GBT140481(1)-2000低压开关设备和控制设备总则(一)
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GBT140481(3)-2000低压开关设备和控制设备总则(一)
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GB 14048.1-2006 低压开关设备和控制设备 第1部分：总则
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GBT140481(2)-2000低压开关设备和控制设备总则(一)
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GB 14048.2-2001低压开关设备和控制设备 第2部分：低压断路器
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GB 14048.3-2002低压开关设备和控制设备第3部分：开关、隔离器、隔离开关及熔断器组合电器.doc
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随着社会经济迅速发展，城市用电急剧增加，在诸如电信、银行、医院、化工、消防、交通、商场、高层建筑等重要场所不允许停电，若因停电可能会带来重大经菥损失的场合应采用两路电源(常用电源、备用电源)供电当一路电源出现异常时，由自动转换开关电器(ATSE)自动转换到另一路电源，确保负载用电的可靠性、安全性。国外，在20世纪8O年代末、90年代初，ATSE产品得到了广泛应用，如法国溯高美公司生产的SIRC／)VER系列自动转换开关，新加坡IK公司生产的I．KNB—ATS，LKB—ATS，I．KF—ATS系列等产品，并制订了相应的IE(260947—6一l《低压开关和控制设备：第6部分自动转换开关电器》标准，近年来国内一些厂家也相继推出AESE产品．并在很多重要用电场合得到越来越多的应用上海电器科学研究所负责起草，部分生产厂参与，并征求广大用户意见，等同采用IEC609476—6—1的《自动转换开关电器》国家标准GB14048、×一××××，也已制订并报批，为规范国内ATSE产品的标准，提高产品质量有了可靠依据。
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本书全面、系统地介绍了MCS－51系列单片机应用系统的各种实用接口技术及其配置。 内容包括：MCS－51系列单片机组成原理：应用系统扩展、开发与调试；键盘输入接口的设计及调试；打印机和显示器接口及设计实例；模拟输入通道接口技术；A/D、D/A、接口技术及在控制系统中的应用设计；V/F转换器接口技术、串行通讯接口技术以及其它与应用系统设计有关的实用技术等。 本书是为满足广大科技工作者从事单片机应用系统软件、硬件设计的需要而编写的，具有内容新颖、实用、全面的特色。所有的接口设计都包括详细的设计步骤、硬件线路图及故障分析，并附有测试程序清单。书中大部分接口软、硬件设计实例都是作者多年来从事单片机应用和开发工作的经验总结，实用性和工程性较强，尤其是对应用系统中必备的键盘、显示器、打印机、A/D、D/A通讯接口设计、模拟信号处理及开发系统应用举例甚多，目的是让将要开始和正在从事单片机应用开发的科研人员根据自己的实际需要来选择应用，一书在手即可基本完成单片机应用系统的开发工作。 本书主要面向从事单片机应用开发工作的广大工程技术人员，也可作为大专院校有关专业的教材或教学参考书。 第一章MCS－51系列单片机组成原理 1.1概述 1.1.1单片机主流产品系列 1.1.2单片机芯片技术的发展概况 1.1.3单片机的应用领域 1.2MCS－51单片机硬件结构 1.2.1MCS－51单片机硬件结构的特点 1.2.2MCS－51单片机的引脚描述及片外总线结构 1.2.3MCS－51片内总体结构 1.2.4MCS－51单片机中央处理器及其振荡器、时钟电路和CPU时序 1.2.5MCS－51单片机的复位状态及几种复位电路设计 1.2.6存储器、特殊功能寄存器及位地址空间 1.2.7输入/输出（I/O）口 1.3MCS－51单片机指令系统分析 