畢業(yè)設(shè)計(jì)--基于單片機(jī)的智能低壓電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器的研究——硬件設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)</p><p>　　題目： 基于單片機(jī)的智能低壓電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器的研究——硬件設(shè)計(jì) </p><p>　　專業(yè)班級(jí)：電氣及其自動(dòng)化 05-22 學(xué)院： 科信學(xué)院 </p><p>　　設(shè)計(jì)起止日期： 2009.3.16~2009.

2、5.25 </p><p>　　題目性質(zhì)： √ 聯(lián)系實(shí)際的題目 假想的題目</p><p>　　技術(shù)要求及原始數(shù)據(jù)： 要求低壓鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)功保護(hù)器具有過(guò)載、過(guò)電流、斷 </p><p>　　相、漏電、短路等保護(hù)。過(guò)載保護(hù)時(shí)間滯后時(shí)間為60~180s，斷相保

3、護(hù)動(dòng)作滯后時(shí)間小 </p><p>　　于1s，短路保護(hù)滯后時(shí)間小于0.2s?？娠@示故障時(shí)間和類(lèi)型。 動(dòng)作值的修改。 </p><p>　　主要任務(wù)： 1 綜合保護(hù)器總體方案的確定 </p><p>　　2系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) （流程圖）

4、 </p><p>　　3軟件編程和調(diào)試 </p><p>　　4手工繪制一張1#圖紙，用計(jì)算機(jī)繪制1~2 </p><p>　　5撰寫(xiě)并打印設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份張1#圖紙

5、 </p><p>　　學(xué) 生 （簽 字）： 系主任（簽字）： </p><p>　　指導(dǎo)教師（簽字）： 院 長(zhǎng) （簽字）： </p><p><b>　　摘 要

6、</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)因具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各方面被廣泛采用。然而，由于供電狀態(tài)和機(jī)械負(fù)荷的多變性，使得電動(dòng)機(jī)的故障率較高，不僅會(huì)損壞電動(dòng)機(jī)本身，而且會(huì)影響整個(gè)生產(chǎn)，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行對(duì)保證廠礦企業(yè)的正常生產(chǎn)是非常重要的。</p><p>　　本文首先分析了異步電動(dòng)機(jī)的常見(jiàn)故障，以交流采樣的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集

7、為依據(jù)，采用檢測(cè)三相電壓、三相電流、零序電流的方法，得出了電動(dòng)機(jī)故障的準(zhǔn)確判據(jù)，確定了各種故障的保護(hù)措施，對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了短路、欠壓、斷相、漏電、過(guò)載等保護(hù)功能。</p><p>　　本文以8位單片機(jī)AT89C52做微處理器，AT89C52單片機(jī)內(nèi)置256字的RAM和8K字的ROM，可以進(jìn)行外部擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器，具有性能較好的I/O、運(yùn)算等功能，有合適的指令系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)智能保護(hù)，電路簡(jiǎn)單，功能齊全。

8、為了實(shí)現(xiàn)電機(jī)分布檢測(cè)和控制的要求，控制系統(tǒng)具有便于集中管理和信息共享的特點(diǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī)；智能保護(hù)；單片機(jī)AT89C52；故障保護(hù)</p><p>　　Abstract </p><p>　　Because the electric motor has the structure simply, the price inexpensive,

9、 merits and so on use maintenance convenience, is widely used in the national economy various aspects.However, as a result of the power supply condition and the machinery load polytropy, causes electric motor the failure

10、 rate to be high, not only can damage electric motor itself, moreover can affect the entire production, creates the big economic loss.Therefore, the electric motor safe operation to guaranteed the factory </p><

11、;p>　　This article has first analyzed the asynchronous motor common breakdown, take exchanges the sampling method to carry on the data acquisition as the basis, uses the examination three-phase voltage, the three-phase

12、 current, the zero foreword electric current method, has obtained the electric motor breakdown accurate criterion, had determined each kind of breakdown protective measures, realized the short circuit to the electric mot

13、or, have owed press, break, protection functions and so on the leaka</p><p>　　This article makes the microprocessor by 8 monolithic integrated circuit AT89C52, in at89C52 monolithic integrated circuit sets a

14、t 256 character RAM and 8K character ROM, may carry on exterior expansion data-carrier storage and the program memory, has functions and so on performance good I/O, operation, has the appropriate command system, can real

15、ize the electrical machinery intelligence protection, the electric circuit is simple, the function is complete. In order to realize the request which t</p><p>　　Keywords: Electric motor; intelligent protecti

16、on; monolithic integrated circuit AT89C52; fail safe</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論</b

