程序求取相位角子程序系统中断设子程序数码显示功能子程子程序组成。主程序流程图如图所示。系统程序初始化励磁系统状态识别电压电流频率测量输出控制电压电流功率因数的调节计算输出显示与设定相同吗延时上电复位图系统主程序流程图同步发电机端电压电流测量子程序对发电机的电压和电流进行模数转换是进行参数采集及计算的关键，为后边的移相触发控制提供实时的准确的数据，减少装置的误动率。在本设计中，采用单片机的片内逐次逼进模数转换器。有个位的逐次逼近型。与个通道的模拟多路复用器连接，通过分时复用的方式，能对来自端口的路单端输入电压进行分时采样。其转换结果为其中，为被选中引脚的输入电压。以机端电压采集为例，程序流程图如电压信号启动转换子程序是否在采样范围内求平均值得加权平均得返回初始化转换结束采样完成否图电压采集子程序流程图功率因数角与频率判断子程序将转换后的方波信号接入单片机的中断口，端口。中断端口具有捕获电平变化功能，在电平下降沿上升沿和任意电平变化都可以触发中断，在中断信号触发时，记录下计时器的值，同时将定时器清零，进行下次的计时。此时计时器的值就是所测电压信号的周期值，该软件设计方法可以在个周期内便计算出频率与功率因数角，并可判断出电流和电压之间的相互关系，具有较好的实时性和准确性，其设计流程图如图所示。入口外部中断上升沿触发定时器开始计数捕获引脚上升沿触发读取值外部中断上升沿触发读取定时器值计算功率因数角与频率判断超前或滞后相位超前处理程序相位滞后处理程序返回滞后超前图功率因数角与频率判断子程序中断设置子程序的定时器定时器启动和控制各参数量的计算及的输出。其中定时器工作于定时器模式，每产生次中断，用来定时采样同步发电机电压值，如图，其中中断完成发电机电压转换值的读取，定时器完成转换的启动。等待中断保存的数据启动转换转换完成定时器中断中断图中断子程序框图系统抗干扰措施随着单片机在各个领域的广泛应用，它需与工业现场中各类电器设备相配合。由于工业现场各种动力设备不断地起停运行，使得现场环境恶劣，存在许多干扰源系统本身噪声干扰电磁干扰过压干扰及环境干扰等。大量的干扰源虽不能造成硬件系统的损坏，但常使整个系统不能正常运行，致使控制失灵，甚至造成重大事故。因此，必须采取有效的抗干扰措施，以保障它的稳定运行。工业环境中的干扰因素比较多，对微机系统造成的影响也是多方面的。但干扰的形成须具备三个基本因素，干扰源耦合通道对干扰信号敏感的接收电路，干扰形成的途径如图所示干扰源耦合通道接收电路图干扰形成的途径抗干扰措施分为硬件措施和软件措施。采取合适的硬件措施可消除大部分干扰，软件措施作为后备技术消除已进入系统的干扰。由于软件抗干扰措施是以为代价的，应合理使用软件方法，避免影响在系统中正常运行。因此，成功的抗干扰系统是硬件和软件有机结合构成的。系统硬件抗干扰设计下面从硬件抗干扰的角度出发对干扰进行各方面分析，并给出硬件抗干扰的基本方法。硬件抗干扰设计的基本原则是抑制干扰源，切断干扰传播路径，提高敏感器件的抗干扰性能。抗电磁干扰。方面，个系统的运行对环境造成的电磁干扰不得影响其它设备另方面，系统本身抗电磁干扰能力要强，不易受到外界环境的电磁干扰。些系统，例如微控制器时钟频率特别高总线周期特别快的系统含有大功率大电流驱动电路如产生火花的继电器大电流开关等的系统含有微弱模拟信号电路以及高精度转换电路的系统，就须要解决上述问题。减小信号传输中的畸变。微控制器主要采用高速技术制造。信号输入端的输入电流在左右，输入电容在左右，输入阻抗相当高。其输出端有定的带负载能力，将个门的输出端通过段很长的线引到输入阻抗相当高的输入端，干扰问题就很严重，会引起信号的畸变，增加系统的噪声。信号在印刷线路板上传输有定的延迟时间，其传播速度约为光速的之间。所以，在线路板设计中，引线长度越短越好，以保持信号在印刷板上传输时，导线引起的延迟时间不大于所用器件的标称延迟时间。减小电源的干扰。电源是对微机系统干扰的个主要来源。电源在提供能源的同时，直接将噪声加在微控制器上。复位线中断线和其它些控制线最容易受到外界噪声的干扰。电网上的强干扰通过电源进入集成电路块。即使电池供电的系统，电池本身也有高频噪声。模拟电路中的模拟信号放大器则更经不起来自电源的干扰。因此，供电线路宜采用隔离变压器接入电网，它的初线和次线之间加了层屏蔽层，并和铁芯起接地，可以防止电网的干扰侵入微机系统。良好接地。印刷线路板上的线以电源线和地线最为重要。克服电磁干扰问题，最主要的手段就是接地。由于工业现场中工业频率低于，因此在印制板布线时通常采用点接地法，电源和地各有个接点。