，用光电耦合器实现隔离。图开入量与单片机接口电路图位移量输入环节该环节的功能是将断路器的触头位移量转换为电脉冲信号，然后通过电路处理进行四倍频和正反向运动的识别。现仅将其功能简介如下安装于断路器操动机构主轴上的旋转光栅片在主轴的带动下运动，通过图电路，将位移信号转换为相位差为的两路方波脉冲，其中超前为正向运动，为合闸超前为反向运动，为分闸。两路脉冲经过导线送至图电路主板上光电耦合器的隔离侧，然后转换到非隔离侧进行处理。处理后的信号经过单稳态电路挑出上跳沿下跳沿，四个跳沿信号结合原信号送芯片，通过该芯片实现四倍频和正反向辨向功能。图四倍频辨向环节电路图开关量输出环节输出量与单片机接口电路如图所示，开关量输出环节输出的信号包括声光报警跳闸命令等。在本设计的开关量输出环节我们需要考虑的问题有单片机的供电电压单片机的口线驱动能力较差光电隔离单片机上电时端口不定状态的闭锁保护。针对以上问题本设计采取的措施是采用低供电电压的总线驱动器，供电电压采用高传送比典型值为的达林顿输出光电耦合器，其驱动能力可达该输出环节的闭锁方法是的光电二极管由的光电三极管供电的动作电平相反。因为该监测装置兼有跳合闸线圈保护功能，故必要时可以跳开跳合闸回路，以保护线圈。图开出量与单片机接口电路图通信接口环节通信接口的选型设计和操作相对其他环节来讲较为复杂，且存在通信模块与单片机的电平不匹配需要解决，为了叙述的连贯性，本文另立章对其进行了专门阐述。详见第五章。温度测量环节简介单线数字温度传感器是美国公司刚刚推出的新产品。线式数字温度传感器将间的温度信号转换成位二进制位符号位，位数据位。转换后的温度值位二进制通过的数据线直接输入到单片机，无需通过转换。读写指令以及温度转换指令通过数据总线传入。有两种供电方式由电源引脚直接供电由数据线寄生供电。另外，每个在出厂时已经给定了唯的编码，正因为每个都包含有个唯的位编码，所以可以实现在根总线上挂接多个数字温度传感器。数字温度传感器与等温度传感器相比除具有相当的测温范围和精度外，还具有温度测量精确和不受外界干扰等优点。温度采集系统设计构成的数字温度信号采集电路如图图所示。图为测温系统在测量现场的电路图为单片机侧的光电隔离电路。测温系统设计需要考虑的因素有器件件工作电压不同单片机工作电压光耦，工作电压数据传输环节工作电压工作电压数据传送的可靠性，即数据传输的抗干扰设计问题单片机与数字温度传感器的隔离问题数字温度传感器对光电耦合器频率的要求。图图所示的电路是基于以上考虑设计的，工作原理略。历史数据保存环节该环节通过非易失存储器实现对断路器开断次数以及开断电流的记录。为美国公司的非易失性芯片族中的最新成员，它把看门狗定时器电源监控和三种功能集成在单个封装内，提高了自身可靠性，降低了系统成本，并减少了对电路板空间的要求。的存贮器部分是的位串行，结构为四字节页方式，串口协议为，简单易行，每字节可写入次，数据可保存年。它内部的提供在掉电情况下保护那些需要保存的数据。此外，还具有片内偶然性写保护，时钟速率。低功耗的等待电流为，工作电流。与接口电路如图所示。液晶显示环节该装置的显示单元采用的是三线串行接口低功耗低工作电压带背光带看门狗位段通用型液晶显示器。选择该显示器的原因是有两个接口的工作电压范围是也是低功耗器件。该器件的使用较为简单，引脚图及其接线参考北京青云液晶显示模块技术说明书，这里不再祥述。第章软件设计硬件级驱动软件设计定时器中断服务程序流程由于历史数据保存环节的非易失存储器芯片带有看门狗定时器，所以单片机看门狗定时器工作于普通位定时器方式。该定时器是个时基，设定在。这个时基也是的采样周期。每个采样点加起来计为个采样点，即每周点。