1.3.1指令系统的寻址方式 1.3.2指令系统的使用要点 1.3.3指令系统分类总结 1.4串行接口与定时/计数器 1.4.1串行接口简介 1.4.2定时器/计数器的结构 1.4.3定时器/计数器的四种工作模式 1.4.4定时器/计数器对输入信号的要求 1.4.5定时器/计数器的编程和应用 1.5中断系统 1.5.1中断请求源 1.5.2中断控制 1.5.3中断的响应过程 1.5.4外部中断的响应时间 1.5.5外部中断方式的选择 第二章MCS－51单片机系统扩展 2.1概述 2.2程序存贮器的扩展 2.2.1外部程序存贮器的扩展原理及时序 2.2.2地址锁存器 2.2.3EPROM扩展电路 2.2.4EEPROM扩展电路 2.3外部数据存贮器的扩展 2.3.1外部数据存贮器的扩展方法及时序 2.3.2静态RAM扩展 2.3.3动态RAM扩展 2.4外部I/O口的扩展 2.4.1I/O口扩展概述 2.4.2I/O口地址译码技术 2.4.38255A可编程并行I/O扩展接口 2.4.48155/8156可编程并行I/O扩展接口 2.4.58243并行I/O扩展接口 2.4.6用TTL芯片扩展I/O接口 2.4.7用串行口扩展I/O接口 2.4.8中断系统扩展 第三章MCS－51单片机应用系统的开发 3.1单片机应用系统的设计 3.1.1设计前的准备工作 3.1.2应用系统的硬件设计 3.1.3应用系统的软件设计 3.1.4应用系统的抗干扰设计 3.2单片机应用系统的开发 3.2.1仿真系统的功能 3.2.2开发手段的选择 3.2.3应用系统的开发过程 3.3SICE—IV型单片机仿真器 3.3.1SICE－IV仿真器系统结构 3.3.2SICE－IV的仿真特性和软件功能 3.3.3SICE－IV与主机和终端的连接使用方法 3.4KHK－ICE－51单片机仿真开发系统 3.4.1KHK—ICE－51仿真器系统结构 3.4.2仿真器系统功能特点 3.4.3KHK－ICE－51仿真系统的安装及其使用 3.5单片机应用系统的调试 3.5.1应用系统联机前的静态调试 3.5.2外部数据存储器RAM的测试 3.5.3程序存储器的调试 3.5.4输出功能模块调试 3.5.5可编程I/O接口芯片的调试 3.5.6外部中断和定时器中断的调试 3.6用户程序的编辑、汇编、调试、固化及运行 3.6.1源程序的编辑 3.6.2源程序的汇编 3.6.3用户程序的调试 3.6.4用户程序的固化 3.6.5用户程序的运行 第四章键盘及其接口技术 4.1键盘输入应解决的问题 4.1.1键盘输入的特点 4.1.2按键的确认 4.1.3消除按键抖动的措施 4.2独立式按键接口设计 4.3矩阵式键盘接口设计 4.3.1矩阵键盘工作原理 4.3.2按键的识别方法 4.3.3键盘的编码 4.3.4键盘工作方式 4.3.5矩阵键盘接口实例及编程要点 4.3.6双功能及多功能键设计 4.3.7键盘处理中的特殊问题一重键和连击 4.48279键盘、显示器接口芯片及应用 4.4.18279的组成和基本工作原理 4.4.28279管脚、引线及功能说明 4.4.38279编程 4.4.48279键盘接口实例 4.5功能开关及拨码盘接口设计 第五章显示器接口设计 5.1LED显示器 5.1.1LED段显示器结构与原理 5.1.2LED显示器及显示方式 5.1.3LED显示器接口实例 5.1.4LED显示器驱动技术 5.2单片机应用系统中典型键盘、显示接口技术 5.2.1用8255和串行口扩展的键盘、显示器电路 5.2.2由锁存器组成的键盘、显示器接口电路 5.2.3由8155构成的键盘、显示器接口电路 5.2.4用8279组成的显示器实例 5.3液晶显示LCD 5.3.1LCD的基本结构及工作原理 5.3.2LCD的驱动方式 5.3.34位LCD静态驱动芯片ICM7211系列简介 5.3.4点阵式液晶显示控制器HD61830介绍 5.3.5点阵式液晶显示模块介绍 5.4荧光管显示 5.5LED大屏幕显示器 第六章打印机接口设计 6.1打印机简介 6.1.1打印机的基本知识 6.1.2打印机的电路构成 6.1.3打印机的接口信号 6.1.4打印机的打印命令 6.2TPμP－40A微打与单片机接口设计 6.2.1TPμP系列微型打印机简介 