35kV真空开关永磁机构操作控制器的设计与实现

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4.2 显示设计

液晶显示的主要操作是对于显示器的读写操作，本次设计需要显示两行数据即需要给显示器写入要显示的两行内容。我们需要显示器显示内容则需要将内容的相应字符代码送入专门寄存显示字符代码的DDRAM(Display Data RAM)即显示数据RAM，这样我们需要显示的内容就可以得到显示。此次采用的LED1602的显示范围为前16个地址，当我们向LED1602的00~0F、40~4F这两行地址范围之内写入内容时都可以马上显示出来，当超过这个范围时，就需要移屏指令将其移动到LED1602的00~0F、40~4F便能正常显示。此设计采用的LCD1602内部RAM地址映射图如图4-2所示。

图4-2 LCD1602内部RAM地址映射图

单片机具有较高的运行速度，LCD1602相对于单片机而言，属于慢速设备。所以当执行指令时，必须严格执行先后顺序的指令。若前一条指令还未执行完毕，显示器无法接受执行新命令，新命令就不起作用。因此向显示器发送指令或者数据的时候，都需要检测LCD1602当前是否忙碌，只有检测到显示器处于不忙碌的工作状态，才能向显示器写入指令或者数据，不然单片机会一直检测，直到检测到不忙碌为止。当需要显示器执行相应功能时，控制相应的引脚即可。 4.3 远程通信MAX485软件设计

此设计的远动模块采用MAX458通信，将两个使能端连在一起接在单片机的P20口。两个485的A、B分别连接，实现数据通信。平时两个使能端都要置0，处于接受状态，发送数据置1即可。远端程序开始时也需要LCD，AD芯片初始化。远端程序也设计到串口中断，当单片机接收到中断信号时将会去执行中断程序，便会读取寄存器里的值。此时为了防止其他信号的干扰，将程序帧头设为0Xaa，若接收到的帧头为0Xaa则读取主机发送过来的信息。当主机电容电压达到所设置的临界值时便给主机发送数据，并检测主机与远端的状态是否一致，然后判断主机当前的状态。当没有发现中断时，则需要检测电容电压是否达到所设置的临界值，若达到了则检测分合闸按键是否按下来识别当前的分合闸状态。分合闸状态的改变涉及三个变量：电容电压的允许值；当前的分合闸状态，当前状态下的按键动作。必须要电容电压达到允许值才能改变，改变过程为，若当前为分闸状态且是合闸指令则会将当前的分闸状态改变为合闸状态。当若当前

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为合闸状态且是分闸指令则会将当前的合闸状态改变为分闸状态。改变后的状态将会发送给LCD显示。 4.4 本章小结

本章叙述了本课题的总体软件设计思路，怎样用程序去实现永磁机构的分合闸。LCD显示器的显示范围，还有LCD需要注意检测当前会否为忙碌状态。远程通信通过MAX485来实现。

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5 系统仿真和样机调试

5.1 必要硬件模块系统仿真

在制作电路板之前，用multisim软件对系统的必要模块进行仿真，比较仿真情况和理论情况，验证电路的可行性。本设计对必要的两个硬件模块进行仿真，一个是电容充电模块，另一个是线性光耦隔离电容电压模块。

本设计的电容充电模块采用变压器降压，二极管整流组成，变压器变比是220比32即约为7比1，理论上计算电容的充电电压将会为其峰值错误！未找到引用源。32V即为45.25V，为了进一步验证其准确性，对其进行了仿真。模块仿真电路图及结果图如图5-1a、b所示。

a 模块仿真电路图 b模块仿真结果图

图5-1 电容充电仿真电路图和结果图

仿真结果的电容电压也约为45V左右，此模块仿真结果与理论计算值一样，证实了模块的准确性。

仿真的另一个模块是电容电压线性隔离模块，理论上隔离之后的电压值不会被改变即为1：1，此模块的仿真结果图5-3所示。

图5-3 电容电压隔离仿真结果图

根据硬件部分可知电容电压需要分压，计算分压后的电容电压为2.2V，仿真结果显

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示，隔离后的电压值与隔离前的电压值一样，让此电路的准确性、可行性得到了验证。 5.2 系统硬件调试 5.2.1供电电源模块调试

此次供电模块采用的是全波整流滤波和稳压芯片L7812CT和L7805CT两路电路。电路比较简单，需要给变压器通电才可进行调试。在给变压器通电之前必须检查电解电容是否正确接在电路板上，如果极性接反，可能会导致电容损坏，影响电路。还需要检查稳压管的三个引脚是否连接正确，若全部元器件都检查正确接入之后，即可上电检查。本供电模块最终目的就是为电路提供12V、5V的电源，所以上电之后可以直接用万用表调到相应的档去测量稳压芯片输出引脚的电压值，万用表显示为12V、5V，调试便结束了。

5.2.2单片机模块和显示模块

给单片机通电前，也需要检查各引脚连接情况，若正确，便可通电。要测量必须为高电平或者低电平的相应引脚，还要确保电路不存在虚焊和短路等情况，才能确保电路的正常工作。使用示波器测量晶振两端，观察波形和频率，若正常便可结束调试。显示模块需要给LCD写一段小程序，若能正常显示便代表可以正常工作。 5.3 系统软件调试

软件调试主要是程序的调试，所以我们在起初写程序时就需要详细检查我们所写的程序，这样便会大大减少我们调试的工作。使用keil软件编辑程序之后便可调试，若调试之后出页面显示出现错误指标便必须返回修改，直到编译全部正确为止。样机经软硬件调试后，首先会呈现分闸状态，板子上的分闸指示灯变亮，显示屏显示分闸。当按下合闸按键时，便会转变为合闸状态，显示屏便显示合闸，实物图如图5-4a、b所示.。