微机电力自动装置原理课件第0章续论.ppt

1,1、电力系统自动装置原理的主要内容是什么？,（1）电网缺电时同步发电机如何安全并入电网；（2）电网电量太多时同步发电机如何安全从入电网中拆下来；（3）有多台发电机的发电站、场，当电网负荷增加时，如何合理分派每台发电机的发电量，去实现最佳的经济效益。减少耗煤量。（4）实现以上目标需要什么样的自动控制装置？；（5）实现以上目标需要建立什么样的数学、物理、控制、模型？,2,2、如何学习这门课程？,（1）抓住以上5大内容进行重点学习（2）繁杂模型了解一下就可以了。不要求死记硬背。（3）自动装置的原理要求搞清楚。（4）合闸时间参数。低频减载参数、最佳负荷分配参数要求会计算。（5）作好作业，搞好毕业设计题的准备。,3,3、成绩的评定,（1）、考试成绩80%-70%。（2）作业、考勤、纪律20%（3）其它0-10%,4,（1）自动同步并列装置。（2）发电机的励磁装置。（3）发电机的励磁控制、调节装置。（4）发电机的原动机调速器装置。（5）PSS电力系统稳定器。（6）自动调频装置（7）自动低频减载装置。（8）工业控制计算机。,4、自动装置有哪些？,5,（1）自动同步并列模型。（2）励磁控制、调节器模型、及无功功率分配模型。（3）励磁控制系统动态频率体现模型。（4）电力系统稳定器模型。（5）发电机组功率频率特性模型。（6）电力系统频率特性模型。（7）电力系统自动低频减载模型。（8）电力系统自动经济调度模型。,5、主要模型有：,6,6、电力系统的组成,由图0-1可知：它是由火电厂、输电线路、变电所、控制中心、远动通信等组成。发电厂主要生产电能。它分火电厂和水电厂、核电厂、太阳能发电厂等。输电线路将发电厂发出的电力送往用户。变电所将110KV变为 10KV 380V,220V送往用户.控制中心对电能进行合理分配,维护电网安全.,7,远动通信:为发电工厂、火电厂、输电线路、变电所、控制中心、提供通信服务。二、电力系统自动控制的划分1、电力系统自动监视和控制：目的是提高系统的安全和经济运行水平。对火电厂、输电线路电压，频率负荷平衡情况进行随时监视和控制。2、电厂动力机械自动控制；励磁、稳压、稳频、调速等控制。3、电力系统自动装置：发电厂、变电所电气主接线设备运行的控制与操作的自动装置。,8,4、电力安全装置发电厂、变电所等电力系统运行操作的安全装置。,9,8237的性能概述,6、允许用EOP输入信号来结束DMA传送或重新初始化。7、8237可以级连以增加通道数。,10,8237的内部组成与结构,1、四个独立的DMA通道每个通道包含一个16位的基地址寄存器、一个16位的基字节数计数器、一个16位的当前地址寄存器、一个16位的当前字节数计数器、一个8位的方 式寄存器。方式寄存器接收并保存来自于CPU的方式控制字，使本通道能够 工作于不同的方式下；,11,8237的内部组成与结构,2、定时及控制逻辑电路在DMA请求服务之前，根据初始化编程时设置的工作方式寄存器的内容及命令、在输入时钟的定时控制下，产生8237A的内部定时信号和外部控制信号；,12,8237的内部组成与结构,3、优先级编码逻辑 对通道进行优先级编码，确定在同时接收到不同通道的DMA请求时，能够确定相应的先后次序。通道的优先级可以通过编程确定为是固定的或轮流的。,13,8237的内部组成与结构,4、共用寄存器 除每个通道中的寄存器外，还包含一些共用的寄存器：1个16位的地址暂存寄存器、1个16位的字节数暂存寄存器、1个8位的状态寄存器、1个8位的命令寄存器、1个8位的暂存寄存器、1个4位的屏蔽寄存器和1个4位的请求寄存器等。,14,8237的内部组成与结构,15,8237的内部组成与结构,5、8237的数据引线，地址引线都有三态缓冲器，因而可以接也可以释放总线。,16,8237具有两种主要的工作周期，即空闲周期和有效周期，每个周期由若干时钟周期所组成。,8237的工作时序,17,1空闲周期当8237的任一通道均无DMA请求时，则处于空闲周期或称为SI状态。