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摘要： 主要介绍由AT89C2051单片机组成的多点变压器油温巡回检测仪的组成和AT89C2051单片机的性能特点，描述抗强电磁干扰采取的措施；并且设计相应的控制软件。
关键词： AT89C2051；变压器油温检测仪；电磁干扰
中图分类号：TM407文献标识码：A文章编号：1671－7597（2012）0110060－01
0 前言
变压器温度控制是日常供电维护中比较重要的部分，需要经常对变压器油温进行多点油温巡回检测，变压器油温巡回检测仪在变电所中常被应用，在其保证安全方面起到了重要作用。
1 油温检测仪的总体方案设计
变压器是输变电系统中的重要设备，变压器油温的高低直接关系输变电系统的运行安全，因此每个变电所都需要对变压器油温进行监测。目前变电所大多采用传统的动圈显示仪表，该种仪表具有显示不够直观，不能进行多路检测等缺点，因此性能价格比低。本文采用价格低廉，功能较强的AT89C2051单片机构成了4路变压器油温检测仪。
检测仪主要性能指标：
1）4-12路温度信号输入，测温范围：0～100℃；2）测温精度：±0.1℃；3）温度上限通过软件进行设置，超温进行声光报警；4）具有巡回显示及定点显示功能。
1.1 温度测量电路。本检测仪采用了由集成温度传感器AD590构成的温度测量电路将测得的温度值信号转化成相应的电信号。因为AD590器件具有良好的线性和互换性，测量精度高，并具有消除电源波动的特性。
1.2 控制系统。基于AT89C2051单片机的功能特点和优点，后面将对其作详细的介绍。因此本检测仪中我选用了AT89C2051单片机作为控制系统。AT89C2051单片机控制多路转换开关4051循环切换选择4路温度信号中的一路，该信号经V/F转换器VFC32将电信号转换成为相应的频率信号，由AT89C2051单片机再对频率信号进行采样，每路输入信号都须多次测量求平均值，最后经标度转换后由LED数码管输出，显示。单片机系统负责存储显示数据、安排控制信号的定时与顺序等。单片机将外部数据存入内部RAM中，当要求显示时，由内部调出数据输出。在单片机控制多路转换开关4051电路中，又采用了V/I转换电路，I/V转换电路和光电耦合器等装置，目的是为了避免在长距离传输中能量的过多损失。
1.3 多路切换及V/F转换电路。V/F转换器实际上是一个受电压控制的多谐振荡器，或者说是频率随控制电压的变化而变的振荡电路。通过单片机控制多路转换开关CD4051，循环切换选择4路温度信号中的一路，该信号经V/F转换器VFC32将电信号转换成为相应的频率信号，其中由温度信号转化为电信号再转化为频率信号过程中，可以通过调节相关元器件的参数值使三者之间呈现良好的线性关系。在本检测仪中采用V/F转换电路将电信号转换为频率信号目的是为了在传输中避免干扰以及能量的过多损失。在用V/F转换器进行A/D转换时，单片机只要对V/F转换器输出的Fout计数，即可得到模拟电压VIN所对应的数字量。
1.4 键盘显示及声光报警电路。按键用于选择显示指定路数的温度测量值，无按键时则巡回显示4路温度的测量值，温度的上限值通过软件编程设置，当温度超出上限值时进行声光报警。键盘采用中断方式的独立式按键电路。4片74LS164扩展4位LED显示器，用于巡回显示每路温度的测量值，测量精度到小数点后一位。通过按键选择显示指定路数的温度测量值。在声光报警电路中，用P3.7口进行控制声光报警，当P3.7=1时，系统工作正常，绿灯亮，当P3.7=0时，温度越限，红灯亮，同时蜂鸣器发声报警。
