影响线原理（共3篇）
影响线原理 篇1
学习单片机对职业院校的学生来说是非常重要的。目前单片机教学中使用的是试验台、试验箱和多功能开发板, 这些设备体积大、价格高, 不适合学生个人拥有。因此拥有有一条ISP下载线是学生学习单片机的最佳的选择, 这样学生就可以自己设计制作各种单片机系统, 不但能掌握软件编程, 还能学习硬件设计制作和调试维修, 更重要的是培养了系统开发的思想。以往有不少文章介绍了ISP下载线的制作, 这里重点介绍ISP下载线的原理与调试。
一、ISP的概念
1980, 英特尔公司开发出一种简易的8031CPU, 由于市场看好, ATMEL公司购买了8031的内核, 把Flash存储器融入进去, 开发出了AT89S系列单片机, 使得单片机具有ISP在线编程功能。
ISP (In-System Programming) 在系统可编程, 指在用户设计的目标系统中或印刷电路板上配置的是空白器件, 对空白器件写入用户代码进行编程或反复编程时, 不需要把器件离开目标板插入编程器单独编程, 而是通过SPI等接口, 接收上位机传来的数据, 并对单片机内部的Flash存储器进行编程。因为在设计目标板的时候就将接口设计在上面, 所以叫“在系统编程”。
这个功能的优势在于编程时仅需一个非常简单的转换电路和一条导线就可以把单片机和上位机连在一起。对单片机编程可以选用Keil软件进行C语言或者汇编语言编程, 编写完程序后选择输出HEX文件, 再用烧写软件读取HEX文件, 把程序烧写到单片机中就可以了。
ISP技术彻底地改变了传统的开发模式, 无论在单片机上, 还是在CPLD上都得到了广泛的应用, 所以ISP技术是未来发展方向。
二、单片机的下载接口
ATMEL公司的AT89S5X系列单片机, 提供的SPI既可以通过上位机的串口和并口下载程序, 也可以通过USB口下载程序。
例如AT89S52就具有8K在系统可编程Flash存储器阵列, 亦适于常规编程器。ATMEL公司为AT89S52单片机配置了三个引脚, 与I/O的P1.5、P1.6、P1.7共用6、7、8脚。第6脚 (P1.5) 为MOSI, 是编程串行数据输入端, 上位机作为主机发送数据, 单片机作为从机接收数据;第7脚 (P1.6) 为MISO, 是编程串行数据输出端, 上位机主机接收数据, 单片机从机发送数据;第8脚为 (P1.7) 为SCK, 是编程同步控制时钟端, 由上位机主机发送时钟脉冲信号。
在写程序前上位机主机先发一个高电平到单片机的复位脚RST端, 使AT89S52一直处于复位状态时, 它就会开启第6、7、8脚读写程序的第二功能了。然后就可以通过MOSI、MISO向单片机内写程序了。编程结束后, 将RST置低电平, 单片机系统即可恢复到正常工作状态。因为有专门的下载烧写软件, 所以具体的时序我们就不讲了。
三、上位机的并行接口
上位机的并行接口最早是为点阵行式打印机设计的, 1981年被IBM公司采用, 后来成为PC上位机的标准配置, 一般被称为打印接口或LPT接口。
为了提高上位机并行接口的性能, 也要兼容过去的标准, IEEE1284定义了5种工作模式:SPP、Nibble、Byte、EPP、ECP。
其中SPP模式是传统的并行接口, 是最基本的工作模式, 提供基本的信号。包括8-bit数据线, 4条控制线 (Strobe、Initialize Printer、Select Printer、Auto Feed line) 和5条状态线 (Busy、Acknowledge、Select、Paper Empty、Fault) , 需要三个不同的寄存器来进行数据的读写操作。其中都包括数据、状态和控制寄存器, 分别对应数据、状态和控制信号线操作, 通常称为数据端口、状态端口和控制端口。数据寄存器所占用的地址是并行接口的基地址, 对应于接口的2～9针。状态寄存器占用的地址是基地址加1, 对应于接口的10、11、12、13、15针, 是只读寄存器。控制寄存器占用的地址是基地址加2, 对应于接口的1、14、16、17针。打印机卡1的地址常为378H, 其中数据口0378H、状态口0379H、控制口037AH;打印机卡2的地址常为278H, 其中数据口0278H、状态口0279H、控制口027AH。
