电子计算机这一高新技术产品对人类社会的进步和科学技术的发展起到了历
史上任何一种工业产品无法比拟的巨大推动作用。作为计算机的一个极重要的分支的微型计算机是大规模和超大规模集成电路发展的产物，它为计算机技术的空前普及和提高做出了难以估量的贡献。微型计算机的应用已深入到社会生活的各个领域。微型计算机是现代化社会的象征，成为人们工作，学习乃至生活不可或缺的重要工具。掌握微机技术已成为对一个科学工作者和工程技术人员的一种基本要求。
单片机是微型计算机的一个重要类别，因它所具有的独特优点而获得了人们的高度重视，使其得到了极广泛的应用。它的应用涉及过程控制、数据采集、信号处理等众多领域。单片机的应用领域日益扩大，其应用技术也日臻成熟。在我国有着十分美好的应用前景。
单片机课程设计的目的意义及应解决的主要问题
此次单片机课程设计旨在加深本学期对单片机的学习和认识，并通过本次课程设计加以应用，从而达到一个对所学知识的巩固、更深一步的理解，面对一个电子设计，应做出系统的方案，分析出各个板块，再对各个板块进一步的具体的设计，先进行硬件电路设计，此时一定要考虑好要用什么元件、各个元件的具体参数、是否能实现应有功能，从而得到一个完整的硬件电路。再根据该电路设计出软件的功能模块、从而完成程序流程图，在根据流程图完成程序的设计，并通过反复的调试、运行、更正，直至完成既定功能为止，最后将软件、硬件结合进行调试、运行，对其功能进行最终测试，并反复思考其测试中遇到相应问题的原因，并将其一一处理，从而完成本次设计的要求，以及本次课程设计的最终目的。
第 1 页 贵州大学课程设计说明书
摘要
摘要
本设计是一个基于MCS-96系列单片机的数字式准同期装置，依据单片机技术原理，通过硬件电路制作以及软件编译，设计制作出一个电压信号经二次互感器降压后，实现交流采样，完成数据处理；同时完成控制信号输出、键盘及显示电路等各部分的软、硬件设计。该数字式准同期装置主要由硬件部分——包括前置信号处理单元（交流采样、放大器、滤波器等）、A/D转换、显示、键盘、电源等；软件部分——包括A/D转换、数字信号处理、显示等；本设计利用编程软件对数字式准同期装置源程序进行编程并调试，配合PROTEUS仿真软件对硬件进行仿真调试，节约了设计时间。
关键词：MCS-96系列单片机，数字式准同期装置，硬件组成结构
第 2 页 贵州大学课程设计说明书
Abstract
This design is a digital based on MCS-96 series single-chip microcomputer quasi-synchronization device, based on single chip microcomputer principle, hardware circuit and software made by compilation, designed to produce a voltage signal by two times of transformer step-down, AC sampling, data processing; at the same time to complete the control signal output, keyboard and display of soft, hardware design each part of the circuit. The digital quasi-synchronizing device mainly consists of hardware -- including the signal processing unit (AC sampling, amplifier, filter and so on), A/D conversion, display, keyboard, power supply and so on; the software part -- including A/D conversion, digital signal processing, display and so on; this design using the programming software of digital quasi-synchronizing device source program and debug, with the PROTEUS simulation software simulation and debugging of the hardware, to save the design time.