采用这种方式的原因有三分合闸记录期间需要高采样速度来保证分合闸记录的实时性求主回路电流有效值的最大斜率算法受采样干扰的影响严重，点求和相当于平均，有滤波功能单片机自带为位，次相加结果仍然在字节范围内，加的结果可以直接用，不需要再求平均，故此相当于提高采样精度。该中断服务程序用到了两个计数单元计数单元计数单元。计数单元被用作计数器为字节，逢十进到计数单元，计数单元为两字节计数器。这样计数单元事实上是采样数据保存间隔定时器周期为计数单元被用作系统的绝对时钟，无论是分合闸操作的时间序列还是温度转换的定时时间都可以由计数单元来相对确定。定时器中断服务程序流程图如下图所示。中断服务程序流程中断服务程序的功能是将采样得到的数据进行处理，如果不到个点，只是将当前采样数值加到暂存单元，如果够次，这将暂存单元的内容保存，同时求出相电流的斜率，如果它们中间有采样最大值点折算出此时的电流幅值。中断服务程序流程图如下图所示。图中断服务程序流程图状态量输入中断服务程序流程该程序完成的功能是将变化的状态量记录下来并做出相应的处理，由于遵循中断服务程序尽可能短的原则，该程序主要是设标志，真正的处理是在主程序中完成的。程序简述如下如果有合分闸令输入，设置合分闸标志，主程序见到合分闸标后将进入合分闸时序记录子程序当状态输入量是辅助接点换位时，则记录辅助接点的时序位置和行程的位移位置，并且设标志表示已经进入合闸或者分闸状态。在分闸操作中，分闸换位点还需要记录此时的电流有效值以备计算触头电磨损之用。状态量输入中断服务程序流程图如下图所示。计数器捕获中断服务程序流程单片机有两个定时计数器，它们都具有捕获功能。在本设计中它们工作于计数状态，分别用于记录正向和反向运动的位移量，合闸行程分闸行程。合分闸过程中的任点的位置都可以由的数值唯确定，再结合时间序列，就可以算出速度参量。由于断路器的行程长度是大概已知的例如断路器的行程为，这样我们就可以让捕获行程的和位置由他们计算分合闸平均速度。计数器捕获中断服务程序流程图如下图所示。图计数器捕获中断服务程序流程图数据采集子程序对的操作有条操作命令，对存储器有条操作指令。单线接口访问的协议是初始化操作指令存储器操作指令，意即对进行操作，首先应对其初始化，初始化序列包括主机发出复位脉冲给后由发回存在脉冲，然后主机向发操作命令，例如命令代码选择器件命令，再发送待选的编码，后发送需要执行的存储器操作命令，只有自身的编码与接到的编码相同的才能执行所要求的存储器操作。子程序流程图如下图所示。功能模块级软件设计合闸记录子程序合闸记录子程序的功能有记录合闸线圈开始有操作电流时刻操作机构开始运动时刻首相合闸时刻三相全合时刻然后每算个记录时刻由于无法确定确切的合闸过程结束时刻，只能每算个记录时刻直到最大可能的合闸时间。每个时刻记录下该点的位置和时间，以备求机械特性之用。合闸记录子程序流程图如下图所示。分闸记录子程序分闸记录子程序的功能有记录分闸线圈开始有操作电流时刻操作机构开始运动时刻然后每算个记录时刻由于无法确定确切的分闸过程结束时刻，只能每算个记录时刻直到最大可能的分闸时间。每个时刻记录下该点的位置和时间，以备求机械特性之用。由于电弧的延迟熄灭，无法确定首相分离和三相全分离的确切时刻，故此不作测量。分闸记录子程序流程图如下图所示。系统级软件设计如下流程为系统主程序，它的作用是将硬件级软件和模块级软件联合起来完成定的功能，它包括初始化和主循环两部分。初始化的任,,,,,，金家豪断路器状态诊断的新方法,华东电力,,胡大可编著系列超低功耗位单片机原理与应用,北京航空航天大学出版社,邬宽明单片机外围器件实用手册数据传输接口器件分册,北京航空航天大学出版社叶琦娅高压断路器机械性能的检测,江西电力,,华东电业管理局编著高压断路器技术问答,中国电力出版社王昌钧型真空断路器时间参量测试仪,电网技术,