PC机上常见的并行接口一般采用DB-25孔型插座。并行接口有25条接线, 其中控制线4条, 状态线5条, 并行数据输出线8条, 接地线8条。因为是并行数据, 为避免传输时数据间的串扰, 每条数据线都需要配合一条地线, 形成双绞线结构。并行接口管脚排列如表1示。
并行接口输出的是TTL标准的逻辑电平, 输入信号也要符合TTL标准。这种特性可以使接口容易应用在电子设计中。大部分的上位机并行接口能吸收和输出12mA左右的电流, 如应用时小于或大于这个值, 应使用缓冲电路。
四、下载线的原理和作用
制作下载线时可以用作隔离缓冲器的芯片很多, 我们常见的有74LS373、74HC244两种。
1.74LS373下载线
74 LS373是三态输出的8D锁存器。Q0～Q7为输出端, D0～D7为数据输入端。当三态输出允许控制端为高电平时, Q0～Q7呈高阻状态, 即不能驱动总线, 也不作为总线的负载, 但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当OE为低电平时, Q0～Q7为正常逻辑状态, 可用来驱动负载或总线。此时, 当锁存允许端LE为高电平时, Q随数据D而变。当LE为低电平时, Q就被锁存在已建立的数据电平。
如图1示, 当上位机CPU送出的数据传送到74LS373锁存器后, 锁存器就是把当前的状态锁存起来, 直到单片机读取数据以后, 反馈一个信号, 然后上位机输出控制信号, 锁存器解除锁定。这样下载线在高速工作的上位机CPU与慢速工作的单片机外设之间起协调和缓冲作用, 实现数据传送的同步。
也就是说ISP下载线是将PC端下载软件送出的4路串行编程信号通过4个缓冲器整形为TTL信号然后交给AT89S52的ISP引脚。把这四根线加上VCC和GND共六根线通过74 LS373连接到上位机机的并口, 并配合相应的下载软件, 就可以下载HEX文件了。
用功能相同的HCMOS电路74HC373代替74LS373效果更好, 74HC574则功能相同排腿不同。
2.74HC244下载线
74HC244是三态同相缓冲器及总线驱动器, 其内部共有两个四位三态缓冲器, 使用时可分别以1G和2G作为它们的选通工作信号。当1G或2G为低电平时, 相应的输出端Y和输入端A状态相同;当1G或2G为高电平时, 相应的输出端呈高阻态。
如图2所示, 这里用74HC244来作上位机并行接口和单片机的缓冲隔离。上位机并行接口的14脚用来控制第二组缓冲器的输出, 当其为低电平时, 所控制的缓冲器可正常传递数据;当其为高电平时, 所控制的缓冲器输出端为高阻态。上位机并行接口的8脚输出编程命令和数据到单片机的MOSI端;上位机并行接口的2脚输出串行编程时钟信号到单片机的SCK端;上位机并行接口的3脚输出复位信号到RST端。由单片机输出的信息经MISO端输入到上位机并行接口的11脚, 如图2所示。
五、上位机并行接口及下载线的调试
下载线要使用上位机的并口进行数据传输, 所以首先要保证并行接口正常。有的上位机的并行接口就有问题, 使得调试下载线时摸不着头脑。
1.并口的设置
大多数有并行接口的台式上位机会把并行接口自动默认为Normal (SPP) 模式。如果不是, 可进行如下设置:
1、进入BIOS设置, 进行如下内容的检查与修改;