Keywords: MCS-96 Series MCU, digital quasi-synchronizing device, the hardware architecture and its principles
第 3 页 贵州大学课程设计说明书
数字式同期装置
第一章 概述
1.1 自动准同期装置的意义
准同期并列是电力系统中经常进行的一项重要操作。发电机在系统正常运
行时，随着负荷的增加，要求备用发电机组迅速投入系统，以满足用电量增长的需求；在系统发生故障时，会失去部分电源，要求备用机组快速投入电力系统制止系统崩溃。这些情况均要进行同期操作，将发电机组安全可靠、准确快速的投入，确保系统的可靠、经济运行好发电机的安全。
在变电所，同期操作可以使系统中分开运行的线路断路器正确投入，实现系统并列运行，以提高系统稳定、可靠运行及线路负荷的合理、经济分配。
不良同期装置与手动并网是发电机的隐形杀手，也是电力系统稳定运行的安全隐患。我国目前还有为数可观的发电厂使用手动的并网方式。究其原因，主要是我国广为流传的模拟式自动准同期装置不仅原理粗糙，而且还经常发生非同期并列。而非同期合闸使发电机的绕组、轴承、联轴器受到严重的累积损伤，使机组寿命大大缩短，有时还会诱发更为惨重的后果——次同步谐振。手动并网靠运行人员的感觉来操作，很容易延误并网时机。这在系统稳定储备不够时将带来严重后果，在系统事故时有为有害，此外长时间并网过程还将造成大量的空转能损耗。
尽管大部分电厂都有自动准同期并列装置，但大多数还都在停用状态。在微机型自动准同期研制领域中，各厂家技术参差不齐，造成微机型自动准同期装置良莠不齐，不能准确快速的实现发电机并网操作。此外，对于要实行“无人值班”的水电厂和变电站更是要用能接受上位机控制的优良微机准同期并列装置取代无法与上位机通讯的准同期装置。
随着电力系统容量及发电机单机容量的不断增大，不符合同期条件的并列操
第 4 页 贵州大学课程设计说明书作将会带来极为严重的后果，可能引起发电机的损伤甚至系统瓦解。因此，对于同期操作进行研究，提高准同期装置并列的准确性、快速性和可靠性，对于系统的可靠运行具有很大的现实意义。
1.2 自动准同期装置的发展概况
发电机并入电网，两个不同系统并列，或一个系统分解为两部分通过输电线路再连接等，所实施的操作成为同期操作。该操作应遵循的规则是在断路器两侧电源的压差、频差小于允许值且相角差接近于零度时完成并网操作。准同期是一种冲击很小的并网方式。
最早的时候，发电机并网合闸依靠操作人员手动来进行，为了寻找合闸瞬间，常采用同期指示装置。最贱的同期指示装置是灯光装置。发电机电压和系统电压通过电压互感器（PT）降压，PT二次侧接上灯泡装置。通过合适的接线，可以采用灯光熄灭法或者灯光旋转法来判断合闸时机。但是由于灯泡一般在约1/6的额定电压时就不亮了，所以更为精确的方法是采用零电压表指示并网时机。手动操作要求操作人员比较熟练，而且并网准确度不高，风险较大。目前大多数电厂都是依靠同期装置来进行自动并网的，手动方式只是作为紧急时候备用手段。
第一代自动准同期装置是模拟式自动准同期装置，一许继的ZZQ3和ZZQ5为代表，它采用分立晶体管元件搭建硬件电路，对同期条件监测和处理。ZZQ3和ZZQ5自动准同期装置的出现，极大地提高了并网的速度和可靠性，但由于模拟式同期装置用模拟电子元件拟合，必然带来诸如导前时间不稳定，装置元器件参数漂移不定，同步操作速度慢等问题。模拟式自动准同期装置合闸准确度比较低，它无法指示装置的运行状态，不能进行故障自检等，现在已基本被淘汰。
第二代自动准同期装置是微机式自动准同期装置，微处理器的诞生对自动准同期装置技术指标的提升产生了质的飞跃，我国是世界上微机准同期装置最早研制的国家之一，1982年在安徽陈村水电站成功投入了第一台微机同期装置，80年代初又陆续推出了一些类似装置，其精度、速度及功能都是老式同步装置所不能比拟的。目前国内有许多科研、制造单位都在进行微机式自动准同期装置的研制。深圳智能设备有限公司研制的SID-2系列多功能微机准同期装置、许继继电器公司研制的WZQ—2/3微机准同期装置以及南瑞自控公司研制的SJ—12C双微
第 5 页 贵州大学课程设计说明书机自动准同期装置等都具有高精度、高可靠性、人机界面友好、操作方便、接线简单等特点，在提高并网速度和可靠性的同时，大大提高了合闸准确度。
