基于检测10 kV电缆故障的高压脉冲信号发生器的设计与实现

时器可以用于测量时间间隔，对外部事件计数或产生周期性的中断请求。发送脉冲程序流程图如图6所示。

本文选用单片机内的定时器T0、T1、T2，T3方式1。方式1的计数器/定时器使用全部16位，选择系统时钟，作为定时器0的时钟源。用T0定时1ms扫描数码管显示;T2定时器的定时时间为脉冲间隔时间，T2计时期间IGBT是关断的;当T2计时结束后开始T3计时，计时长度为脉冲的宽度，T3计时期间IGBT打开;当T3计时结束T1开始计时，计时长度为脉冲周期减去脉冲宽度，T1计时期间IGBT关闭，T1的中断次数为100的时候关闭IGBT，打开T2定时器开始再次休息-发射脉冲的循环。

T0定时程序的主要代码：

单片机中交叉开关的配置，C8051F310有29个I/O引脚(3个8位口和一个5位口)，每个端口引脚都可以被配置为模拟输入或数字I/O。被选择作为数字I/O的引脚还可以被配置为推挽或漏极开路输出。数字交叉开关允许将内部数字系统资源映射到端口I/O引脚。在脉冲信号源的设计中，使用到单片机的4个I/O端口，分别是P1.0，主要是输出脉冲信号，还有下面小节用到的与液晶显示模块的连接所用到的P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、PI_5 5个接口。

交叉开关根据优先权译码表为所选择的内部数字资源分配I/O引脚，寄存器XBRO和XBR1用于选择内部数字功能寄存器XBRO和XBR1必须被装入正确的值以选择设计所需要的数字I/O功能。置‘1’XBR1中的XBARE位将使能交叉开关。

用端口输出方式寄存器(PnMDOUT)选择所有端口引脚的输出方式(漏极开路或推挽)。I/O引脚的输出驱动器特性由端口输出方式寄存器PnMDOUT中的对应位决定，每个端口输出驱动器都可被配置为漏极开路或推挽方式。本设计中将端口P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5所对应的端口1输出方式寄存器P1MDOUT中的相应位置1，设置为推挽方式。

具体配置如下：

3.4 数码管显示软件设计

本设计显示部分采用的是共阴极8位数码管，并用2003驱动，由于数码管是8位即a(P0.0)、b(P0.1)、c(P0.2)、d(P0.3)、e(P0.4)、f(P0.5)、g(P0.6)、dp，dp是显示小数点的位，本设计中并未用到。由于驱动2003是由8个非门构成，所以要想点亮我们的共阴极数码管那么相应的P0.X应设为0，数字0-9的ASCII码为0x40，0x79，0x24，0x30，0x19，0x12，0x02，0x78，0x00，0x10。例如我们想显示数字0那么P0=0x40。

而我们的段选是由P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5控制的，第一段数码管选中用P1 |=0x02;P1 =0xC3;第二段数码管选中用P1 |=0x04;P1 =0xC5;第三段数码管选中用P1 |=0x08;P1 =0xC9;第四段数码管选中用P1 |=0x10;P1 =0xD1;第五段数码管选中用P1 |=0x20;P1 =0xE1;

如图7所示在开机初始化后我们设置不同的标志位用来显示不同的内容：flage为1表示要显示脉冲宽度，flage为2表示显示脉冲的周期，flage为3表示显示发送脉冲的时间间隔，flage为4表示发送脉冲，flage为5表示停止发送脉冲。

4 发送脉冲波形图

我们设置的脉冲的宽度为4μs，脉冲周期是1 ms，脉冲的间隔时间是6 s时候的发射脉冲波形图如图8所示。

本文实验所用电缆型号ZRYJLV22额定电压8.7/15 kV，变压器为1：40的高频变压器，脉冲信号经变压器变压达到10 kV的脉冲被直接送到线路，启动运行按键向线路注入脉冲，形成入射信号。由图1可知入射信号经电阻R4(1k)分压被送到示波器，便于实验中观察信号，示波器测量到的波形如图9所示。

5 结论

本高压脉冲信号发生器不但可以实现基本的脉冲信号的发送与停止功能，而且脉冲宽度、周期和脉冲间隔时间是可以设置的，可以根据我们的需要进行设置。本设计用的变压器最大匝数比是1：40，而且有4个档可以调节即1：10、1：20、1：30、1：40，输入为220 V因此输出的高压脉冲电压最大可以达到10 kV。可以根据实际的个人需要变换使用其他的变压器，把电压升到你需要的高压值。本设计成本低、使用方便而且有较高的可行性。