船舶电站能量管理显示单元的设计(附件)【字数：19744】
摘 要摘 要当代船舶在自动化方面的发展速度非常之快，船舶在航行中对船舶电站供电的要求越来越高。因此显示单元显得尤为重要，本系统采用STC系列的STC15W4K60S4控制芯片和ATT7022B采集船舶电站的参数，如电压、电流、功率、频率等，通过OCM240128-1LCD显示并处理好发送给电站管理系统。本文详细阐述了船舶电站管理显示单元的信号采集电路，即电压信号采集电路，电流信号采集电路，并详细介绍了ATT7022B智能测量芯片的原理和结构。还介绍了电路设计中其他模块的结构和功能，包括STC15W4K60S4及其周围电路，OCM240128-1LCD显示屏及其周围电路，USB下载电路，电源模块电路，485通信模块电路，还有复位电路，信号隔离电路等。本文主要讲述了在Altium designer10环境下，利用单片机嵌入式技术设计出船舶电站管理显示单元的硬件电路，设计出电路原理图和PCB图，导出PCB图片，送到电子板加工厂生产硬件电路板。本文还介绍了在Microsoft Visio2010环境下，制作软件程序的流程图，在keil uVision4环境下，编写程序，包括 LCD液晶显示屏驱动程序、定时器中断程序、ATT7022B控制程序、485通信子程序、通信协议程序、及其他一些逻辑计算程序。关键词船舶电站管理显示；ATT7022B电能专用计量芯片；单片机
目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 船舶电站能量管理显示单元的设计的研究现状与发展 1
1.3 本文的主要内容 2
第二章 船舶电站能量管理显示单元硬件设计 3
2.1 硬件设计开发环境 3
2.2 硬件设计方案框图 3
2.3 硬件各个部分电路介绍 4
2.3.1 电压采集电路 4
2.3.2 电流采集电路 5
2.3.3 ATT7022B及其周围电路 6
2.3.4 STC15W4K60S4及其周围电路 9
2.3.5 LCD液晶显示电路 10
2.3.6 485通信及其保护电路 12
2.3.7 USB下载电路 15
2.3.8 电源电路 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
6
2.4 PCB图绘制 17
第三章 船舶电站能量管理显示单元软件设计 19
3.1 软件设计开发语言 19
3.2 软件设计开发环境 20
3.3 软件程序算法的实现 20
3.4 软件程序设计开发流程 21
3.4.1 ＬＣＤ液晶屏驱动程序 21
3.4.2 串口通信程序设计 24
3.4.3 ATT7022B驱动程序及数据处理 25
3.4.4 中断程序 31
第四章 调试与结论 33
4.1 STCISP烧录 33
4.2 汉字取模 34
4.3 液晶显示屏调试 34
4.5 小结 35
结 语 37
致 谢 38
参 考 文 献 39
第一章 绪论
1.1 研究背景
船舶电站管理系统能够有效地提高船舶的科技含量。通过船舶电站管理系统的有效运行，能使船舶电力系统优化运行，一方面可大幅度提高船舶运行的安全可靠性，另一方面可大大提高船舶电站的工作效率。包括船舶发电机组自动功率分配、自动并车、自起动、功率转移、重载问询、自动分级卸载等功能的船舶电站管理系统。应用这一系统平台可方便地与船舶航行自动化、船舶机械设备自动化以及船舶机舱监控系统有机地连接成一体，构成一个高效的全船网络控制平台，还具有与其它管理系统，如船、岸之间的无线通讯等系统进行数据交换的接口，可进一步完善全船监控系统的完整性。
在当代先进船舶中，船电系统供电的可靠程度、连续性和供电的质量，将会对船舶的经济性能指标、技术性能指标以及自身的使用寿命产生直接影响。因此，船舶电站管理系统在船舶的建造中具有相当重要的地位。随着船舶电站管理系统自动化的程度越来越高、操作的情况越来越复杂，对船舶电站管理人的个人综合素质的要求也越来越多。
1.2 船舶电站能量管理显示单元的设计的研究现状与发展