1.3 准同期装置的概述
用模拟电路构成的自动准同期装置，其功能全部靠硬件电路实现，结构较为复杂。特别是越前时间是由电阻电容所构成的单稳态电路形成的，调整精度低，且易随着时间和温度产生漂移，影响了其使用效果。近几年来，随着微机技术的发展，用大规模集成电路微处理器（CPU）等器件构成的数字式并列装置，由于硬件简单，编程灵活，运行可靠，且技术上已日趋成熟，成为当前自动并列装置发展的主流。微处器（CPU）具有高速运算和逻辑判断能力，它的指令周期以微秒计，这对于发电机频率为50HZ,、每周期20ms的信号来说，具有足够充裕的时间对相角差δ和滑差角频率ωs进行快速运算，并按照频差值的大小和方向、电压差值的大小和方向，确定相应的调节量，对机组进行调节，以达到较满意的并列控制效果。一般模拟式并列装置为了简化电路，在一个滑差周期Ts内，假设ωs为恒定。而数字式并列装置可以克服这一假设的局限，采用较为精确的公式，考虑相角差δ可能具有加速运动等问题，能按照δ的变化规律，选择最佳的越前时间发出合闸信号，从而，可以缩短并列操作的过程，提高了自动装置的技术性能和同期并列的准确性和可靠性。 此外，微机自动准同期装置，还可以方便地应用诊断技术对装置进行自检，提高了装置的维护水平。
第 6 页 贵州大学课程设计说明书第二章 总体方案
2.1 整体硬件框图
电源复位UXUG电压互感器滤波交流采样8096整形相角差检测显示存储器图2.1 整体硬件框图
2.2 方案简介
本设计主要是以8096单片机为核心模块，通过降压滤波模块、交流采样模块、采样保持模块、电源模块、复位模块、存储器模块、显示模块、发光二极管模块等辅助模块的配合，对发电机与电网的电压幅值（频率（
fGUG
Uf、fX）进行比较，当达到G=UX、G=fX、δ
要求时，发出允许合闸信号（在本设计中提现为合闸信号灯亮）。若达不到合闸要求，则指示应对发电机增速或减速、增磁或减磁。同时，在整个过程中，用LCD显示器显示当前发电机电压
UG
、发电机频率
本方案以最基本的并网思想来考虑此次的设计要求，使得整体思想容易把握及设计具有条理性，通俗易懂。
发光二极管 、UX）、相角（G、X）、
e
小于规定值的合闸
fG、电网电压UX以及电网频率fX。
第 7 页 贵州大学课程设计说明书第三章 系统硬件设计
3.1 74ALS138译码器模块 3.1.1 模块电路图
图3.1.1 译码器模块电路图
3.1.2 译码器说明
74ALS138译码器的输入是3个脚,输出是8个脚。用高低电平来表示输入和输出。输入是二进制。3只脚也就是3位二进制数。输入可以3位二进制数。3位二进制最大是111 也就是8。输出是8个脚，表示10进制。是根据输入的二进制数来输出。如果输入是101 那么就是第5只脚高电平，表示二进制数是5。 其实3-8译码器的功能就是把输入的3位2进制数翻译成10进制的输出。
3.1.3 模块说明
当P4口的部分短口分别连于74ALS138的输入端CBA时，则译码器的输出端为片选信号，即用74ALS138译码器来实现存储器的片选。
第 8 页 贵州大学课程设计说明书3.2降压滤波模块 3.2.1 模块电路图
图3.2.1 降压滤波模块电路图
3.2.2 降压和滤波电路说明
降压是为了能够实现采样。滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容，电感组成而成的各种复式滤波电路。当流过电感的电流变化时，电感线圈中产生的感生电动势将阻止电流的变化。当通过电感线圈的电流增大时，电
第 9 页 贵州大学课程设计说明书感线圈产生的自感电动势与电流方向相反，阻止电流的增加，同时将一部分电能转化成磁场能存储于电感之中；当通过电感线圈的电流减小时，自感电动势与电流方向相同，阻止电流的减小，同时释放出存储的能量，以补偿电流的减小。因此经电感滤波后，不但负载电流及电压的脉动减小，波形变得平滑，而且整流二极管的导通角增大。在电感线圈不变的情况下，负载电阻愈小，输出电压的交流分量愈小。只有在RL>>ωL时才能获得较好的滤波效果。L愈大，滤波效果愈好。 另外，由于滤波电感电动势的作用，可以使二极管的导通角接近π，减小了二极管的冲击电流，平滑了流过二极管的电流，从而延长了整流二极管的寿命。