6.2.2TPμP－40A打印功能及接口信号 6.2.3TPμP－40A工作方式及打印命令 6.2.48031与TPμP－40A的接口 6.2.5打印编程实例 6.3XLF微型打印机与单片机接口设计 6.3.1XLF微打简介 6.3.2XLF微打接口信号及与8031接口设计 6.3.3XLF微打控制命令 6.3.4打印机编程 6.4标准宽行打印机与8031接口设计 6.4.1TH3070接口引脚信号及时序 6.4.2与8031的简单接口 6.4.3通过打印机适配器完成8031与打印机的接口 6.4.4对打印机的编程 第七章模拟输入通道接口技术 7.1传感器 7.1.1传感器的分类 7.1.2温度传感器 7.1.3光电传感器 7.1.4湿度传感器 7.1.5其他传感器 7.2模拟信号放大技术 7.2.1基本放大器电路 7.2.2集成运算放大器 7.2.3常用运算放大器及应用举例 7.2.4测量放大器 7.2.5程控增益放大器 7.2.6隔离放大器 7.3多通道模拟信号输入技术 7.3.1多路开关 7.3.2常用多路开关 7.3.3模拟多路开关 7.3.4常用模拟多路开关 7.3.5多路模拟开关应用举例 7.3.6多路开关的选用 7.4采样/保持电路设计 7.4.1采样/保持原理 7.4.2集成采样/保持器 7.4.3常用集成采样/保持器 7.4.4采样保持器的应用举例 7.5有源滤波器的设计 7.5.1滤波器分类 7.5.2有源滤波器的设计 7.5.3常用有源滤波器设计举例 7.5.4集成有源滤波器 第八章D/A转换器与MCS－51单片机的接口设计与实践 8.1D/A转换器的基本原理及主要技术指标 8.1.1D/A转换器的基本原理与分类 8.1.2D/A转换器的主要技术指标 8.2D/A转换器件选择指南 8.2.1集成D/A转换芯片介绍 8.2.2D/A转换器的选择要点及选择指南表 8.2.3D/A转换器接口设计的几点实用技术 8.38位D/A转换器DAC080/0831/0832与MCS－51单片机的接口设计 8.3.1DAC0830/0831/0832的应用特性与引脚功能 8.3.2DAC0830/0831/0832与8031单片机的接口设计 8.3.3DAC0830/0831/0832的调试说明 8.3.4DAC0830/0831/0832应用举例 8.48位D/A转换器AD558与MCS－51单片机的接口设计 8.4.1AD558的应用特性与引脚功能 8.4.2AD558与8031单片机的接口及调试说明 8.4.38位D/A转换器DAC0800系列与8031单片机的接口 8.510位D/A转换器AD7522与MCS－51的硬件接口设计 8.5.1AD7522的应用特性及引脚功能 8.5.2AD7522与8031单片机的接口设计 8.610位D/A转换器AD7520/7530/7533与MCS一51单片机的接口设计 8.6.1AD7520/7530/7533的应用特性与引脚功能 8.6.2AD7520系列与8031单片机的接口 8.6.3DAC1020/DAC1220/AD7521系列D/A转换器接口设计 8.712位D/A转换器DAC1208/1209/1210与MCS－51单片机的接口设计 8.7.1DAC1208/1209/1210的内部结构与引脚功能 8.7.2DAC1208/1209/1210与8031单片机的接口设计 8.7.312位D/A转换器DAC1230/1231/1232的应用设计说明 8.7.412位D/A转换器AD7542与8031单片机的接口设计 8.812位串行DAC－AD7543与MCS－51单片机的接口设计 8.8.1AD7543的应用特性与引脚功能 8.8.2AD7543与8031单片机的接口设计 8.914位D/A转换器AD75335与MCS－51单片机的接口设计 8.9.1AD8635的内部结构与引脚功能 8.9.2AD7535与8031单片机的接口设计 8.1016位D/A转换器AD1147/1148与MCS－51单片机的接口设计 8.10.1AD1147/AD1148的内部结构及引脚功能 8.10.2AD1147/AD1148与8031单片机的接口设计 8.10.3AD1147/AD1148接口电路的应用调试说明 8.10.416位D/A转换器AD1145与8031单片机的接口设计 