船舶电站管理显示单元的设计与实现

论文摘要

现代船舶自动化技术飞速发展,船舶航行中对电站系统供电的连续性、可靠性和经济性要求越来越高,因此对船舶电站的监视、管理和控制的过程显得越来越重要。本论文参照国内外电站管理的相关资料,基于51类单片机、计算机技术和先进的工业控制技术设计船舶电站管理显示单元。本文介绍了船舶电站管理系统的主要功能及其工作原理,阐述了电站系统信号采集电路,即电压信号采集电路、电流信号采集电路、频率采集电路。并叙述了三相功率因数的计算原理。给出了船舶电站管理显示单元的设计方法。设计了船舶电站管理显示单元的设计方案,采用LCD液晶显示器显示各种测量参数。研究了船舶电站管理显示单元各个模块电路的原理,包括单片机及其外围电路、ZLG7290芯片及其外围电路、模拟开关、光电隔离电路、系统电源、程序下载电路、通讯电路及其通讯协议。详细介绍了在Protel DXP环境下,利用单片机嵌入式技术设计的船舶电站管理单元的硬件电路,导出线路板PCB图,并在大连电子城制作出相应硬件电路板。本文还介绍了在Keil C51环境下,利用C语言编写的硬件单元的下位机程序,即主函数程序、指示灯和按键管理程序、显示屏驱动程序、中断程序及通讯协议程序。以电脑模拟上位机,利用232串口对该硬件进行通讯调试。最后应用于轮机模拟器的配电板中,与上位机软件进行信息交互。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题由来及意义
• 1.1.1 船舶电力系统发展状况
• 1.1.2 轮机模拟器的发展动态
• 1.1.3 课题的提出
• 1.2. 设计的主要内容、条件、要求
• 第2章 船舶电站管理系统主要功能及其工作原理
• 2.1 船舶电站管理系统的主要功能
• 2.2 信号采集电路概述
• 2.2.1 电压信号采集电路
• 2.2.2 电流信号采集电路
• 2.2.3 频率信号采集电路
• 2.2.4 三相功率因数的计算
• 2.3 电站管理单元主要功能的实现
• 2.3.1 发电机自动起动功能的实现
• 2.3.2 发电机自动并车功能的实现
• 2.3.3 自动调频调载功能的实现
• 2.3.4 自动减机功能的实现
• 2.3.5 重载询问功能的实现
• 2.3.6 机电参数的检测、显示及调节
• 第3章 船舶电站管理显示单元的硬件设计
• 3.1 硬件设计开发环境
• 3.2 船舶电站管理显示单元硬件设计方案框图
• 3.3 船舶电站管理单元各个部分电路介绍
• 3.3.1 单片机及外围电路的介绍
• 3.3.2 ZLG7290B芯片及其外围电路
• 3.3.3 开关量信号及信号放大电路的简介
• 2C总线介绍'>3.3.4 I²C总线介绍
• 3.3.5 光电隔离
• 3.3.6 液晶显示电路
• 3.3.7 程序下载电路
• 3.3.8 系统电源
• 第4章 船舶电站管理显示单元的软件设计
• 4.1 软件设计开发语言简介
• 4.2 Keil C51的使用
• 4.3 程序算法的实现
• 4.4 下位机程序的设计流程
• 4.4.1 按键控制程序
• 4.4.2 控制指示灯程序
• 4.4.3 控制液晶显示屏程序
• 4.4.4 中断程序的设计
• 4.4.5 主函数程序设计
• 4.5 系统软件的抗干扰设计
• 第5章 船舶电站管理显示单元的通讯和调试
• 5.1 串行数据通信概述
• 5.1.1 硬件电路设计
• 5.1.2 通讯协议程序的设计
• 5.2 系统程序下载、调试、运行与维护
• 第6章 结论与展望
• 6.1 研究结论
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 研究生履历