5-2 定时器 2 控制寄存器T2IS1 T2IS0 T2ER T2B0 T2P1 T2P0 T2MS1 T2MS0T2IS1：
42、 16 位溢出中断选择T2IS0： 字节溢出中断选择T2ER： 外部复位允许T2B0： 字节溢出中断标志T2P1、 T2P0： 分频因子选择T2MS1、T2MS1： 方式选择外部定时器复位有三种方法：（1）复位引脚 RST 上的有效信号使 83C552 复位。（2）在外部复位信号 T2ER 的设置 1 的情况下，把 RT2 拉成高电平。（3）使 83C552 进入空闲方式。5.3.4 输入捕捉逻辑输入捕捉逻辑的功能是测量脉冲宽度、频率、周期、占空比和相位差等参数有力工具。其中 CT0I-CT31 为 4 条独立的信号输入线，这 4 条输入线与 P1 口低位公用，每条输入线都有一个专门的 16
43、位捕捉寄存器 CT0-CT3 相连接。输入线上的正确跳变 都可以看作一个事件。这样，某输入线上 CTN1 上有规定的事件发生，则相应的寄存器CTN 立即去捕捉寄存器 T2 的内容，也就是记录下定时器 T2 的内容。同时通过中断标志寄存器 CTI0-CTI3 去请求中断，如表 5-3。表 5-3 捕捉控制寄存器CTN CTP CTN CTP CTN CTP CTN CTPCTN3 CT3I，下降沿有效CTP3 CT3I，上升沿有效CTN2 CT2I，下降沿有效CTP2 CT2I，上升沿有效CTN1 CT1I，下降沿有效CTP1 CT1I, 上升沿有效21CTN0 CT0I，下降沿有效CTP0 C
44、T0I，上升沿有效5.3.5 中断标志寄存器 TM2IR与定时器 2 有关的中断标志有 9 个 8 位溢出中断标志 T2BO、16 位溢出中断标志T2OV、四个输入捕获标志 CTI0-CTI3 和三个比较匹配中断 CMI0-CMI3，9 个标志中，有 8 个位于定时器 2 中断标志寄存器中，第九个位于 TM2CON 中，见表 5-4 所示。表 5-4 定时器 2 中断寄存器T20V CMI2 CMI1 CMI0 CTI3 CTI2 CTI1 CTI0T20V： 16 位溢出中断选择CM2-CM0： 比较匹配中断标志CT3-CT0： 捕获中断标志5.3.6 中断优先级寄存器 IP1表 5-5 中
45、断优先级寄存器PT2 PCM2 PCM1 PCM0 PCT3 PCT2 PCT1 PCT0PT2：溢出中断优先级PCM2-PCM0：中断优先级PCT3-PCT0：中断优先级5.3.7 中断允许寄存器 IEN1表 5-6 中断允许寄存器 IEN1ET2 ：溢出中断允许ECM2、ECM1、ECM0 ：中断允许位ECT3、ECT2、ECT1 、ECT0 ：中断允许位 5.3.8 串行口的工作方式表 5-7 串行口的工作方式发送器 主控发送器方式 从控发送器方式接受器 主控接受器方式 从控发送器方式83C552 有 6 个 8 位端口.每个端口都有锁寄存器、输入缓冲器以及输出驱动器(P5口没有) 构成
46、. 其中 P0-P3 四个端口和 80C51 芯片上的同名端口几乎完全相同,只是83C552 P1 口增加了第二功能.P4 口的并行输入输出和 P1、P2、P3 相同,但 P5 口只是做模拟量的输入口作用，不能做输出口，图 5-4 仅仅表示了 P5 口的示意图。ET2 ECM2 ECM1 ECM0 ECT3 ECT2 ECT1 ECT022图 5-4 P5 口锁存器和 I/O 口缓冲器内部总线读引脚到 ADCP5 口引脚P5 口可以用来向片内 A/D 转换器输入 8 路模拟信号，本设计用二路。不做 ADC时可以输入数字信号。当 P5 口做模拟和数字混合输入时，应该注意串扰失真问题。使之最大不超
47、过-60DB。83C552 的六个端口都可以做一口多用功能，具体祥见 83C552概要部分介绍。5.3.9 模拟输入电路83C552 的模拟输入电路，由 8 路输入开关电路和 10 位二进制逼近式 ADC 组成。模拟参考电压 AVref 和模拟地 AVss 分别通过各自引脚介入。转换时间为 50 个机器周期，若震荡频率为 6MHZ，则转换时间为 37.5us；震荡频率为 24MHZ，则转换时间为25us，模拟输入电压范围 0-5V，如图 5-6。23模拟输入多路开关10 位 A/D 转换器STADCADC0ADC1ADC2ADC3ADC4 ADC5ADC6ADC7STADC模拟输入多路开关10
48、 位 A/D 转换器内部总线图 55 P5 输入模拟量245.3.10 A/D 转换ADC 含有一个 A/D 转换器，它把逐步逼近式寄存器 SAR 的内容转换为内部电压VDAC 去与模拟电压 VIN 相比。逐步逼近式控制逻辑根据比较器的输出通知逐步比较寄存器，下次是加还是减。这样比较十次以后，转换结束。此时，SAR 内容即为转换结果。1.A/D 转换器的启动A/D 转换由 A/D 控制器 ADCON（如表 5-8）来启动，它的值为 1。有两种方法：第一种软件启动，第二种：软硬件均可。2.A/D 转换过程ADC 对被选中的 P5 口某引脚上的输入电压进行采样。为得到有效的采样值，该输入电压应该稳
49、定，为防止产生不确定的后果 ，该电压的变化率必须小于 10V/MS。逐步逼近式控制逻辑首先把逐步逼近寄存器 SAR 最高位置 1。其他位均为 0，即200H，内部于是将此值转换为相应的模拟电压 VDAC，第一次为全量程的一半，去与输入电压 VIN 相比较。如果输入电压高于或等于它，则最高位保留，否则置 0。逐步逼近式控制逻辑下次再把次高位置 1，所得的 VDAC 在与 VIN 进行比较，如输入电压高于或等于 VDAC，则相应的 1 保留下来。否则被清掉。次过程一直继续到所有的 10 位被检测完毕为止，此时，转换结果保留在 SAR 中。如图 5-7 所示为 A/D 转换的流程，图中位指针指向正在被检测的位，每位的转换时间为 4 个机器周期。一次 A/D 转换的结束以 ADCON.4 位置 1 为标志。 ADCI 是 ADC 中断的标志，不可用软件置 1，仅仅在 ADC 转换结束时，有硬件自动置 1。该标志可以被中断服务子程序清 0。当 ADCI 为 1 时，ADC 不能启动新一