2、查找Parallel Port option选项, 板载串行口始能 (Enabled) ;
3、检查Onboard Parallel Port (板载并行口) 选项, 是否有冲突;
4、Parallel Port Mode (并行口模式) 选项:ECP、EPP、ECP+EPP、Normal (SPP) , 默认选项为ECP, 应改为:Normal (SPP) , 如果没有Normal, 必须选择SPP;
5、保存设置。
2.并口的检测
设置好了并行接口并不能保证并行接口一定能用, 最好对并行接口进行一下检测。有个并口调试软件对检测并口是个很好的帮助, 如图3。
分别在上面输出框的1-9、14、16、17脚前点上勾。并用万用表测量对应的并口脚, 当勾上时为高电平 (5V) , 去掉勾为低电平 (0V) , 就说明并行接口的这些引脚正常。对于10-13、15这些只读脚的测量, 可以先按下面的“开始”钮, 这时在输出框的白色图示区域就不断显示这些引脚的电平状态。例如把并口11脚串一个1K的电阻去触碰18-25脚这些接地脚或电源端, 这样就知道了并口上每一个引脚的输入、输出是否正常。
下载线调试程序isptest.exe。在管脚前的选择框内点选对勾后用万用表量那个引脚的电平是否可以控制到位就行了。如图4。
3.软件的设置
能够支持上位机并口ISP下载的软件有很多, 使用时要注意这些软件支持的隔离缓冲芯片并不一样, 电路也不是都一样, 有些软件使用时还要进行设置。
比如ISPLAY V1.3版软件就可以采用多种器件的不同方案, 只要进行相应正确的设置就可以完成下载。在这个软件的pin-config文件夹中, 提供了几种常见的下载线配置文件, 当然根据自己的实际接线来设置各功能输出的并口引脚号。并且还可以设置LE的导通是高电平还是低电平, OE的导通是高电平还是低电平。如图5、图6示。
4.下载线的调试和故障检修
调试下载线时, 首先要保证目标板上的单片机可以正常运行。也可以不断开六针插头和单片机目标板的连线, 因为隔离缓冲芯片在程序下载结束后呈高阻状态, 阻抗很高, 对电路也没有影响。
连接好下载先后, 先打开一个下载软件, 比如ISPLAY, 如图7所示。点击检测器件, 观察下面的状态窗口。然后再打开一个HEX文件, 对单片机进行擦除、写、读、校验等操作。
(1) 检测器件时, 时有时无, 严重时根本检测不到。
这就是下载线不稳定的表现, 首先检查电路有无错焊、漏焊、短路现象, 其次是连接件是否接触不良, 最后的原因是电缆太长。一般制作下载线时都是把缓冲芯片装在并口插头的壳内, 而连线是在缓冲芯片和单片机之间。这时要求连线越短越好, 最好不超过50cm。
(2) 不能检测到器件, 但可以正常读写擦除, 这种现象可能是单片机的某些模块损坏, 更换芯片即可。
(3) 写操作时总是写到某个地址就停顿, 然后报告失败故障的原因首先是电源不稳定, 可以在缓冲芯片的电源端并接100nF的退耦电容;其次是芯片的器件质量问题, 芯片要选用CMOS芯片, 即HC系列, 不能用LS系列;最后在下载时尽量不要打开很多应用程序。
浅析零线接地原理与防窃电措施 篇2
这种方式是一种比较常见的偷电方式, 这种方式的存在不仅给国家和人们群众的产电和用电造成了严重的影响, 而且接线方式很容易造成以外事故, 存在严重的安全隐患。很多用户在用电过程中将线路中的零线和火线对调, 并保持零线不能工作的趋势, 而私自接线实现对国家电能的盗窃行为。因此, 当用户采用这种接线方式时, 必将会导致火线和零线的电流不相等。
二、窃电种类