1.5 电源部分。电源部分采用7805三端稳压器提供5V的电源，对AT89C2051、74LS164、CD4051等进行供电。
2 强电磁干扰问题的解决方法
本检测仪是为变电所专门设计的，由于变电所内高压电力线密集，空间电磁干扰及电源窜入干扰特别严重。经过多次现场实践，改进，解决了干扰问题，具体采取的措施如下：1）温度测量电路中采用多次电容滤波。2）采用抗干扰能力强的V/F转换器时进行模数变换。3）模拟数字电路间进行光电隔离。4）直流稳压电源前接交流稳压器。5）测量的温度信号采用中值和均值混合滤波方式。6）软件采用模块化结构设计，在每个模块之后和程序存储器空白区加软件陷阱，并且在一些重要跳转指令之后加了软件冗余指令。
3 系统的软件设计
本设计的软件部分采用的是模块化设计，共分为五个部分：主程序，中断处理程序，测量子程序，显示子程序，报警子程序。主程序对各个寄存器进行初始化操作，当有按键按下时，转入中断处理程序。否则，依次调转各个子程序，实现巡回检测并显示相应各路的温度测量值。
各个功能模块的设计方案如下：1）温度测量模块：对与温度测量电路输出的温度值相对应的频率值进行采样，20ms采样一次，多次采样取平均值，作为最后的测量值。2）显示模块：把经测量转换后要显示的二进制数据转换成BCD码后，由串行接口发送存储至串行移位寄存器，发送完毕后由数码管显示相应数值，完成温度的显示功能。3）温度越限报警模块：当温度值超过设定上限值时，便启动报警程序，直至有人来处理，复位后继续进行温度巡回检测。4）中断处理程序：当发生中断时，系统便测量并显示某一特定路数的温度值，路数的选择由按键决定。5）主程序：完成对各个寄存器的初始化操作后，若无中断，则依次调用测量，显示，报警三个子程序，通过循环实现多路巡回检测。
4 结束语
基于AT89C2051单片机多点变压器油温巡回检测仪的设计简单，成本低廉，应用方便，因此在实际应用上被越来越多用户采用，其应用前景是非常广阔的。
参考文献：
[1]李刚、林凌，现代测控电路[M].高等教育出版社，2004：153-156.
关键词： AT89C2051；变压器油温检测仪；电磁干扰
中图分类号：TM407文献标识码：A文章编号：1671－7597（2012）0110060－01
0 前言
变压器温度控制是日常供电维护中比较重要的部分，需要经常对变压器油温进行多点油温巡回检测，变压器油温巡回检测仪在变电所中常被应用，在其保证安全方面起到了重要作用。
1 油温检测仪的总体方案设计
变压器是输变电系统中的重要设备，变压器油温的高低直接关系输变电系统的运行安全，因此每个变电所都需要对变压器油温进行监测。目前变电所大多采用传统的动圈显示仪表，该种仪表具有显示不够直观，不能进行多路检测等缺点，因此性能价格比低。本文采用价格低廉，功能较强的AT89C2051单片机构成了4路变压器油温检测仪。
检测仪主要性能指标：
1）4-12路温度信号输入，测温范围：0～100℃；2）测温精度：±0.1℃；3）温度上限通过软件进行设置，超温进行声光报警；4）具有巡回显示及定点显示功能。
1.1 温度测量电路。本检测仪采用了由集成温度传感器AD590构成的温度测量电路将测得的温度值信号转化成相应的电信号。因为AD590器件具有良好的线性和互换性，测量精度高，并具有消除电源波动的特性。
1.2 控制系统。基于AT89C2051单片机的功能特点和优点，后面将对其作详细的介绍。因此本检测仪中我选用了AT89C2051单片机作为控制系统。AT89C2051单片机控制多路转换开关4051循环切换选择4路温度信号中的一路，该信号经V/F转换器VFC32将电信号转换成为相应的频率信号，由AT89C2051单片机再对频率信号进行采样，每路输入信号都须多次测量求平均值，最后经标度转换后由LED数码管输出，显示。单片机系统负责存储显示数据、安排控制信号的定时与顺序等。单片机将外部数据存入内部RAM中，当要求显示时，由内部调出数据输出。在单片机控制多路转换开关4051电路中，又采用了V/I转换电路，I/V转换电路和光电耦合器等装置，目的是为了避免在长距离传输中能量的过多损失。
