微机电力自动装置原理-第0章-续论.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,微机电力自动装置原理 第0章 续论,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。,2,3、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%,3,（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,？,4,（,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：,5,6、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.,6,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。,7,4、,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。,8,8237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。,9,8237,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；,10,8237,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；,11,8237,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,。,12,8237,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。,13,8237,的内部组成与结构,14,8237,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。,15,8237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,16,1,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,17,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,18,（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,19,CPU,对,8237,进行读,/,写操作时，由地址信号,A,3,A,0,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,20,2,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,S,0,状态,。,经过若干个S,0,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S,0,状态进入了,S,1,状态,。,8237的工作时序,21,2,有效周期（Active Cycle）,S,0,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S,1,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S,0,状态转入S,1,状态，开始DMA传送。,8237的工作时序,22,2,有效周期（Active Cycle）,在内存与外设之间进行DMA传送时，通常一个S,1,周期由4个时钟周期组成，即S,1,、S,2,、S,3,、S,4,，但当外设速度较慢时，可以插入S,W,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S,11,、S,12,、S,13,、S,14,完成从存储器源区域的读操作；,后四个时钟周期S,21,、S,22,、S,23,、S,24,完成,向存储器目的区域的写操作。,8237的工作时序,23,8237,的外部结构,8237的引线及功能,1、,A,0,A,3,：双向地址线,，CPU输出的A,0,A,3,用于选择8237的内部寄存器，8237输出的A,0,A,3,是地址的最低4位。,2、A,4,A,7,：三态输出线，在DMA时用来输出地址的A,4,A,7,。,24,8237,的外部结构,（续）,3、DB,0,DB,7,：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A,15,A,8,经过DB,0,DB,7,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。,25,8237,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。,26,8237,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。,27,8237,的外部结构,（续）,8、ADSTB：输出、地址选通、高电平有效。8237的数据线DB,0,DB,7,供DMA地址信号A,15,A,8,分时使用，当ADSTB 信号有效时，DB,0,DB,7,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)。,28,8237,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。,29,8237,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。,30,8237,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S,W,。,31,8237,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。,32,8237,的外部结构,（续）,14、DREQ,0,DREQ,3,：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。,33,8237,的外部结构,（续）,15、DACK,0,DACK,3,：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。,34,8237,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。,35,8237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,36,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,37,DMA过程一直将数据传送完才结束。,块传输方式,38,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,39,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,40,图5.34 8237级联方式工作框图,图5.34 8237级联方式工作框图,41,1、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,42,8237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,43,8237有4个独立的DMA通道及若干内部寄存器。,8237的内部寄存器,44,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）,45,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,46,8237的内部寄存器：命令寄存器,47,8237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。,48,8237的内部寄存器：屏蔽寄存器,8237的单通道屏蔽字,49,8237的内部寄存器：屏蔽寄存器（续）,8237的四通道屏蔽字,50,8237的内部寄存器：状态寄存器,51,8237占用16个连续的I/O端口地址，由地址信号A,3,A,0,选择内部寄存器。,8237的内部寄存器的寻址,52,8237的内部寄存器的寻址（续）,53,8237的内部寄存器的寻址（续）,54,18237的寻址及连接,各通道的寄存器通过和地址线A,3,A,0,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,D,1,和,D,0,位来区分不同通道。,8237,的编程及应用,55,28237,在系统中的典型连接,8237只能输出 A,0,A,15,16位地址信号。,在8086/88系统中，地址线有20条，即A,0,A,19,。,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,56,28237,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,A,0,A,15,放在系统总线上，同时页寄存器把,A,16,A,19,也放在系统总线上，形成,A,0,A,19,这,20,位地址信号实现,DMA,传送。,8237,的编程及应用,57,20位地址的产生：,页寄存器,58,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,A,0,A,19,。,59,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,XD,0,XD,7,也是通过双向三态门,74LS245,与系统数据总线相连接。,60,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,61,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,62,2、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,63,3、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15.0857,s,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DACK,0,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,64,OUT DMA+0DH，AL；总清8237,MOV DS，BX,MOV ES，BX ；初始化DS和ES,MOV AL，0FFH,OUT 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,65,MOV AL，58H,OUT 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,66,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,67,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,68,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,69,INITADM：OUT DMA+0DH，AL；总清,MOV AL，40H,OUT DMA+2，AL ；送地址低字节到通道1,MOV AL，74H,OUT DMA+2，AL ；送地址高字节到,；通道1，7440H为通道基地址,MOV AL，80H,OUT PAG，AL；送页地址1000B,初始化程序,70,MOV AL，64H,OUT DMA+3，AL ；送传送字节数,；低字节到 通道1,MOV 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1,MOV 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,71,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,72,