经济发电作为一种清洁的二次能源, 对促进平衡的能源环境起了关键作用, 但作为一种特殊的商品能源的生产, 同时使用与不可见的物理特性。线损率是电网企业生产经营计划的一个重要指标, 直接影响电网运行效率的指标。为了使电力在流通环节上, 不会造成不必要的损害, 电力公司做好各个方面的管理工作, 特别是打击窃电的斗争。
1. 改动短路计量装置窃电
该种行为主要面向的对象是电能的计量装置, 对其进行改动, 窃电时采用主要手法是将电能表内部的装置造成短路。在显示的工作中我们经常会发现这种情况, 情况严重时, 可以采用并联或者外接的方式实现对电能的偷窃。这种窃电方式, 由于窃电过程中无形的降低了线路中的电阻, 导致线路中的电流过大, 电流也不会通过电流表内部的线圈进入到用电设备内。而在输电线路中施工并联的电阻, 就会导致这个线路中的电阻小于电能表的电阻, 大多数的电流都会直接流入到并联电阻线路中, 从而实现了对电能表的短路, 这样一来, 就会导致计量装置的读数变小, 从而实现了对国家电能的偷窃。
2. 断开电压联片或在电压线圈上串联分压电阻
这种窃电方式主要是通过断开电压装置内部的线圈从而实现电压表内部的线圈失压的出现, 这种窃电方式可以直接导致电压表或者电能表无法正常工作, 同时在检查过程中我们经常也会发现, 电表保护装置完好无损, 但却发现计量装置内部的零部件被动过手脚。随着这种窃电方式比较容易暴露出来, 但是由于这种窃电方式操作简单, 容易操作, 对电力损失依然十分巨大。
3. 调接零火线窃电
这种窃电方式在进行过程中不容易被检查人员发现, 这种方式是窃电人员利用电能表的电能结构, 将供电线路进行互换, 导致计量装置内的电路无法形成有效的回路电流不能流通, 电能表就停止了运作。这种方法的隐蔽之处就在于, 除非拆除电能表外壳检查内部结构才能发现其中存在的猫腻。但是这种窃电方式需要较高的装置的配合使用, 否则很难控制电能表中的其他线路, 同时这种行为还存在着比较大的危险性使用过程中很容易产生火灾和人员触电的现象。
4. 断零窃电
这种窃电方式是传统上的窃电行为, 在日常生活中我们经常可以发现, 其主要工作原理是通过对电能表进行改动, 实现计量装置不计数或者少计数的目的。在实际的窃电行为中, 窃电者利用一个隐蔽的地线装置和一个简单的线路就能实现对国家电能的盗窃。通过时, 窃电者为了掩盖自己的窃电行为通常情况下都会采取一定的措施保证计量装置在合理的范围之内。这样一来, 窃电者就能够实现电能表自动运转而不会被发现窃电行为。
5. 更换计数器齿轮窃电
要想实现利用这种窃电方式达到企业的目的, 就需要有一定的电力专业功底, 需要操作者熟悉相关电路的操作流程。具体来说, 如果将用户的计量装置更换成小计量的装置, 会导致电能表计数会比流程电能表的电量少。同时采用这种方式对电能表的要求是比较高的, 他需要找到与原电能表相同的生产厂家和型号, 否则电能表的机械尺寸会与现有的电能表的机械尺寸在村差异性, 更换之后很容易被电力工作人员发现。
6. 绕越计量装置窃电
通常说来, 这种窃电方式就是从公共线路上私自接拉线路, 这种行为很容易被检查人员发现, 但是由于这种方式操作简单恢复容易, 在发现之前能够实现很容易的处理, 因此, 会被一般的用户所采用, 这种窃电方式不仅很难取证, 而且对偷电人员的生命安全造成很大的威胁, 因为公共的线路电压和电流普遍比较高, 而偷电者使用的通常为裸露的线路, 这种情况会增加人员触电的危险几率, 从而给整个供电线路造成严重的威胁。
三、防窃电措施
1. 从教育入手实现对窃电行为的有效预防
电力部门应该加大对窃电违法行为的宣传和教育力度, 让每一个用电用户都能清楚的意识到窃电行为的危险性和对国家电力系统造成的危害性以及国家相关法律法规的处罚力度。通过各种教育宣传活动切丝提高用电用户的用电意识, 从思想上纠正窃电行为, 从而更好规范对电力系统的保护和应用行为, 最终保证电力系统的安全稳定。