1.3 多路切换及V/F转换电路。V/F转换器实际上是一个受电压控制的多谐振荡器，或者说是频率随控制电压的变化而变的振荡电路。通过单片机控制多路转换开关CD4051，循环切换选择4路温度信号中的一路，该信号经V/F转换器VFC32将电信号转换成为相应的频率信号，其中由温度信号转化为电信号再转化为频率信号过程中，可以通过调节相关元器件的参数值使三者之间呈现良好的线性关系。在本检测仪中采用V/F转换电路将电信号转换为频率信号目的是为了在传输中避免干扰以及能量的过多损失。在用V/F转换器进行A/D转换时，单片机只要对V/F转换器输出的Fout计数，即可得到模拟电压VIN所对应的数字量。
1.4 键盘显示及声光报警电路。按键用于选择显示指定路数的温度测量值，无按键时则巡回显示4路温度的测量值，温度的上限值通过软件编程设置，当温度超出上限值时进行声光报警。键盘采用中断方式的独立式按键电路。4片74LS164扩展4位LED显示器，用于巡回显示每路温度的测量值，测量精度到小数点后一位。通过按键选择显示指定路数的温度测量值。在声光报警电路中，用P3.7口进行控制声光报警，当P3.7=1时，系统工作正常，绿灯亮，当P3.7=0时，温度越限，红灯亮，同时蜂鸣器发声报警。
1.5 电源部分。电源部分采用7805三端稳压器提供5V的电源，对AT89C2051、74LS164、CD4051等进行供电。
2 强电磁干扰问题的解决方法
本检测仪是为变电所专门设计的，由于变电所内高压电力线密集，空间电磁干扰及电源窜入干扰特别严重。经过多次现场实践，改进，解决了干扰问题，具体采取的措施如下：1）温度测量电路中采用多次电容滤波。2）采用抗干扰能力强的V/F转换器时进行模数变换。3）模拟数字电路间进行光电隔离。4）直流稳压电源前接交流稳压器。5）测量的温度信号采用中值和均值混合滤波方式。6）软件采用模块化结构设计，在每个模块之后和程序存储器空白区加软件陷阱，并且在一些重要跳转指令之后加了软件冗余指令。
3 系统的软件设计
本设计的软件部分采用的是模块化设计，共分为五个部分：主程序，中断处理程序，测量子程序，显示子程序，报警子程序。主程序对各个寄存器进行初始化操作，当有按键按下时，转入中断处理程序。否则，依次调转各个子程序，实现巡回检测并显示相应各路的温度测量值。
各个功能模块的设计方案如下：1）温度测量模块：对与温度测量电路输出的温度值相对应的频率值进行采样，20ms采样一次，多次采样取平均值，作为最后的测量值。2）显示模块：把经测量转换后要显示的二进制数据转换成BCD码后，由串行接口发送存储至串行移位寄存器，发送完毕后由数码管显示相应数值，完成温度的显示功能。3）温度越限报警模块：当温度值超过设定上限值时，便启动报警程序，直至有人来处理，复位后继续进行温度巡回检测。4）中断处理程序：当发生中断时，系统便测量并显示某一特定路数的温度值，路数的选择由按键决定。5）主程序：完成对各个寄存器的初始化操作后，若无中断，则依次调用测量，显示，报警三个子程序，通过循环实现多路巡回检测。
4 结束语
基于AT89C2051单片机多点变压器油温巡回检测仪的设计简单，成本低廉，应用方便，因此在实际应用上被越来越多用户采用，其应用前景是非常广阔的。
参考文献：
[1]李刚、林凌，现代测控电路[M].高等教育出版社，2004：153-156.