第九章A/D转换器与MCS－51单片机的接口设计与实践 9.1A/D转换器的基本原理及主要技术指标 9.1.1A/D转换器的基本原理与分类 9.1.2A/D转换器的主要技术指标 9.2面对课题如何选择A/D转换器件 9.2.1常用A/D转换器简介 9.2.2A/D转换器的选择要点及应用设计的几点实用技术 9.38位D/A转换器ADC0801/0802/0803/0804/0805与MCS－51单片机的接口设计 9.3.1ADC0801～ADC0805芯片的引脚功能及应用特性 9.3.2ADC0801～ADC0805与8031单片机的接口设计 9.48路8位A/D转换器ADC0808/0809与MCS一51单片机的接口设计 9.4.1ADC0808/0809的内部结构及引脚功能 9.4.2ADC0808/0809与8031单片机的接口设计 9.4.3接口电路设计中的几点注意事项 9.4.416路8位A/D转换器ADC0816/0817与MCS－51单片机的接口设计 9.510位A/D转换器AD571与MCS－51单片机的接口设计 9.5.1AD571芯片的引脚功能及应用特性 9.5.2AD571与8031单片机的接口 9.5.38位A/D转换器AD570与8031单片机的硬件接口 9.612位A/D转换器ADC1210/1211与MCS－51单片机的接口设计 9.6.1ADC1210/1211的引脚功能与应用特性 9.6.2ADC1210/1211与8031单片机的硬件接口 9.6.3硬件接口电路的设计要点及几点说明 9.712位A/D转换器AD574A/1374/1674A与MCS－51单片机的接口设计 9.7.1AD574A的内部结构与引脚功能 9.7.2AD574A的应用特性及校准 9.7.3AD574A与8031单片机的硬件接口设计 9.7.4AD574A的应用调试说明 9.7.5AD674A/AD1674与8031单片机的接口设计 9.8高速12位A/D转换器AD578/AD678/AD1678与MCS—51单片机的接口设计 9.8.1AD578的应用特性与引脚功能 9.8.2AD578高速A/D转换器与8031单片机的接口设计 9.8.3AD578高速A/D转换器的应用调试说明 9.8.4AD678/AD1678采样A/D转换器与8031单片机的接口设计 9.914位A/D转换器AD679/1679与MCS－51单片机的接口设计 9.9.1AD679/AD1679的应用特性及引脚功能 9.9.2AD679/1679与8031单片机的接口设计 9.9.3AD679/1679的调试说明 9.1016位ADC－ADC1143与MCS－51单片机的接口设计 9.10.1ADC1143的应用特性及引脚功能 9.10.2ADC1143与8031单片机的接口设计 9.113位半积分A/D转换器5G14433与MCS－51单片机的接口设计 9.11.15G14433的内部结构及引脚功能 9.11.25G14433的外部电路连接与元件参数选择 9.11.35G14433与8031单片机的接口设计 9.11.45G14433的应用举例 9.124位半积分A/D转换器ICL7135与MCS—51单片机的接口设计 9.12.1ICL7135的内部结构及芯片引脚功能 9.12.2ICL7135的外部电路连接与元件参数选择 9.12.3ICL7135与8031单片机的硬件接口设计 9.124ICL7135的应用举例 9.1312位双积分A/D转换器ICL7109与MCS—51单片机的接口设计 9.13.1ICL7109的内部结构与芯片引脚功能 9.13.2ICL7109的外部电路连接与元件参数选择 9.13.3ICL7109与8031单片机的硬件接口设计 9.1416位积分型ADC一ICL7104与MCS－51单片机的接口设计 9.14.1ICL7104的主要应用特性及引脚功能 9.14.2ICL7104与8031单片机的接口设计 9.14.3其它积分型A/D转换器简介 第十章V/F转换器接口技术 10.1V/F转换的特点及应用环境 10.2V/F转换原理及用V/F转换器实现A/D转换的方法 10.2.1V/F转换原理 10.2.2用V/F转换器实现A/D转换的方法 10.3常用V/F转换器简介 