2. 从法律和制度上为反窃电管理提供保证
从法律角度上讲, 在实际的工作中不断对我国现行的窃电行为的相关度和法规进行完善是未来我们需要进一步努力的方向, 针对政企分开之后的法人属性, 通过建立有效的法律约束机制和相关规章和制度, 保证电力工作人员现场取证和执法权利和权威, 从而有效保证电力工作正常的进行, 同时应该加大滴窃电行为的打击力度, 对发现窃电行为的个人和企业应该严肃处理, 并且还要不断完善行业从业人员的安全保障问题, 为反窃电工作的开展营造一个良好有序的环境。
3. 加强窃电工作的开展
随着电力企业信息化建设的不断完善和发展, 电力系统普遍都建立了信息化采集系统, 在线监控的能力和优势逐渐显现出来, 通过这个系统的对输电线路的实时监测, 可以有效的对线路异常情况进行实施监督和空盒子, 实现成功控制和查处线路的窃电行为, 并通过这个系统减少窃电行为额发生, 防止窃电行为的发生。
4. 完善用电检查工作并壮大电力检查工作队伍
在电力工作人员开展检查的过程中, 应该不断完善电力系统规章制度和管理制度的建设和管理, 除了现场对窃电行为的个人和企业进行停电处理之外, 还应该根据国家的相关法律和行业的规定对其进行限电或者永久停电处理。同时还应该从窃电的各种行为歘, 有针对性的解决其中存在的问题, 并不断提高检查人员的专业素养, 保证电力工作顺利的进行。
5. 加大对窃电行为的处罚力度
在实际的工作中应该不断对偷电、窃电者的处罚力度, 对于不同群体和企业的窃电兴起都要依照相关规章和制度进行惩处, 使其能够彻底的认识到窃电行为对社会和国家造成的危害。同时在处罚过程中还应该联合其他执法部门联合工作, 在最大程度上保证窃电行为不发生。
四、结论
总之, 电力系统的管理工作除了要科学和合理之外, 还需要有高素质的管理人才。为此, 电力管理培训制度必须要严格执行, 企业的管理层要重点关注和重视, 并且要明晰各方面的责任和义务, 这样才能保证电力管理工作的安全、有序的进行下去。
摘要：本文就零线接地原理和防窃电措施进行分析, 并就反窃电工作提出相关建议。
影响线原理 篇3
1 门控器电机驱动控制回路的结构和功能
1.1 门控器电机驱动控制回路的结构
门控器电机驱动控制回路主要由:逻辑运算电路IC21和IC23、光耦隔离电路、自举悬浮单电源前置驱动芯片组IC16和IC17、N沟道MOS功率管Q5~Q8、驱动电流检测回路、编码器检测回路等6部分组成。门控器中还设有5V、12V、110V三种电源, 以满足多种芯片不同工作电源的需要。
1.2 驱动控制回路中主要元件及功能
逻辑运算电路采用二块74HC10D, 通过三输入与非门的运算, 将CPU的输出信号转换成4个功率管的开启及关断信号。
CPU 128A、运算电路和前置驱动芯片组之间采用5个P521光耦进行隔离, 以减小杂波对后续电路的影响, 提高电路的抗干扰能力。
前置驱动器IR2110S将经过光耦隔离的MOS管开启信号进行转换和放大, 配合MOS管关断信号, 控制MOS管导通和截止。为节省安装空间, IR2110S采用自举悬浮单电源, 通过自举二极管对电容进行充电, 为其上桥臂提供工作电源。
2 运算电路与信号传输
2.1 运算电路与74HC10D的功能
开关门动作是由电机的旋转方向决定的。CPU 128A输出PB6、PD6、PD7三个可调脉宽信号, PB5、PG3二个脉冲信号, 共五个信号作为电机的控制信号.其中运算电路IC21中使用了3组与非门, 接收CPU IO接口送入的前3路信号。CPU的PB6接1A和3A, 作为1、3与非门的共用信号。CPU的PD6接2A、2B和3C, CPU的PD7接1C和2C, PD6、PD7的值经第二个与非门与非后生成2Y, 作为1、3与非门1B和3B的输入信号, 再和PB6、PD7与非生成1Y, 作为正转高端管Q5的控制信号, 和PB6、PD6与非生成3Y, 作为反转高端管Q6的控制信号。PD7、PD6又分别是正转低端管Q8的控制信号、反转低端管Q7的控制信号。