3.2.3 模块说明
由于发电网端的电压幅值较高，不能用于采样，必须将电压降到一定的大小。而且发电机发出的电压含有各种谐波。这种质量的电压，不利于对电压信号的各种数据的采集。故为了信号数据的采集和存储的完成，更便于单片机中的A/D转换的顺利完成。发电机发出的电压需经过滤波处理，这样就能使电压信号有一个合适的幅值和单一的正弦波。降压是由电压互感器来完成的，电压互感器是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路电压大小的传感器。它将高电压按比例变成低电压，其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表与继电保护装置。其容量很小，类似于一台小容量变压器，但结构上要求有较高的安全系数；二次侧仪表和继电器的电压线圈阻抗大，电压互感器在近于空载状态下运行。滤波电路是一种能使有用频率信号通过而同时抑制无用频率信号的电子装置。滤波电路工程上常用它作信号处理，数据传送和抑制干扰等。最基本的滤波器，是由一个电容器和一个电感器构成，称为L型滤波。本设计中，发电机端电压UG和电网端电压UX分别经过两个电容C1和C2滤波，即通过RC电路进行滤波，留下有用频率信号，去掉无用频率信号。
第 10 页 贵州大学课程设计说明书3.2.4 流程图
图3.2.4 滤波模块流程图
3.3 交流采样 3.3.1交流采样电路图
第 11 页 贵州大学课程设计说明书3.3.2交流采样目的
交流采样是将二次测得的电压经AD736变成计算机可测量的直流小信号，然后再送入8096进行处理。由于AD736能够对电压的有效值进行采样，所以可以实现对电网电压和发电机电压有效值的比较。
3.3.3 交流采样的主要思想
是用一定规律对具有工频交流电量的瞬时值直接采样，用若干个交流信号瞬时值描述该交流信号波形，用一定的算法求得被测量的有效值及其他有关参数。
3.3.4 AD736
AD736 有多种应用电路形式。准同期并列采用双电源供电时的典型应用电路即可。这类转换器的误差是比较低的，用其测量正弦波电压的综合误差不超过±3%。AD736主要由输入放大器、全波整流器、有效值单元（又称有效值芯子RMS CORE）、偏置电路、输出放大器等组成。芯片的2 脚为被测信号VIN输入端，工作时，被测信号电压加到输入放大器的同相输入端，而输出电压经全波整流后 送到RMS单元并将其转换成代表真有效值的直流电压，然后再通过输出放大器的Vo端输出。偏置电路的作用是为芯片内部各单元电路提供合适的偏置电压。采用AD736转换器可以把采样所得的瞬时值转换为准同期并列所需要的有效值，可以直接对此采样值进行运用、检测。
第 12 页 贵州大学课程设计说明书3.4 74ALS373模块 3.4.1 模块电路图
图3.4.1 电源模块电路图
3.4.2 74ALS373说明
74ALS373是具有8个锁存器的芯片，其引脚图如图3.4.1.它有一个使能端G，1个输出控制端E，8个输入端1D-8D，8个输出端1Q-8Q，该芯片有称为透明的D型锁存器。“透明”是指当使能端G端为高电平时，输出Q端将随输入端D端的变化而变化，锁存功能体现在当使能端G端为低电平时，Ｑ端的输出将锁存在已建立的电平状态，而不管此时输入端Ｄ的状态如何。其功能如下表
3.4.3 模块说明
此模块是用来锁存数据，锁存器输出地址低八位，然后P３口可以做数据口用，
第 13 页 贵州大学课程设计说明书实现P３口的复用，在地址信号输出并锁存后，Ｐ３口在输出数据信息。
3.5 555定时器模块 3.5.1 模块电路图
图3.5.1 采样保持模块电路图
3.5.2 555定时器说明
555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3，555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 A1 的反相
第 14 页 贵州大学课程设计说明书输入端的电压为 2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 A2 的输出为 1，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。