17、></p><p><b>　　1.1研究目的1</b></p><p>　　1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1 </p><p>　　1.3本文主要研究?jī)?nèi)容2</p><p>　　2 總體方案設(shè)計(jì)3 </p><p><b>　　2.1基本原理3</b></p&g

18、t;<p><b>　　2.2原理框圖3</b></p><p>　　3 AT89C52單片機(jī)介紹4</p><p><b>　　3.1芯片簡(jiǎn)介4</b></p><p><b>　　3.2引腳介紹4</b></p><p>　　3.3存儲(chǔ)區(qū)結(jié)構(gòu)6&l

19、t;/p><p>　　4 模塊電路設(shè)計(jì)7</p><p>　　4.1數(shù)據(jù)采集模塊7</p><p>　　4.1.1數(shù)據(jù)采集所用器件7</p><p>　　4.1.2信號(hào)采樣保持電路7</p><p>　　4.1.3采樣模塊原理8</p><p>　　4.2多路轉(zhuǎn)換模塊8</p>

20、;<p>　　4.2.1AD7501芯片介紹8</p><p>　　4.2.2轉(zhuǎn)換模塊工作原理8</p><p>　　4.3A/D轉(zhuǎn)換模塊8</p><p>　　4.3.1A/D574芯片介紹8</p><p>　　4.3.2A/D574工作原理9</p><p>　　4.4存儲(chǔ)器擴(kuò)展模塊626

21、410</p><p>　　4.5LED顯示驅(qū)動(dòng)模塊11 </p><p>　　5 綜合保護(hù)器軟件設(shè)計(jì)11</p><p>　　5.1軟件編程思想11</p><p>　　5.2軟件總體設(shè)計(jì)11</p><p>　　5.3各模塊軟件具體流程圖12</p><p>　　5.3.1主程序

22、部分12</p><p>　　5.3.2數(shù)據(jù)采集部分15</p><p>　　5.3.3電壓、電流顯示部分17 </p><p>　　5.3.4故障類(lèi)型、時(shí)間顯示部分17</p><p><b>　　結(jié)論20 </b></p><p><b>　　致謝21</b>

23、</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)22</b></p><p><b>　　附錄123</b></p><p><b>　　附錄244</b></p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p><b&g

24、t;　　1.1 研究目的</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)保護(hù)器（電機(jī)保護(hù)器）是發(fā)電、供電、用電系統(tǒng)的重要器件。是跨行業(yè)、量大面廣、節(jié)能效果顯著的節(jié)能機(jī)電產(chǎn)品。幾乎滲透到所有用電領(lǐng)域；是工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國(guó)防建設(shè)及人民生活正常生產(chǎn)和安全工作的重要保證，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和節(jié)能事業(yè)中有著不可替代的重要地位和作用。</p><p>　　電氣、機(jī)械、冶金、建筑、煤炭、石油、化工、汽車(chē)、飛機(jī)以及造

25、船工業(yè)等都離不開(kāi)電機(jī)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)使用的中型電機(jī)大約有2000萬(wàn)臺(tái)，每年燒毀的電機(jī)約占16%，約320萬(wàn)臺(tái)，平均每臺(tái)的維修費(fèi)用1000元，總費(fèi)用為32億元左右。另外，由于電機(jī)的故障、損壞所造成的其它事故以及導(dǎo)致工廠停產(chǎn)所造成的間接經(jīng)濟(jì)損失則更為巨大。</p><p>　　造成這種現(xiàn)象的原因是多方面的，除了管理措施不完善等因素外，關(guān)鍵的問(wèn)題是在目前各種電機(jī)保護(hù)裝置中，普遍存在著要么智能化程度高而價(jià)格過(guò)高、體積

26、較大不便在有限制的控制裝置中安裝，推廣難度大；要么價(jià)格低而智能化程度低，對(duì)故障的判斷由于缺少智能分析而影響使用效果，目前廣泛使用不帶CPU 的集成電路制作的電機(jī)故障檢測(cè)儀，雖然可判斷電流超限、缺相等故障，但無(wú)智能判斷，只能簡(jiǎn)單地以電流超限為判據(jù)，而實(shí)際使電機(jī)發(fā)生故障是電流的時(shí)間和環(huán)境溫度的函數(shù)，同時(shí)也不能對(duì)故障情況存儲(chǔ)記錄和數(shù)據(jù)顯示，另外，儀器沒(méi)有適時(shí)運(yùn)行參數(shù)顯示功能，設(shè)定的參數(shù)與實(shí)際運(yùn)行的參數(shù)無(wú)法對(duì)照，不能根據(jù)實(shí)際負(fù)荷情況設(shè)定電流，因