,8237的工作时序,18,空闲周期由一系列的时钟周期组成，在每一个时钟周期，8237只做两项工作：（1）采样各通道的DREQ请求输入线，只要无DMA请求，则其始终停留在SI状态；,8237的工作时序,19,（2）由CPU对8237进行读/写操作，只要CS信号有效，则表明CPU要对8237进行读/写操作，当8237采样CS为低电平而DREQ也为低，则进入CPU对8237的编程操作状态。,8237的工作时序,20,CPU对8237进行读/写操作时，由地址信号A3A0选择8237的内部寄存器(组)，由读/写控制信号控制读/写操作。8237内部地址寄存器和字节数计数器为16位，而数据线仅为8位。8237内部有一个高/低字节触发器，称为字节指针寄存器，可以控制8位信息是写入16位寄存器的高8位还是低8位 该触发器的状态交替变化，当其状态为0时，进行低字节的读/写操作；而当其状态为1时，则进行高字节的读/写操作。,8237的工作时序,21,2有效周期（Active Cycle）当处于空闲状态的8237的某一通道接收到外设提出的DMA请求DREQ时，它立即向CPU输出HRQ有效信号，在未收到CPU回答时，8237仍处于编程状态，又称初始状态，记为S0状态。经过若干个S0状态后，当8237收到来自于CPU的HLDA应答信号后，则进入工作周期，或称为有效周期，或者说8237由S0状态进入了S1状态。,8237的工作时序,22,2有效周期（Active Cycle）S0状态是DMA服务的第一个状态，在这个状态下，8237已接收了外设的请求，向CPU发出了DMA请求信号HRQ，但尚未收到CPU对DMA请求的应答信号HLDA；而S1状态则是实际的DMA传送工作状态，当8237接收到CPU发来的HLDA应答信号时，就可以由S0状态转入S1状态，开始DMA传送。,8237的工作时序,23,2有效周期（Active Cycle）在内存与外设之间进行DMA传送时，通常一个S1周期由4个时钟周期组成，即S1、S2、S3、S4，但当外设速度较慢时，可以插入SW等待周期；而在内存的不同区域之间进行DMA传送时，由于需要依次完成从存储器读和向存储器写的操作，所以完成每一次传送需要8个时钟周期，在前四个周期S11、S12、S13、S14完成从存储器源区域的读操作；后四个时钟周期S21、S22、S23、S24完成向存储器目的区域的写操作。,8237的工作时序,24,8237的外部结构,8237的引线及功能1、A0A3：双向地址线，CPU输出的A0A3用于选择8237的内部寄存器，8237输出的A0A3是地址的最低4位。2、A4A7：三态输出线，在DMA时用来输出地址的A4A7。,25,8237的外部结构（续）,3、DB0DB7：双向数据线，CPU用其对8237内部寄存器进行读写。DMA传送开始时，高位地址的A15A8经过DB0DB7线送出锁存。在同时利用通道0和通道1进行存储器到存储器的传送时，从原存储单元读出的数据经数据线进入8237内部暂存，然后经数据线写入目的存储单元。,26,8237的外部结构（续）,4、IOR：双向、I/O读信号、低电平有效。8237作为从属器件时，IOR信号为输入，配合片选信号CS，由CPU读8237内部寄存器。8237作为主控器件时，输出IOR信号，以读取外设的数据而写入存储器。5、IOW：双向、低电平有效。和IOR类似，信号传送方向视8237在总线上的地位而定。,27,8237的外部结构（续）,6、MEMW：输出、低电平有效、DMA存贮器写信号。7、MEMR：输出、低电平有效、DMA存贮器读信号。,28,8237的外部结构（续）,8、ADSTB：输出、地址选通、高电平有效。8237的数据线DB0DB7供DMA地址信号A15A8分时使用，当ADSTB 信号有效时，DB0DB7上出现的是DMA地址高字节,被此信号选通进入外部锁存器(如LS373)。,29,8237的外部结构（续）,9、AEN：输出、DMA地址允许信号，高电平有效。有效时，允许DMA控制器送出地址信号而禁止CPU地址线接通系统总线；只有当其为低电平时，才允许CPU控制系统总线上的地址信号。,30,8237的外部结构（续）,10、CS：输入、片选信号，低电平有效，CPU控制总线时，用该信号选中8237进行I/O读写操作。