3.5.3 模块说明
使用\"555\"定时器接成施密特触发器对外加的周期波进行变换来构成计数脉冲形成电路，使之输出为矩形脉冲。然后接入ＨＳＩ．０和ＨＳＩ．１，利用８０９６单片机来测量方波的频率即为电网频率及发电机频率。
3.6 相角差模块 3.6.1 模块电路图
图3.6.1 相角差模块电路图
第 15 页 贵州大学课程设计说明书3.6.2 LM339说明
LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器，该电压比较器的特点是：1）失调电压小，典型值为2mV；2）电源电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为±1V-±18V；3）对比较信号源的内阻限制较宽；4）共模范围很大，为0~（Ucc-1.5V）Vo；5）差动输入电压范围较大，大到可以等于电源电压；6）输出端电位可灵活方便地选用。LM339类似于增益不可调的运算放大器。每个比较器有两个输入端和一个输出端。两个输入端一个称为同相输入端，用“+”表示，另一个称为反相输入端，用“-”表示。用作比较两个电压时，任意一个输入端加一个固定电压做参考电压（也称为门限电平，它可选择LM339输入共模范围的任何一点），另一端加一个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时，输出管截止，相当于输出端开路。当“-”端电压高于“+”端时，输出管饱和，相当于输出端接低电位。两个输入端电压差别大于10mV就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态，因此，把LM339用在弱信号检测等场合是比较理想的。LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管，在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻（称为上拉电阻，选3-15K）。选不同阻值的上拉电阻会影响输出端高电位的值。因为当输出晶体三极管截止时，它的集电极电压基本上取决于上拉电阻与负载的值。另外，各比较器的输出端允许连接在一起使用。
3.6.3模块说明
标准电压互感器二次端的输出信号与被测电压互感器的二次输出端信号经滤
波器输出的正弦信号经１０ＫΩ电阻后分别进入LM339电压比较器的输入端，然后按照上图接各个引脚，即可实现相角差的测量。
第 16 页 贵州大学课程设计说明书3.6.４ 程序流程图
3.7 显示模块 3.7.1 模块电路图
图3.7.1 显示模块电路图
3.7.2 模块目的
显示模块旨在显示当前发电机端电压、频率以及电网电压、频率的数值。
第 17 页 贵州大学课程设计说明书3.7.3 模块说明
该模块主要由LCD显示屏1602（型号为LM016L）与排阻RESPACK-8组成。1602显示当前发电机端电压、频率以及电网电压、频率的数值，排阻RESPACK-8起升压作用，提高电流以驱动1602。
在1602的引脚中，D0~D7引脚接用于接收信号。E引脚为使能端，下降沿使用，可接共用时钟。RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器，低电平0时选择指令寄存器。RW为读写信号线，高电平1时进行读操作，低电平0时进行写操作，由于1602在此设计中仅用于显示，不需要从液晶中读取数据，故此处直接接低电平0。当1602的RS引脚接高电平，RW接低电平时，即可写入数据用以显示。1602控制命令表见图所示。
图3.7.3 1602控制命令表
第 18 页 贵州大学课程设计说明书3.7.4 流程图
图3.7.4 显示模块流程图
3.8 led灯模块 3.8.1 模块电路图
图3.8.1 发光二极管电路图
第 19 页 贵州大学课程设计说明书3.8.2 模块目的
当灯０亮时表示发电机电压大于电网电压，应减小发电机电压，当灯１亮时表示发电机电压小于电网电压，应增大发电价电压，当两灯都不亮时表示电压符合并网条件；当灯２亮时表示发电机频率大于电网频率，应减小发电机频率，当灯３亮时表示发电机频率小于电网频率，应增大发电机频率，当两灯都不亮时表示频率符合并网标准；信号灯４亮时表示满足并网条件。即信号指示灯模块旨在显示当前系统电压频率的状况及是否已达到合闸标准。