27、此使用時(shí)既不準(zhǔn)確可靠、又不直觀方便，很不利于故障的排除，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常放棄使用這類(lèi)保護(hù)。</p><p>　　為避免影響生產(chǎn)，開(kāi)發(fā)一種性能穩(wěn)定、保護(hù)種類(lèi)齊全、動(dòng)作速度快、靈敏度高、可靠性好的智能監(jiān)測(cè)電機(jī)保護(hù)儀顯然十分必要。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　世界上第一臺(tái)電子式電機(jī)保護(hù)器誕生在韓國(guó)的三和公司，EOCR-SS的電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)

28、器對(duì)我國(guó)的保護(hù)器行業(yè)發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。已由晶體管發(fā)展到集成電路至今已發(fā)展到微處理芯片厚模電路，從功能上一般分為斷相保護(hù)、綜合保護(hù)（多功能保護(hù)）、溫度保護(hù)和智能保護(hù)。此類(lèi)保護(hù)器具有節(jié)能、動(dòng)作靈敏、精確度高、耐沖擊振動(dòng)，重復(fù)性好、保護(hù)功能齊全、功耗小等優(yōu)點(diǎn)。 </p><p>　　隨著我國(guó)用戶對(duì)保護(hù)器的了解逐步加深，目前我們國(guó)內(nèi)也有很多廠家生產(chǎn)出了與世界先進(jìn)水平接近的產(chǎn)品，我們這些廠家還需要在產(chǎn)品的性能穩(wěn)定、

29、抗干擾等方面盡快縮短與世界先進(jìn)水平的距離，我們有信心相信在中國(guó)的市場(chǎng)上會(huì)涌現(xiàn)出越來(lái)越多的性能優(yōu)異的電機(jī)保護(hù)器產(chǎn)品。</p><p>　　1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容</p><p>　　本論文針對(duì)低壓電動(dòng)機(jī)容易出現(xiàn)的故障，以交流采樣的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集為依據(jù)，采用檢測(cè)三相電壓、三相電流、零序電流的方法，得出了電動(dòng)機(jī)故障的準(zhǔn)確判據(jù)，確定了各種故障的保護(hù)措施，對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了短路、欠壓、斷相、漏電、過(guò)

30、載等保護(hù)功能。</p><p>　　本文以8位單片機(jī)AT89C52做微處理器，AT89C52單片機(jī)內(nèi)置256字的RAM和8K字的ROM，可以進(jìn)行外部擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器，具有性能較好的I/O、運(yùn)算等功能，有合適的指令系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)智能保護(hù)，電路簡(jiǎn)單，功能齊全。</p><p>　　在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的過(guò)程中，最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是數(shù)據(jù)采集。交流采樣是將二次測(cè)得的電壓、電流經(jīng)高精度的CT、PT變

31、成計(jì)算機(jī)可測(cè)量的交流小信號(hào)，然后再送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。由于這種方法能夠?qū)Ρ粶y(cè)量的瞬時(shí)值進(jìn)行采樣，因而實(shí)時(shí)性好，相位失真小。它用軟件代替硬件的功能又使硬件的投資大大減小。</p><p><b>　　2 總體方案設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1 基本原理</b></p><p>　　通過(guò)電流互感器，電壓互感器

32、和零序電流互感器得到得到每相電路的的電流電壓信號(hào)，再通過(guò)電壓變換器和電流變換器將所得信號(hào)轉(zhuǎn)換成5V的電壓信號(hào)。經(jīng)過(guò)二階RC濾波電路后，模擬信號(hào)通過(guò)采樣保持器，多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，A/D轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字信號(hào)被單片機(jī)所接收。單片機(jī)通過(guò)參數(shù)判斷，若有故障則發(fā)出信號(hào)使繼電器動(dòng)作，斷開(kāi)電路保護(hù)電機(jī)，同時(shí)顯示故障的類(lèi)型和發(fā)生時(shí)間；若沒(méi)有故障電機(jī)繼續(xù)工作。</p><p><b>　　2.2 原理框圖</b>&

33、lt;/p><p>　　圖2-1 硬件原理框圖</p><p>　　3 AT89C52單片機(jī)介紹</p><p><b>　　3.1 芯片簡(jiǎn)介</b></p><p>　　AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

34、器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)可提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。</p><p>　　AT89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫(xiě)口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)

35、行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。</p><p><b>　　3.2 引腳介紹</b></p><p>　　89C52引腳圖如下：</p><p><b>　?、臥0口：</b></p><p>　　P0

36、口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門(mén)電路，對(duì)斷口P0寫(xiě)“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端使用。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組端口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。</p><p><b>　?、芇1口：</b></p><p>　　P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的

