1000A智能型万能式断路器设计
图3-13 报警电路
3.9 智能脱扣器硬件功能模块介绍
3.9.1输入模块
输入模块是被检测现场参量的入口通道，也是把被测现场参量转换成可与中央控制模块接口的信息功能部件。
3.9.2中央控制模块
这是智能监控单元的核心模块，负责处理和分析现场运行参量，以及上级管理中心或现场操作人员给出的操作命令，模块通常都要由中央处理器及必需的外围电路元件组成。
3.9.3开关量输出模块
该模块接收中央控制模块输出的相应指令，完成对一次电器元件的操作控制，并输出系统要求的各种闭锁信号。因此，与一般智能化的工业控制设备不同，智能电器监控单元只输出开关量。为了把中央控制模块输出的这些指令信息可靠地发送到一次设备，输出模块应保证可靠的隔离和足够的驱动能力。
3.9.4通信模块
通信模块是智能电器能够实现网络功钱的关键，用来完成现场智能电器与管理中心上位计算机之间各类信息交换。他把中央控制模块通过串行通信接口发出的信息，变成可以通过网络介质传送到上位管理计算机的数据；或把上位管理计算机通过网络介质发给现场智能电器的信息转换成中央控制模块可以接收的数据
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第4章 软件设计
智能监控单元的监控对象是连接在一次电路中的开关电器及其被控的电力设备和用电设备，无论是对现场参量的检测还是对设备和开关电器本身的保护，都要求具有很高的实时性、可靠性。此外，监控单元物理结构体积小，内存容量有限，程序编制和数据存放都必须精心考虑。与上位机庞大的系统管理软件相比，监控单元的软件必须实时性强、高效、功能语句简单、执行速度快、且便于管理。因此通常采用高效率程序设计语言，如汇编语言和针对实时控制软件设计用的C语言等。两者相比，汇编语言设计的程序效率高，内存容量占有量小，实时性也更高，但程序设计者必须十分熟悉所用的处理器结构和指令系统，程序的编制和阅读比较困难。在有些设计中，也可采用汇编语言和C语言混合汇编，以提高编程的速度，但需要有开发商提供的专用的接口软件。 软件设计采用模块化设计，其程序结构如下：
开始初始化模块输入、显示 上、下限模块通讯检测模块模块按键选择、显示及修改上、下限模块 图4-1 程序结构图
各模块功能如下：
（1） 初始化模块：各I/O芯片初始化及开机显示ABC-2007。
（2） 输入、显示上下限模块：输入参数f、U、I上下限并显示出入值。 （3） 检测模块：测量各参数，判断是否超限及报警
（4） 按键选择显示及修改上下限模块：按下显示功能键，选择显示测量值及修改参数
上下限。
（5） 通讯模块：向主机发送检测到的数据及接收从主机发送来的参数上下限值。
根据程序结构图，可以进行句日程序设计。在上述方案中，各模块都是调用子程序来实现其功能的。表4-1中列出了各模块中的子程序。
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1000A智能型万能式断路器设计 表4-1
模 块 初始化模块 所调用的子程序 主程序，开机显示子程序 输入、显示上下限模块 延时子程序，键盘中断服务子程序，显示键入键号自程序，拼字字程序，16位二进制-BCD码转换子程序 检测模块 按键选择显示及修改上下限模块 通讯模块 测量频率、功率因数、功率、电压及电流子程序 延时子程序，键盘中断服务子程序，显示键入键号自程序，拼字字程序，16位二进制-BCD码转换子程序，显示测量结果子程序 通讯中断服务子程序及键盘中断服务子程序 程序设计开始前，先进行内存分配，以免发生冲突。见表4-2所示。8051内有256字节RAM，其00H～7FH为RAM，80H～FFH为特殊功能寄存器区。其中00H～7FH段中，00H～1FH为工作寄存器区，所以可供使用的只有20H～7FH单元。这其中的20H～2FH单元能进行位寻址，考虑到程序设计中可能要设置判断标准，所以应留一个能进行位寻址的单元，以便备用。本设计中2FH单元为位寻址单元，其编址范围为78H～7FH。
表4-2 内存分配表
地址范围 20H～39H 3AH～58H 59H～6FH 70H～77H 78H～7FH 用 途 数据缓冲区 存上下限值 存测量结果 显示缓冲区 堆 栈 区 因为RAM中的数据会随着系统掉电而丢失，所以每次测量完毕后，应该把3AH～55H单元中的数据送到数据存储器中，同理要把56H～6FH单元中的数据也送到数据存储器中。其中，3AH～55H送到数据存储器的0000H开始单元。而56H～6FH送到数据存储器的0100H开始单元。表4-3为2FH单元中的8个位寻址的用途标志。
表4-3 2FH单元的位寻址功能表
位地址 78H 79H 7AH 7BH 7CH
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用途标志 输入上限标志 输入下限标志 显示频率标志 显示功率因数标志 电流X10档标志 1000A智能型万能式断路器设计 7DH 7EH 7FH 电流X100档标志 测电流标志 超限报警标志 表4-4为测量结果的具体存放表，除了功率因数外，其他存放的都是四个BCD码，占两个字节，存放顺序为A～C相，低位～高位功率因数存放的是2位，占一个字节。
表4-4 测量结果存放地址表
参数测量值 频率f 功率因数 电压U 电流I 功率P 存放地址 59H～5AH 5BH～5DH 5EH～63H 64H～69H 6AH～6FH 表4-5为上、下限存放地址表，存放的都是 四位BCD码，占两个字节，存放顺序为下限～上限，低位～高位。表4-6是各子程序的名称、代号及程序起始地址。
表4-5 上、下限存放地址表
参数上、下限 频率f 电压Ua 电压Ub 电压Uc 电流Ia 电流Ib 电流Ic 存放地址 3AH～3DH 3EH～41H 42H～45H 46H～49H 4AH～4DH 4EH～51H 52H～58H 表4-6 各子程序的名称、代号及程序起始地址 代 号 MAIN DELAY HHJC INTSE INTKEY △ 主程序 延时子程序 主检测子程序 通讯中断服务程序 键盘中断服务程序 测量程序子程序 名 称 起始地址 0030H 00E0H 0100H 0200H 0300H 0600H 32
1000A智能型万能式断路器设计 HCF HCH HCUI HCP △ CXBJ DISP TDISP HDISP SPJCOV △ CAWD PAWD B16BCD DUMUL DODIV MESQR ODISP HTAB WTAB 测量频率子程序 测量功率因数子程序 测量电压电流子程序 测量功率子程序 显示报警程序 报警子程序 显示子程序 显示键入键号子程序 显示测量结果子程序 显示检测完毕子程序 数据处理程序子程序 拆字子程序 拼字子程序 16位二进制转BCD码子程序 双字节乘法子程序 多字节除法子程序 求方均根子程序 开机显示子程序 功率因数表 字形码表 0600H 0650H 0690H 07A0H 0800H 0800H 0830H 0870H 0890H 0900H 1000H 1000H 1030H 1060H 10A0H 1100H 11A0H 08D0H 1200H 1280H
4.1 软件系统总流程图
系统首先对各接口芯片初始化，设置定时器工作方式及串行口工作方式和串行口中断；然后调开机显示子程序，延时2min，等待按键选择，把测量结果存入数据存储器，显示参数测量结果。显示完毕，中断时间到后，继续检测。其程序流程图如图4-2所示。
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