其逻辑关系如下:PB6→1A=3A, P D 6→2 A=2 B=3 C→Q 7, PD7→1C=2C→Q8;
运算电路IC23只使用了一组与非门, 接收CPU IO接口送入的后2路信号, 经过其内部逻辑运算后, 对外输出1路信号, 作为驱动MOS功率管的关断信号。
2.2 开门信号的逻辑运算与信号传输
开门时电机正转, 功率MOS管Q5、Q8导通。从图二可以看出:IC21对上述逻辑信号进行运算, 其过程如下:当:PB6=1, PD6=0, PD7=1,
1Y输出低电平时, 功率MOS管Q5导通, 同时PD7输出的高电平Q8导通。
电流的流向为:
+110V端→Q5→开关门电机→Q8→-110V端。驱动电机转动实现开门动作。
2.3 关门信号流程
反转时, 运算电路IC21的逻辑运算和正转时类同, 功率MOS管Q6、Q7导通。此时CPU的PB6=1、PD6=1、PD7=0。经过IC21运算后输出:
IC21的3Y输出为0, 功率MOS管Q6导通。同时PD6输出的高电平使Q7导通。Q6、Q7同时导通, 电流的流向为:
-110V端→Q6→开关门电机→Q7→+110V端。驱动电机转动实现关门动作。
2.4 MOS功率管的关断
MOS功率管的关断由CPU的PB5、PG3经IC23 74HC10D运算后得出, 具体处理过程如下:
IC23的1Y输出低电平使MOS功率管Q5~Q8截止。
3 电机速度及车门位置的确定及故障判断
CPU ATMEGA128A内置PWM调制器, 将电机的速度信号调制成脉宽后由PB6、PD6、PD7三个IO口输出.电机速度主要由PD6/PD7输出脉冲宽度确定.编码器直接和电机的尾端相连, 将计得的脉冲送入CPU ATMEGA128A的PE7和PB4, 通过内置程序把脉冲信号处理为门移动的位置数据, 车门关闭时编码器数据为0, 车门全开时编码器数据为164。CPU综合位置信号和过流信号来判断开关门时是否电机、编码器故障或有障碍物。
驱动电流检测回路是以传感器HXS20-NP为主, 将检测到的电机电流送到CPU128A的接口电路, 把模拟信号转换为数字信号后, 由内置软件进行处理判断。门电机采用有刷直流电机, 经过一定时间运行后, 碳刷磨损或支架断裂会发生电机故障, 此时CPU发出开关门信号但电机回路检测不到电流, 门控器上数码管会显示“H”, 提示门电机故障。
编码器检测回路主要是通过其内部霍尔元件, 检测电机旋转时的脉冲信号, 将获得的A、B相脉冲经CPU处理后和其发出的PWM信号进行比较。当有电机电流, 而没有编码器脉冲输入信号时, 门控器会显示“E”, 提示编码器故障。
4 结语
通过对门控器电机控制回路电路结构和工作原理的分析, 现已成功绘制该部分电路原理图, 掌握其工作原理和电路故障报警产生的条件, 对电机故障“DMF”、编码器故障“DEF”, 已能快速查找, 并成功进行过多次故障判断及芯片级维修。节省了班组进行故障判断的时间和工作量, 降低了维修成本, 提高了电客车正常运营的保障能力。
摘要：在梳理1号线前期门控器故障现象和解决措施的基础上, 分析整理出了电机控制回路工作原理, 本文分析了门控器电机驱动部分结构、对其内部运算电路、开关门信号流程进行详细阐述, 通过对编码器回路和电机电流检测回路的分析推导出电机回路故障判断的依据和方法。
关键词：控制回路,逻辑运算,电路前置驱动器,IR2110S,故障判断
参考文献
[1]青岛四方车辆有限公司.成都地铁1号线地铁车辆车门系统微机控制使用维护说明书[Z].2015.