所谓数字地模拟地分开是指布线时分开，而最后都汇集到这个接地点上，如图所示配电系统模拟量系统数字量系统主机系统图系统接地方式与线路板以外信号线相连时，应采用屏蔽电缆。对于高频信号和数字信号，屏蔽电缆的两端都接地对于低频模拟信号用的屏蔽地，以端接地为好。系统软件抗干扰设计控制系统的抗干扰不可能完全依靠硬件解决，那样会增加系统本身的成本况且在实际中，往往是完成了整个系统的硬件设计后，才发现存在的干扰，此时若推翻原来的设计就浪费了宝贵的时间和人力物力因此软件抗干扰技术就是监督和判断应用系统是否出错或失效的种方法，这是应用系统抗干扰的最后道屏障。常用的软件抗干扰措施有如下几种数字滤波技术对于实时数据采集系统，为了消除传感器中通过的干扰信号，在硬件措施上常采取有源或无源网络，构成模拟滤波器，对信号实现频率滤波。同样，运用的运算及控制功能也可以实现数字滤波。在般数据采集系统中，通常使用采用了中值法和加权平均法两种数字滤波方式的结合，减少冲击，使装置性能更加稳定，减少了装置的误动率。开关量软件抗干扰技术开关量输入信号主要来自电动机继电器触点信号和手动自动控制开关信号。开关量干扰信号多数是尖脉冲状的，作用时间很短，所以在对开关量输入信号进行采集时，要消除多路开关的抖动，消除采样数据中的零电平漂移。般采用多次采集，直到两次或两次以上的采样值完全致为止。若多次采集信号总是变化不定，则表明系统出现异常现象，需要给出报警信号。看门狗技术看门狗是个独立的计时器。单片机在正常的运行中会不断的发出计时清零信号给。在控制系统中，经常出现死循环现象。死循环会使程序失去正常的控制，但不会使程序控制转入陷阱区，因而软件陷阱无法捕获到它。为防止程序进入死循环，经常采用看门狗技术。死循环时，计数器将会产生复位信号，程序重新开始启动，这样就可以清除外部对程序的干扰。第六章总结本设计在研究分析现有发电机励磁原理和微机自动励磁装置的基础上，研制了套基于平台的数字式发电机励磁装置。现将本人的设计总结如下本论文分析比较了现有的发电机励磁控制系统原理，选择了针对中小型发电机传统的模拟式励磁调节器难以满足中小型发电厂和企业的控制要求，提出以高性能单片机为控制核心的励磁控制装置。使用单片机实现励磁系统参数的采集。本装置充分利用单片机的硬件特性，通过次采集获得电网频率及相位角，并可判断电压和电流在时间上的超前滞后关系，仅占用单片机的个外部中断和个定时器计数器，实现起来较为方便。充分利用单片机的软硬件资源，并对整个系统的软硬件进行优化配置，再通过隔离检测数字滤波等抗干扰技术和容错技术，使得系统的硬件电路简单可靠维护方便。本微机控制技术，使用的是数字控制器，它是将模拟控制算法离散化，通过程序实现，不需要像模拟控制系统那样用硬件电路来实现，因此使系统设计更灵活方便，改善了发电机励磁系统的调节特性。通过由按键组合及数码管组组成人机交互系统进行参数的设置与，输出置位相管输出置位相管，触发晶闸管定时器程序的计数器的控制字定时器的输出比较器定时器的输出比较器的计数器的控制字注意这里的控制字注意这里异步模式状态寄存器定时器的输出比较器的计数器的控制字中断屏蔽寄存器定时器中断函数定时器清零测量相位角参数的语言程序相位角占空比参数超前，滞后标志位超前滞后超前和滞后计算占空比将占空比转换为角度，根据相位角变化趋势，分辨相位角是变大还是变小，并给出标志显示变化变大，设置标志位相位角显示，外部中断程序外部中断信号程序中断口信号处理程序中断周期值参数外部中断旧值参数变量提取当前中断程序定时器的值相邻值差值即中断信号周期占空比计算当前值转给旧值寄存器输入捕获中断口处理程序输入捕获中断周期值参数输入捕获旧值参数变量提取当前输入捕获计数值周期值即输入捕获信号周期当前值转给旧值寄存器息的查询，通过该人机交互系统还可以实现各种定值的校正。参考文献许克明，田怀智电力系统自动化装置重庆大学出版社，海涛，李啸骢等系列单片机原理及应用语言教程机械工业出版社，胡寿松自动控制原理科学出版社，王兆安，黄俊电力电子技术，机械工业出版社，张谨，张伟入门与提高，人民邮电出版社，康光华电子技术基础高等教育出版社，苏文成工厂供电机械工业出版社，周立功嵌入式系统基础教程，北京航空航天大学出版社，竺士章发电机励磁系统试验中国电力出版社，海涛计算机通信技术重庆大学出版社，李基成现代同步发电机励磁系统设计及应用中国电力出版社，张克彦单片机实用程序设计北京航空航天大学出版社，黄小峰在发电机励磁控制系统中的应用电机技术，邰金容同步发电机励磁控制系统综述工程设计与研究，方思立，发电机励磁系统调节及其仿真实验电网技术，冯江，邓清单片机在同步发电机励磁系统中的应用研究农机化研究王福瑞单片微机测控系统设计大全北京航空航天大学出版社，，