从20世纪70年代到现在，由线性模拟集成的电路与数字集成的电路组成的船舶电站管理控制系统慢慢地形成，这种系统的特点是性能稳定、功能齐全。80年代之后，出现了微型计算机控制系统。当代，PLC的应用及用PLC集中监测报警、主机遥控、控制电站等系统已不断的推陈出新，船电系统的可靠性大大加强，完善的船舶自动电力综合管理系统也逐渐形成。
从本世纪70年代到现在，各个公司和学校都开始研制和生产轮机仿真模拟器如：挪威的挪控公司(NORContr01)、德国西门子公司(SIEMENS)、波兰Golynia航海学院、美国Avmor技术公司、英国商船公司(TRANSAS)、日本三菱公司(MITSUBISHI)等。其中最有名气权威的，产品居世界最先进水平的是NORControl公司。到目前为止，全世界的研究所、航海院校及海军、商船公司和职业培训中心使用的模拟仿真器85％来自NORControl公司，约有550多部模拟仿真器交付使用。
我国轮机模拟器的研制在起步较晚，总体技术相较与发达国家来说还很落后。
1.3 本文的主要内容
本文前面主要介绍了课题的研究背景和研究现状及发展，从这两个方面出发讲述该项设计的研究意义，这也是作者的研究目的。后面几章分别介绍的是硬件设计、软件设计还有最后结果结论。
硬件设计主要是为了得到电路原理图和PCB图。一开始介绍了硬件设计开发的环境即Altium designer10,主要是简单介绍其便利和多用途，也就是作者选择该软件的原因。之后先从总体框架入手，主要构成：电压采集电路模块，电流采集电路模块，ATT7022B及其周围电路模块，STC15W4K60S4及其周围电路模块，LCD液晶显示及其周围电路模块，USB下载电路模块，电源电路模块，485通信电路及其保护电路模块。再分别详细地介绍各个模块的电路构成。原理图画好后，就是制作PCB图的部分，将各个元件封装画好，进行合理布局，连好元件之间的走线就可以送到工厂加工电路板了。
软件设计主要是为了得到让硬件运行的程序。首先介绍的是软件开发的语言和开发环境，即C语言和Keil uVision4，主要也是介绍选择它们的原因。之后先从程序的总体流程图入手，下位机程序设计主要包括以下几个部分：LCD液晶显示屏驱动程序、定时器中断程序、ATT7022B驱动程序、485通信子程序、通讯协议程序、及其他一些逻辑计算程序。这些程序要将液晶显示屏、ATT7022B、STC15W4K60S4等模块以及它们的内外部通信串联起来。再分别单独用流程图、文字描述和程序截图的方式将各个部分展示出来。
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第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 船舶电站能量管理显示单元的设计的研究现状与发展 1
1.3 本文的主要内容 2
第二章 船舶电站能量管理显示单元硬件设计 3
2.1 硬件设计开发环境 3
2.2 硬件设计方案框图 3
2.3 硬件各个部分电路介绍 4
2.3.1 电压采集电路 4
2.3.2 电流采集电路 5
2.3.3 ATT7022B及其周围电路 6
2.3.4 STC15W4K60S4及其周围电路 9
2.3.5 LCD液晶显示电路 10
2.3.6 485通信及其保护电路 12
2.3.7 USB下载电路 15
2.3.8 电源电路 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
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2.4 PCB图绘制 17
第三章 船舶电站能量管理显示单元软件设计 19
3.1 软件设计开发语言 19
3.2 软件设计开发环境 20
3.3 软件程序算法的实现 20
3.4 软件程序设计开发流程 21
3.4.1 ＬＣＤ液晶屏驱动程序 21
3.4.2 串口通信程序设计 24