11、RESET：输入、复位信号、高电平有效，复位后屏蔽寄存器置1，其余寄存器均清0。,31,8237的外部结构（续）,12、READY:准备好输入信号，表示进入DMA的外设已为读写准备好，否则在总线周期中需插入等待状态SW。,32,8237的外部结构（续）,12、HRQ：输出，8237对CPU的总线请求信号,连接到CPU的HOLD信号，用于请求系统总线的控制权。13、HLDA：输入，CPU应答8237的总线响应信号。,33,8237的外部结构（续）,14、DREQ0DREQ3：输入，外设对8237四个通道分别提出的DMA请求信号，其有效极性可编程设定。DREQ信号须保持到相应信号DACK有效后方可撤销。复位后规定高电平有效。,34,8237的外部结构（续）,15、DACK0DACK3：输出，8237给外部的响应信号，其有效极性可编程设定。复位后规定低电平有效。16、CLK：时钟输入。,35,8237的外部结构（续）,17、EOP：双向、DMA过程结束信号，低电平有效。若8237中任一通道进入DMA过程，当其字节计数结束时，即输出EOP有效。若DMA计数未完，但外部输入有效EOP信号，则强制结束DMA过程。只要EOP有效，即复位内部寄存器。,36,8237的每个通道均有自身的方式寄存器，从而可独立的选择不同的工作方式和操作类型。,8237的工作方式,37,每次DMA过程仅传送一个字节数据，当前字节数计数器减1，当前地址寄存器加1或减1，然后向CPU交换总线控制权。,单字节传输方式,38,DMA过程一直将数据传送完才结束。,块传输方式,39,DMA过程一直将数据传送完才结束，但每传一个字节，即检查DREQ是否有效，若有效，则继续，否则，停止。,请求传输方式,40,为扩展DMA通道数，可将一片主8237和几片从8237进行级联。,级联方式,41,图5.34 8237级联方式工作框图,图5.34 8237级联方式工作框图,42,1、接口到存贮器的传送。2、存贮器到接口。3、存贮器到存贮器。,传送类型,43,8237的优先级：1、固定优先级：通道0最高，通道3最低2、循环优先级,优先级,44,8237有4个独立的DMA通道及若干内部寄存器。,8237的内部寄存器,45,基地址寄存器、当前地址寄存器：存放起始地址，工作过程中，基地址寄存器不变，而当前地址寄存器在每次传送后自动加1或减1。,8237的内部寄存器（续）,46,其中，自动预置=自动预置起始地址和字节数；校验传送只产生地址并响应EOP。,8237的内部寄存器：方式寄存器,47,8237的内部寄存器：命令寄存器,48,8237的内部寄存器：请求寄存器,相当于外部产生一个有效的DREQ请求信号。,49,8237的内部寄存器：屏蔽寄存器,8237的单通道屏蔽字,50,8237的内部寄存器：屏蔽寄存器（续）,8237的四通道屏蔽字,51,8237的内部寄存器：状态寄存器,52,8237占用16个连续的I/O端口地址，由地址信号A3A0选择内部寄存器。,8237的内部寄存器的寻址,53,8237的内部寄存器的寻址（续）,54,8237的内部寄存器的寻址（续）,55,18237的寻址及连接各通道的寄存器通过和地址线A3A0规定不同 的地址，高低字节由字节指针触发器来决定。方式寄存器每通道一个，但仅分配一个端口地址，靠方式控制字的D1和D0位来区分不同通道。,8237的编程及应用,56,28237在系统中的典型连接 8237只能输出 A0A15 16位地址信号。在8086/88系统中，地址线有20条，即A0A19。为了在8086/88系统中使用8237实现DMA，需要用硬件提供一组4位的页寄存器。,8237的编程及应用,57,28237在系统中的典型连接 通道0、1、2、3各有一个4位的页寄存器。在进行DMA传送前，可利用I/O地址来装入和读出页寄存器。进行DMA传送时，DMAC将A0A15放在系统总线上，同时页寄存器把A16A19也放在系统总线上，形成A0A19这20位地址信号实现DMA传送。