變壓器智能保護系統人機交互模塊的軟硬件設計

小編爲您提供一篇關於變壓器智能保護系統人機交互模塊的軟硬件設計的畢業論文開題報告，歡迎參考！

1. 設計（或研究）的依據與意義

隨着現代社會的高速發展，電力在社會生活中的作用也越來越重要，其中變壓器是電力系統中應用相當普遍而又十分重要的電氣設備，它的主要作用有電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩壓等。在變壓器的運行過程中有可能發生故障，從而出現不正常工作狀態，產生較大的短路電流。這是非常危險的，因爲短路電流產生的熱量不僅會燒壞繞組，破壞繞組絕緣，還可能使變壓器油受熱而產生大量氣體，引起變壓器油箱爆炸。一旦發生故障，將給電力系統的正常運行帶來嚴重的後果。爲了保證變壓器的安全運行和防止事故擴大，根據變壓器的容量大小及其重要程度選擇安裝靈敏、快速、可靠性高的各種專用保護裝置就顯得極爲重要。隨着技術的不斷創新和發展，這些專用的保護裝置越來越智能化，這其中的人機交互技術得到快速發展。

目前世界上許多國家的人機交互技術都在趨於成熟化，不過在我國有些偏遠的農村地區，那裏的中小型變壓器的保護裝置還不是很完善，特別是不能及時準確地向人反映運行中的問題，本設計就是基於這個問題而提出的。本設計是通過計算機智能系統對工作電流、工作電壓和變壓器油溫這三個決定變壓器是否正常運行的參數進行實時監控，並通過人機交互界面實現人與計算機的對話，使人能隨時瞭解該變壓器的運行情況，並且能利用人機交互界面給機器傳達一些指令，回答機器的問題、請示等。這樣能更加高效地工作，提高用電質量。

2. 國內外同類設計（或同類研究）的概況綜述

隨着科技的不斷髮展，計算機的出現引發國內外關於“人機交互”的研究已經有半個世紀的歷史。從最早的二進制大型計算器到現在的虛擬現實，如今全世界的高科技領域精英們都在爲人機交互的發展和前進不屑努力，且已經使人機交互走向了更廣闊的應用空間。未來人機交互的的發展趨向於以人爲本的自然和諧的交互。

人機交互，簡單來說，就是人類與計算機交流互動。兩者之間有這樣一個傳導鏈：通過人機接口技術，使人能夠與計算機發生聯繫;而計算機則通過一種界面，使人能瞭解聯繫後的效果。早期的人機交互是通過命令語言進行的，人機之間通過語言的輸入輸出功能完成交互。最初，人機交互的方式是採用手工操作輸入機器語言指令（二進制機器代碼）控制計算機，這種形式很不符合人的習慣，既耗費時間，又容易出錯因，只有非常專業的人士才能做到運用自如。目前，人類常用的自然交互方式是語音和筆的交互技術，包括手寫識別、筆式交互、語音識別 、語音合成、數字墨水等的研究，發展已經有了很大的成果。如中科院自動化研究所開發的“漢王筆”手寫漢字識別系統。在未來的計算機系統中，將更加強調“以人爲本”、“自然和諧”的交互方式，一次爲宗旨實現人機的高效合作，實現集成化、網絡化、智能化和標準化。

變壓器智能保護中的人機交互模塊採用的是按鍵輸入模式來與變壓器的控制系統進行對話，同時系統也可以通過顯示界面向人反應機器運行的狀況，相比於傳統的變壓器，擁有人機交互界面的變壓器提高了工作效率和質量。擁有計算機控制系統的變壓器可以更好更快的運行，人們可以通過人機對話來提高供配電的質量，另外，人們還可以利用這個人機交互界面預測將來的運行狀況，可以降低故障率，大大提高了我國電力系統在偏遠落後地區建立運行的質量。

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3. 課題設計（或研究）的內容

變壓器智能保護系統需要人機交互。使用了微型計算機最常用的輸入設備，即鍵盤輸入電路。操作人員可以通過鍵盤向主控制單片機輸入校表指令和故障查詢指令，以實現校表和獲得所需故障信息。

一般單片機系統採用非編碼鍵盤。非編碼鍵盤是由軟件來識別鍵盤上的閉合鍵，具有結構簡單、使用靈活等特點，因此被廣泛應用於單片機系統。

在鍵盤輸入模塊，採用由若干機械觸點式按鍵構成開關矩陣鍵盤。硬件電路一共設計了2×3 六個數字的輸入形式，並將其和at89s51單片機的引腳直接相連接。設計的這1~6個數字按鍵的功能分別是：功能鍵（s1）、加1鍵(s2)、減1鍵(s3)、確認鍵(s4)、切閘鍵(s5)和合閘鍵(s6)。該鍵盤輸入模塊電路圖如圖2-18所示：

4. 設計（或研究）方法（方案）

1.查閱有關人機交互各種資料，熟悉人機交互的原理及應用。 2.設計變壓器智能保護系統鍵盤輸入模塊在proteus仿真，採用keil完成對系統軟件的編制與調試，通過proteus與keil對搭建的虛擬系統進行聯合仿真，實現了脫離實物電路的軟硬件仿真與調試。

3.將自己設計的模塊與同伴設計的模塊結合起來，進行實驗，對此過程中出現的問題進行完善修改，再實驗。

5. 實施計劃

4周：查閱各種資料，深入瞭解設計內容，初步瞭解人機交互的相關內容。

5周做出開題報告，準備開題報告的演講。

6~12周學習proteldxp軟件以及人機交互模塊的鍵盤輸入的硬件設計，還有相應的驅動軟件設計。

13~15周撰寫論文。

17周 答辯準備和進行答辯。