3.4.3 ATT7022B驱动程序及数据处理 25
3.4.4 中断程序 31
第四章 调试与结论 33
4.1 STCISP烧录 33
4.2 汉字取模 34
4.3 液晶显示屏调试 34
4.5 小结 35
结 语 37
致 谢 38
参 考 文 献 39
第一章 绪论
1.1 研究背景
船舶电站管理系统能够有效地提高船舶的科技含量。通过船舶电站管理系统的有效运行，能使船舶电力系统优化运行，一方面可大幅度提高船舶运行的安全可靠性，另一方面可大大提高船舶电站的工作效率。包括船舶发电机组自动功率分配、自动并车、自起动、功率转移、重载问询、自动分级卸载等功能的船舶电站管理系统。应用这一系统平台可方便地与船舶航行自动化、船舶机械设备自动化以及船舶机舱监控系统有机地连接成一体，构成一个高效的全船网络控制平台，还具有与其它管理系统，如船、岸之间的无线通讯等系统进行数据交换的接口，可进一步完善全船监控系统的完整性。
在当代先进船舶中，船电系统供电的可靠程度、连续性和供电的质量，将会对船舶的经济性能指标、技术性能指标以及自身的使用寿命产生直接影响。因此，船舶电站管理系统在船舶的建造中具有相当重要的地位。随着船舶电站管理系统自动化的程度越来越高、操作的情况越来越复杂，对船舶电站管理人的个人综合素质的要求也越来越多。
1.2 船舶电站能量管理显示单元的设计的研究现状与发展
从20世纪70年代到现在，由线性模拟集成的电路与数字集成的电路组成的船舶电站管理控制系统慢慢地形成，这种系统的特点是性能稳定、功能齐全。80年代之后，出现了微型计算机控制系统。当代，PLC的应用及用PLC集中监测报警、主机遥控、控制电站等系统已不断的推陈出新，船电系统的可靠性大大加强，完善的船舶自动电力综合管理系统也逐渐形成。
从本世纪70年代到现在，各个公司和学校都开始研制和生产轮机仿真模拟器如：挪威的挪控公司(NORContr01)、德国西门子公司(SIEMENS)、波兰Golynia航海学院、美国Avmor技术公司、英国商船公司(TRANSAS)、日本三菱公司(MITSUBISHI)等。其中最有名气权威的，产品居世界最先进水平的是NORControl公司。到目前为止，全世界的研究所、航海院校及海军、商船公司和职业培训中心使用的模拟仿真器85％来自NORControl公司，约有550多部模拟仿真器交付使用。
我国轮机模拟器的研制在起步较晚，总体技术相较与发达国家来说还很落后。
1.3 本文的主要内容
本文前面主要介绍了课题的研究背景和研究现状及发展，从这两个方面出发讲述该项设计的研究意义，这也是作者的研究目的。后面几章分别介绍的是硬件设计、软件设计还有最后结果结论。
硬件设计主要是为了得到电路原理图和PCB图。一开始介绍了硬件设计开发的环境即Altium designer10,主要是简单介绍其便利和多用途，也就是作者选择该软件的原因。之后先从总体框架入手，主要构成：电压采集电路模块，电流采集电路模块，ATT7022B及其周围电路模块，STC15W4K60S4及其周围电路模块，LCD液晶显示及其周围电路模块，USB下载电路模块，电源电路模块，485通信电路及其保护电路模块。再分别详细地介绍各个模块的电路构成。原理图画好后，就是制作PCB图的部分，将各个元件封装画好，进行合理布局，连好元件之间的走线就可以送到工厂加工电路板了。
软件设计主要是为了得到让硬件运行的程序。首先介绍的是软件开发的语言和开发环境，即C语言和Keil uVision4，主要也是介绍选择它们的原因。之后先从程序的总体流程图入手，下位机程序设计主要包括以下几个部分：LCD液晶显示屏驱动程序、定时器中断程序、ATT7022B驱动程序、485通信子程序、通讯协议程序、及其他一些逻辑计算程序。这些程序要将液晶显示屏、ATT7022B、STC15W4K60S4等模块以及它们的内外部通信串联起来。再分别单独用流程图、文字描述和程序截图的方式将各个部分展示出来。
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