基于A(yíng)VR微控制器的電力機車(chē)智能輔保系統的實(shí)現

2 系統的硬件和軟件設計

2.1 系統的硬件設計

系統主要由輸入調理電路、控制輸出部分及顯示電路、系統主控制電路組成。輸入信號的調理電路為系統主電路提供多路模擬量及數字開(kāi)關(guān)量輸入通道，設計中主要考慮了信號與現場(chǎng)的隔離和抗干擾。輸出電路完成對各電機接觸器及主接觸器的控制，即能對出現故障的電機實(shí)現一次保護或二次保護，并提供各通道電機故障的顯示，確保電機的安全。

圖1給出了系統的主電路組成圖。圖中所示的各路信號分別表示輸出通道、故障顯示通道、開(kāi)關(guān)數字量輸入通道及條件標志輸入通道。

2.2 系統的軟件設計

系統軟件采取模塊化結構，系統各任務(wù)模塊在功能上應盡量保持獨立。將各任務(wù)模塊放在時(shí)鐘中斷服務(wù)程序中執行，就可將系統各監測任務(wù)所需的各不相同的眾多故障持續延時(shí)時(shí)間轉化為執行頻率。

2.2.1 數據采集程序的設計

以通道0為例，系統利用其片內10位ADC進(jìn)行模擬量采集的軟件初化程序段如下：

.include 8535def.ine

.def count=r14

.def flag=r15

.def result=r16

.def temp=r17

.def ac_temp=r18

INIT:Idi AL,low(RAMEND)

Out SPL,AL

Idi AL,high(RAMEND)

out SPH,AL ;初始化堆棧指針

ldi count,3 ;設置采集點(diǎn)數

clr flag ;清采集標志

ldi ZL,$65

clr ZH ;設置外部SRAM數據緩區首址為$0065H

ldi result,$8d

out ADCSR,result ;設置ADEN=1,ADSC=0,ADFR=0,ADIF=0,ADIE=0

;設置ADPS2=1，ADPS=0，ADPS0=0

;使ADC預分頻器選擇分頻系數為16，設置ADC時(shí)鐘頻率為115kHz

sbi ADCSR,ADIE ;ADC中斷使能

ldi temp,$00 ;選擇PA0(模擬通道1)

out ADMUX,temp

sbi ADCSR,ADSC ;啟動(dòng)ADC轉換

中斷采集程序段如下：

ACONVERT：in ac_temp,SREG ;臨時(shí)保存狀態(tài)寄存器

in BL,ADCL

in BH,ADCH

andi BH,$03

st Z+,BL ;保存到數據緩沖區

st Z+,BH

dec cout ;采集點(diǎn)數到否?

breq ADC_a

sbi ADCSR,ADSC ;啟動(dòng)下一次A/D轉換

rjmp XX

ADC_a: ldi flag,$aa ;置采集結束標志

XX：out SREG,ac_temp ;恢復狀態(tài)寄存器

Reti

對A/D通道采集的模擬量數據采用防脈沖干擾的中值濾波法。

2.2.2 系統軟件的總體設計及實(shí)現

為了確保系統的實(shí)時(shí)性，系統的監測掃描時(shí)間片設為100ms。在SRA嶇設置標志及內部軟件計時(shí)器單元，通過(guò)設定各路計時(shí)單元及計時(shí)啟動(dòng)/結束標志，來(lái)解決出現短路、過(guò)流及單相故障的電機所需的各不同故障持續延時(shí)時(shí)間，對電機在不同過(guò)流范圍區段的不同故障持續延時(shí)時(shí)間也可正確區分并記錄。這樣系統就不會(huì )因某一任務(wù)的延時(shí)而影響對系統其它任務(wù)的檢測，實(shí)現了對各路電機監測的實(shí)時(shí)多任務(wù)處理。另外注意，對于與執行頻率無(wú)關(guān)的模塊則可放在主程序中執行。

.

圖2、圖3給出了T/C1定時(shí)中斷服務(wù)程序模式及主程序模塊的流程框圖。

該智能輔保系統樣機經(jīng)過(guò)現場(chǎng)調試，目前已投入運營(yíng)。實(shí)踐證明，系統穩定可靠，效果良好。