3.8.3 模块说明
该模块由5个发光二极管并联组成。其中，D０、D１、D2、D3四支发光二极管灯亮，分别表明fGfX、fGfX、UGUX、UGUX，即分别需对发电机进行增速、减速、增磁、减磁操作，以使得发电机与电网之间无频率差及电压差。若D０~D３都熄灭而D４亮，则说明当前符合合闸要求，可合闸将发电机并入电网运行。
3.8.4 流程图
图3.8.4 发光二极管模块流程图
第 20 页 贵州大学课程设计说明书3.9 储存部分 3.9.1 模块电路图
图3.9.1 储存模块电路图
3.9.2 模块目的
该模块主要为8096单片机存储发电机电压频率及电网电压频率数据。
第 21 页 贵州大学课程设计说明书3.9.3 模块说明
在该模块单片机外接有四片２k*8EPROM的２８１６,这样便有充足的存储空间存放所测得的电网和发电机电压及频率数据。
现将地址空间分配如下：8096芯片内部RAM用于存放随机数据，外部存储器Ｕ０地址范围0000H ~07FFH存放发电机电压测量数据，Ｕ１地址范围0800H~0FFFH存放电网电压测量数据，Ｕ２地址范围１000H~１FFFH存放发电机频率测量数据，Ｕ３地址范围１800H~１FFFH存放电网频率测量数据。
第 22 页 贵州大学课程设计说明书第四章 系统软件设计
4.1软件程序设计思路
本次设计的数字式准同期并列装置借助于单片机高速处理数据并完成控制的能力，利用编制的程序在硬件配合下实现发电机的并列操作，因此软件程序设计在本次装置设计中占有十分重要的地位，程序流程细节的编制因人而异，无标准可行。
我们这次程序软件设计的思路是，装置启动后，对主要部件进行初始化，然后开始工作，启动A/D转换，利用交流采样测量发电机以及电网对应的某一相相电压幅值，并储存，转而计算电压差，在电压差不满足设定值要求时，使相应的増磁或减磁信号灯亮灭指示操作人员如何操作。在电压差满足并列条件的基础上，我们再进行频率差检测，频率差检测利用8096单片机内部的高速输入HSI配合内部定时计数器T1测量，其基本原理是将整形后方波信号的上跳变时刻以及下跳变时刻存储，同时记录T1上、下跳变时刻计数值以及溢出次数，从而计算得到方波周期，进而得到发电机或电网电压的频率，继而得到频率差，在频率差不满足并网要求时，使相应增速或减速信号灯亮灭来告诉操作人员如何操作，在频率差满足并网要求时，进行相角差检测。
相角差测量的程序设计原理和频率测量一致，可调用编制好的相同的子程序测量，由于相角差是时刻变化的，所以相角差的测量要持续进行，当检测到相角差变小的情况下，推算在恒定越前时间合闸下的理想合闸相角差，然后等待，捕捉最佳合闸时机，最后发出合闸信号。
4.2软件流程图 4.2.1 主程序流程图
第 23 页 贵州大学课程设计说明书
图4.2.1 主程序流程图
第 24 页 贵州大学课程设计说明书4.2.2 测量频率差的流程图
图4.2.2 测量频率差的流程图
4.3软件程序
AL EQU 20H AH EQU 21H BL EQU 22H
ORG 2080H START: LD EX, #0000H LDB AD_COMMAND, #0CH NOP NOP ADBUSY: LDB AH, AD_RSULT_HI LDB AL, AD_RESULT_LO ST AX, LDB AD_COMMAND,#0DH NOP NOP
ADBUSY1: JBS AD_RESULT, 3, ADBUSY1 LDB BH, AD_RSULT_HI LDB BL, AD_RESULT_LO 贵州大学课程设计说明书 第 25 页 BH EQU 23H CL EQU 24H CH EQU 25H DL EQU 26H DH EQU 27H EX EQU 28H FX EQU 2AH GX EQU 2CH HX EQU 2EH FREQA EQU 30H FREQB EQU 34H
；电网电压Ｕｘ的ＡＤ转换[EX] ；存储Ｕｘ并显示
ST AX, 2000H[0] ；显示Ｕｘ LD FX, #0800H
；发电机Ｕｇ的ＡＤ转换
JBS AD_RESULT, 3, ADBUSY 第 26 页 贵州大学课程设计说明书 ST BX, [FX] ；存储Ｕｇ并显示 ST BX, 2800H[0] ；显示Ｕｇ CLR CX SUB CX，BX，AX