,8237的编程及应用,58,20位地址的产生：页寄存器,59,PC机中8237的连接,利用74LS138译码器产生8237的CS，8237的接口地址可定为000H00FH(注：在译码时XA4未用)。8237利用页寄存器74LS670、三态锁存器74LS373和三态门74LS244形成系统总线的地址信号A0A19。,60,PC机中8237的连接,8237的部分控制信号接到74LS245上，当芯片8237空闲时，CPU可对其编程，加控制信号到8237.而在DMA工作周期，8237的控制信号又会形成系统总线的控制信号。同样，数据线XD0XD7也是通过双向三态门74LS245与系统数据总线相连接。,61,对8237初始化之前，必须对8237进行复位，利用RESET信号或软件命令均可使8237复位。复位后，8237内部的屏蔽寄存器被置位而其它所有寄存器被清0，复位操作使8237进入空闲状态，这时才可对8237进行初始化操作。,8237的初始化,62,我们抽出PC机中BIOS对8237初始化部分进行说明：1、为了对DMAC 8237初始化，首先进行总清。总清时只要求对总清地址进行写操作并不关心写入什么数据。,8237的初始化,63,2、对8237的4个通道的基地址寄存器与当前地址寄存器、基字节数寄存器及当前字节数寄存器先写入FFFFH，再读出比较，看读写操作是否正确。若正确，再写入0000H，同样读出校验，若仍正确则认为DMAC工作正常，就开始对其初始化。若比较时发现有错，则执行停机指令。,8237的初始化,64,3、程序对8237的通道0初始化。在PC机中，通道0用于产生对动态存储器的刷新控制。利用可编程定时器8253每隔15.0857s向DMAC提出1次请求。DMAC响应后向CPU提出DMA请求。获得总线控制权后，使CPU进入总线放弃状态。在此DMA期间，DMAC送出刷新行地址，并利用DACK0控制产生各刷新控制信号，对DRAM一行进行刷新。一行刷新结束，HRQ变为无效，退出DMA。,8237的初始化,65,OUT DMA+0DH，AL；总清8237MOV DS，BXMOV ES，BX；初始化DS和ESMOV AL，0FFHOUT DMA+1，AL OUT DMA+1，AL；通道0的传送字节数为；64K字节，先写低位，后写高位 MOV DL，0BH；使DX=000BH(方式字地址),8237的初始化,66,MOV AL，58HOUT DX，AL；写方式字，单字节传送方式，每次传送行地址MOV AL，0；尔后地址自动加1，允许自动预置OUT DMA+8，AL；写入命令字OUT DMA+10，AL；写入屏蔽字(单通道屏蔽字),8237的初始化,67,以8237从存储器把数据传送到接口为例，说明其初始化及工作过程.,初始化及工作过程,68,图中接口请求传送数据的信号经触发器74LS74的Q端形成，由三态门输出作为DMA请求信号。当DMAC响应接口请求时，送出存储器地址和信号，使选中存储单元的数据出现在数据总线上。,初始化及工作过程,69,DMAC送出IOW控制信号，将存储单元的数据锁存在三态锁存器74LS374中。开始传送前，应当送出接口有效信号。在接口请求DMA传送时，由逻辑电路产生控制信号，使CPU暂停执行指令，同时将总线形成电路的输出置高阻。,初始化及工作过程,70,INITADM：OUT DMA+0DH，AL；总清 MOV AL，40HOUT DMA+2，AL；送地址低字节到通道1MOV AL，74HOUT DMA+2，AL；送地址高字节到；通道1，7440H为通道基地址 MOV AL，80HOUT PAG，AL；送页地址1000B,初始化程序,71,MOV AL，64HOUT DMA+3，AL；送传送字节数；低字节到 通道1MOV AL，0；0064H表示100个字节OUT DMA+3，AL；送传送字；节数高字节到通道1MOV AL，59H；通道1方式字；读操作，单字节传送OUT DMA+11，AL；地址递增，自动预置,初始化程序,72,MOV AL，0;命令字：允许工作，;固定优先级OUT DMA+8，AL；DACK有效OUT DMA+15，AL；写入四通道屏；蔽寄存器，规定允许4个通道均；可请求DMA传送。,初始化程序,