10.3.1VFC32 10.3.2LMX31系列V/F转换器 10.3.3AD650 10.3.4AD651 10.4V/F转换应用系统中的通道结构 10.5LM331应用实例 10.5.1线路原理 10.5.2软件设计 10.6AD650应用实例 10.6.1AD650外围电路设计 10.6.2定时/计数器（8253—5简介） 10.6.3线路原理 10.6.4软件设计 第十一章串行通讯接口技术 11.1串行通讯基础 11.1.1异步通讯和同步通讯 11.1.2波特率和接收/发送时钟 11.1.3单工、半双工、全双工通讯方式 11.14信号的调制与解调 11.1.5通讯数据的差错检测和校正 11.1.6串行通讯接口电路UART、USRT和USART 11.2串行通讯总线标准及其接口 11.2.1串行通讯接口 11.2.2RS－232C接口 11.2.3RS－449、RS－422、RS－423及RS485 11.2.420mA电流环路串行接口 11.3MCS－51单片机串行接口 11.3.1串行口的结构 11.3.2串行接口的工作方式 11.3.3串行通讯中波特率设置 11.4MCS－51单片机串行接口通讯技术 11.4.1单片机双机通讯技术 11.4.2单片机多机通讯技术 11.5IBMPC系列机与单片机的通讯技术 11.5.1异步通讯适配器 11.5.2IBM－PC机与8031双机通讯技术 11.5.3IBM—PC机与8031多机通讯技术 11.6MCS－51单片机串行接口的扩展 11.6.1Intel8251A可编程通讯接口 11.6.2扩展多路串行口的硬件设计 11.6.3通讯软件设计 第十二章应用系统设计中的实用技术 12.1MCS－51单片机低功耗系统设计 12.1.1CHMOS型单片机80C31/80C51/87C51的组成与使用要点 12.1.2CHMOS型单片机的空闲、掉电工作方式 12.1.3CHMOS型单片机的I/O接口及应用系统实例 12.1.4HMOS型单片机的节电运行方式 12.2逻辑电平接口技术 12.2.1集电极开路门输出接口 12.2.2TTL、HTL、ECL、CMOS电平转换接口 12.3电压/电流转换 12.3.1电压/0～10mA转换 12.3.2电压1～5V/4～20mA转换 12.3.30～10mA/0～5V转换 12.344～20mA/0～5V转换 12.3.5集成V/I转换电路 12.4开关量输出接口技术 12.4.1输出接口隔离技术 12.4.2低压开关量信号输出技术 12.4.3继电器输出接口技术 12.4.4可控硅（晶闸管）输出接口技术 12.4.5固态继电器输出接口 12.4.6集成功率电子开关输出接口 12.5集成稳压电路 12.5.1电源隔离技术 12.5.2三端集成稳压器 12.5.3高精度电压基准 12.6量程自动转换技术 12.6.1自动转换量程的硬件电路 12.6.2自动转换量程的软件设计 附录AMCS－51单片机指令速查表 附录B常用EPROM固化电压参考表 参考文献
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基于多点网络的水厂自动监控系统设计Design of MPI Based Automatic Monitoring and Control System in Water Works刘 美 俊(湖南工程学院，湘潭411101)摘要针对水厂工作水泵多、现场离控制站距离远的特点，提出了一种基于MPI多点网络的自动监控系统的设计方法，分析了系统的工作原理，介绍了系统中数据的采集与处理、主站与从站的通信原理以及系统软件的设计。由于这种系统的主、从站PLC之间采用MPI网络通信，具有运行可靠、性能价格比高的特点，所以适用于中小规模水厂的分布式监控场合。