CMP CX,#000CH ；比较Ｕｘ，Ｕｇ是否满足条件 JH TAB1 SUB CX CMP CX JNH TAB2 SJMP START TAB1: LDB PORT2, #00H SJMP START CLR AX CLR BX TAB2： LDB HSI_MODE,#03H LDB IOC0,#00H TESTA: JBC IOS1,7,TESTA LDB AL,HSI_STATUS LD BX,HSI_TIME TESTA1: TESTA2: JBC IOS1,7,TESTA2 CALHIA: SUB HTIMEA,CX,BX ，AX，BX ，#000CH
；电压满足并网条件
， #01H ；Ｕｇ小于Ｕｘ灯1亮
；Ｕｇ大于Ｕｘ灯0亮
；置工作方式3,脉冲的正、负跳均为触发事件；选择HSI.0引脚
；查保持寄存器是否加载，若否，则重新查询；读取第一个事件状态 ；读取第一个事件的时间 JBC IOS1,7,TESTA1 ；查保持寄存器是否加载 ；读取第二个事件的时间值
LD DX,HSI_TIME ；读取第三个事件的时间值
JBS AL,1,CALHI ；第一个事件发生时HSI.0为高电平则转移 ；计算低电平持续时间 SUB HTIMEA,DX,CX ；计算高电平持续时间 ；计算高电平持续时间
LDB PORT2 LD CX,HSI_TIME SUB LTIMEA,CX,BX SJMP GETPERA
第 27 页 贵州大学课程设计说明书 SUB LTIMEA,DX,CX ；计算低电平持续时间
GETPERA: ADD PERIODA,HTIMEA,LTIMEA；计算周期 LD FREQA, #0001H
DIV FREQA, PERIOD ；计算电网的频率 LD GX,#1000H
ST FREQA,[GX] ；存储电网的频率 ST FRBQA, 3000H[0] LDB IOC0,#04H TESTB: TESTB1: TESTB2: CALHIB: GETPERB: ADD PERIODB,HTIMEB,LTIMEB ST FREQB, ST FREQB；显示电网的频率
；置工作方式3,脉冲的正、负跳均为触发事件；选择HSI.1引脚
JBC IOS1,7,TESTB ；查保持寄存器是否加载，若否，则重新查询；读取第一个事件状态 ；读取第一个事件的时间 ；查保持寄存器是否加载 ；读取第二个事件的时间值
；读取第三个事件的时间值 JBS AL,1,CALHI ；第一个事件发生时HSI.0为高电平则转移 SUB LTIMEB,CX,BX ；计算低电平持续时间 SUB HTIMEB,DX,CX ；计算高电平持续时间
SJMP GETPERB ；计算高电平持续时间 SUB LTIMEB,DX,CX
；计算低电平持续时间
；计算周期
DIV FREQB,PERIODB ； 计算发电机的频率
[HX] ；存储发电机的频率 ，3800H[0]；显示发电机频率
CLR AX LDB HSI_MODE,#03H LDB AL,HSI_STATUS LD BX,HSI_TIME JBC IOS1,7,TESTB1 LD CX,HSI_TIME JBC IOS1,7,TESTB2 LD DX,HSI_TIME SUB HTIMEB,CX,BX LD FREQB,#0001H LD HX,#1800H 第 28 页 贵州大学课程设计说明书 CLR CX
SUB CX，FREQB，FREQA
CMP CX,#000AH ；比较电网和发电机的频率是否符合并网条件 JH TCD1 ；不符合并网条件，发电机频率大于电网频率 SUB CX，FREQA，FREQB
JNH TCD2 ；发电机频率和电网频率符合并网条件 LDB PORT2，#21H；发电机频率小于电网频率，灯３亮 SJMP TAB2
TCD1: LDB PORT2，#20H ；灯２亮
SIMP TAB2 ；频率不满足，重新检测 TCD2: LDB AD_COMMAND,#0FH NOP NOP CLR AX
ADBUSY3: JBS AD_RESULT,3,ADBUSY3 LDB AH,AD_RESULT_HI
LDB AL,AD_RESULT_LO ；相角差的ＡＤ转换
CMP AX #0008H ；相角差是否小于３度 JH TCD2 ；相角差不满足，重新检测 LDB HS0_COMMAND,#20H ；相角差满足，发出合闸信号 ADD HSO_TIME,TIMER1,#0003H HERE: SJMP HERE
END ；结束
第 29 页 贵州大学课程设计说明书总结
数字式自动准同期装置作为电力系统中一个非常重要的自动化装置，对提高系统的稳定、可靠运行及线路负荷的合理、经济分配起着十分重要的作用，本文探讨了基于MCS-96系列单片机所实现的数字式自动准同期装置的硬件规划，具有并网准确、可靠性强、抗干扰能力强等优势。
心得
本次的课程设计结束了，在这段时间里，我们收获良多，通过查阅资料，与队友探讨，请教老师，以及不屑的努力，我们整个小团队在各种能力上都有了提高，对8096单片机的认识与实际操作使用更是有了深层次的了解，而一切对于我们日后的工作是最实用的，真的是受益匪浅。
在设计的过程中，我们又一次认真的学习了8096单片机的基本组成、工作原理、程序汇编、输入/输出概念等，通过查阅书籍、网上浏览资料以及请教老师等途径，与队友们共同探讨了8096单片机的实际应用与操作，而着重点是用该单片机来构建自动准同期装置。我们觉得最难攻克的关卡是模块电路的设计、绘制和软件的编程，这两部分是我们团队耗时最多的环节，也是我们产生矛盾最多的环节，因为我们一开始对这方面的知识与认识十分缺乏，概念也十分模糊，需要查阅大量的资料来获取合适的信息，如芯片端口的作用与正确的连接方式、编程时所需要考虑到的信息与状态，这都需要我们逐一学习，探讨。虽然问题很难，但我们的小团队却都抱着兴奋的心情来迎接这个挑战，每位成员各施其职，各抒己见，不断的努力，想的都是为了把问题弄懂、解决，虽然辛苦，但我们快乐着。 本设计还涉及到总体方案规划、系统硬件设计以及其他相关资料的收集整理，这些都不是简单的工作，所以我们都一丝不苟、认认真真的完成。无疑，在设计结束后，我们都一致认为本次设计很快乐、很有价值，设计中的每一环节都是一种锻炼，一种知识的积累，在令我们的能力提高，我们从中不仅收获了知识，也认识到团队合作的重要性及其优越性，这一切都是些基础东西，但只有掌握了这些最基础的，才可以更进一步，取得更好的成绩，这对于我们无疑是一种无价的财
第 30 页 贵州大学课程设计说明书富，我相信在往后的学习、生活、工作里它将会发挥重要作用。
努力归努力，我们也知道我们的设计暂时还存在不足，所以在往后的学习中，我们会继续虚心学习，保持认真的态度，继续探讨、学习本课程的知识，力求做到最好。
第 31 页 贵州大学课程设计说明书参考文献
1、王福瑞等. 《单片微机测控系统设计大全》 北京航空航天大学出版社，1999 2、孙涵芳 《Intel 16位单片机》 北京航空航天大学出版社，1999
3、汪建等 《MCS-96系列单片机原理及应用技术》 华中科技大学出版社，2004 4、沈红卫 《单片机应用系统设计实例与分析》 北京航空航天大学出版社，2003 5、程军 《Intel 80C196单片机应用实践与C语言开发》 北京航空航天大学出 版社，2001
6、张晓英等. .基于单片机和CPLD的同步发电机自动准同期装置设计.电力自动 化设备,2007
7、胡汉才.单片机原理及其接口技术.北京： 清华大学出版社，1994
8、孙涵芳.MCS-51/96系列单片机原理及应用.北京：北京航空航天大学出版社，1988
9、张毅刚，乔景渌.8098单片机应用设计.北京.电子工业出版社.1993-5
10、李新民，李勋.8098单片微型计算机应用技术.北京航空航天大学出版社.1995-9
第 32 页 贵州大学课程设计说明书附录
设计总图
第 33 页 贵州大学课程设计说明书元件清单
原件名称 8096 LM3302 555 74LS139 LM020L 4072 AD736 74ALS138 2816 74ALS373 LM339 RESPACK-8 74LS86 LED 74LS74 7409 电阻 电容 数量 1 2 1 1 4 1 2 1 4 1 2 1 1 5 1 1 各类电阻若干 各类电容若干
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