关键词多点网络主站从站监控系统Abstract Ina ccordancew ithth efe atuersof w aterw orks,i. e. ，manyp umpsin o perationa ndth ep umps， farfor mt hec ontrolst ation,th em ethodo fdesigninga na utomati(〕monitoringa ndc ontorlsy stemb asedo nM PIis p resented.Th eo perationalpr incipleo fth esy stemi san alyzed,th ed atac olection,data processing; communication between master station and slave station as wel as design and system software are discussed. Because MPI network communicationis used among master station, slave stations and PLC, the system is reliable and high cost-efective. It is， suitable for smal and mediumsized water works for distrbuted monitoring and control.Keywords MPI Masterst ation Slaves tation Monitoringa ndc ontorlsy stem 自来 水 厂 的自动控制系统一般分为两大部分，一对组态硬件要求较高，投资较大。相对而言，MPI网是水源地深水泵的工作控制，一是水厂区变频恒压供络速度可达187.5 M bps，通过一级中继器传输距离可水控制，两部分的实际距离通常都比较远。某厂水源达Ikm 。根据水厂的具体情况，确定以MPI方式组地有3台深井泵给水厂区的蓄水池供水。水厂区的成网络，主站PLC为S7-300系列的CPU3121FM，从任务是对水池的水进行消毒处理后，通过加压泵向管站为S7-200系列的CPU222。这样既满足了系统要路恒压供水。选用Siemens公司的S7系列可编程控求，又相对于Profibus网络节省了三分之一的成本，制器(PLC)和上位机组成实时数据采集和监控系统， 这种分布式监控系统具有较高的性能价格比。系统对深水泵进行远程控制，对供水泵采用变频器进行恒中PLC的物理层采用RS - 485接口，网络延伸选用压控制以保证整个水厂的电机设备安全、可靠地运带防雷保护的中继器，使系统的安全运行得到了保行。证。MPI网络的拓扑结构如图1所示。1 多点网络(NWI)监控系统的组成Sie me ns 公司S7系列PLC通常有MP」多点网络与Profibus现场总线网络两种组网方式。Profibus现场总线的应用目前较为普遍，通用性较好，它由Profibus一DP, Profibus一FMS, Profibus一PA组成。Profibus - DP型用于分散外设间的数据传输，传输速率为9.6kbps一12Mbps，主要用于现场控制器与分散1/0之间的通信，可满足交直流调速系统快速响应的时间要求，特别适合于加工自动化领域的应用;Profibus - FMS主要解决车间级通信问题，完成中等传输速度的循环或非循环数据交换任务，适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等;Profibus - PA型采用了OSI模型的物理层和数据链路层，适用于过程自动化的总线类型。
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可编程控制器PLC的应用绝大部分都是通过编写梯形图的方式实现程序控制的，但对于智能低压开关系统来讲，其分、断的控制往往要求由主控操作室远程控制来完成。按传统的方法，主控室要对某一个开关柜进行操作，须先发一个控制命令，PLC接收到该控制命令后，再由PLC程序执行该命令，该段程序必须用梯形图或逻辑指令编程，当开关柜数目巨大或要求多路设备同时控制时，PLC的程序编写就比较复杂，尤其是采用脉冲型输出控制而不是用电平保持型控制时更是如此。因为开关柜的分、合控制须两路继电器输出分别控制“分闸”和“合闸”，而不是由单路继电器保持输出控制，使继电器输出与开关柜分合一致。考虑这些因素，本文采用串行通讯实现PLC的控制，PLC本机无须任何梯形图或逻辑指令，这样不仅实现简单而且方便可靠。
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