37、8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。</p><p><b>　?、荘2口：</b></p><p>　　P2口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)端

38、口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。</p><p><b>　?、萈3口：</b></p><p>　　P3口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P3的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉

39、低的P3口將用上拉電阻輸出電流。此外，P3口還接收一些用于Flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。</p><p><b>　　⑸RST：</b></p><p>　　復(fù)位輸入，當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。</p><p>　　⑹ALE/PROG：</p><p>　　當(dāng)訪問(wèn)

40、外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸入脈沖或用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行

41、外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無(wú)效</p><p><b>　　⑺PSEN：</b></p><p>　　程序存儲(chǔ)允許PSEN輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次PSEN信號(hào)。</p><p><b&g

42、t;　　⑻EA/VPP：</b></p><p>　　外部訪問(wèn)允許，欲使CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。</p><p><b>　　⑼XTAL1:</b></p

43、><p>　　振蕩器反相放大器的內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。</p><p><b>　?、蝀TAL2:</b></p><p>　　振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p><b>　　3.3 存儲(chǔ)區(qū)結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　?、懦绦虼鎯?chǔ)器</b&g

44、t;</p><p>　　一個(gè)微機(jī)系統(tǒng)之所以能夠按照—定的次序進(jìn)行工作，主要在于內(nèi)部存在著程序，程序?qū)嶋H上是由用戶程序形成的一串二進(jìn)制碼，該二進(jìn)制碼存放在程序存儲(chǔ)器之中，8952有8K內(nèi)部ROM用來(lái)存放程序</p><p><b>　?、苾?nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器</b></p><p>　　8952內(nèi)部有256個(gè)字節(jié)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM，作為用戶的數(shù)據(jù)

45、寄存器，它能滿足大多數(shù)控制型應(yīng)用場(chǎng)合的需要，用作處理問(wèn)題的數(shù)據(jù)緩沖器。</p><p>　　⑶特殊功能寄存器(SFR——Special Function Register)</p><p>　　特殊功能寄存器反映了8952的狀態(tài)，實(shí)際上是8952的狀態(tài)字及控制字寄存器。SFR綜合的、實(shí)際的反映了整個(gè)單片機(jī)基本系統(tǒng)內(nèi)部的工作狀態(tài)及工作方式。</p><p><b

46、>　?、任坏刂房臻g</b></p><p>　　8952的一個(gè)很大優(yōu)點(diǎn)在于它具有一個(gè)功能很強(qiáng)的位處理機(jī)。在8952（兼容MCS—51）的指令系統(tǒng)中，有一個(gè)位處理指令的子集，使用這些指令，所處理的數(shù)據(jù)僅為一位二進(jìn)制數(shù)(0或1)。在8952單片機(jī)內(nèi)共有211個(gè)可尋址位，它們存在于內(nèi)部RAM(128個(gè))和特殊功能寄存器區(qū)(83個(gè))中。</p><p><b>　　⑸外

47、部數(shù)據(jù)寄存器</b></p><p>　　8952應(yīng)用系統(tǒng)往往是一個(gè)擴(kuò)展系統(tǒng)。當(dāng)片內(nèi)RAM不夠用時(shí)，可在片外部擴(kuò)充數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。8952給用戶提供了可尋址2*64K字節(jié)的外部擴(kuò)充RAM的能力，至于擴(kuò)多少RAM，則根據(jù)實(shí)際需要來(lái)定。</p><p><b>　　⑹中斷寄存器</b></p><p>　　AT89C52有6個(gè)中斷源，2個(gè)中

48、斷優(yōu)先級(jí)，IE寄存器控制各中斷位，IP寄存器中6個(gè)中斷源的每一個(gè)可定為2個(gè)優(yōu)先級(jí)。</p><p><b>　　4 模塊電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 數(shù)據(jù)采集模塊</p><p>　　4.1.1 數(shù)據(jù)采集所用器件</p><p><b>　?、烹妷夯ジ衅?lt;/b></p>

49、<p>　　本設(shè)計(jì)選用JDG1-0.5 380/100電壓互感器。額定輸入電壓為500V，可輸入380V電壓輸出100V。</p><p>　?、齐娏骰ジ衅鱈MZJ1-0.5 1500/5電流互感器</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用LMZJ1-0.5電流互感器。工作額定電壓為500V，額定電流比為20Ａ/5Ａ。電流互感器二次側(cè)是不允許開(kāi)路的</p><p>

50、;<b>　　⑶零序電流互感器</b></p><p>　　零序電流互感器型號(hào)為CT(Z)-FL-150</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用一次側(cè)電流為10MA~100A，二次</p><p>　　TH44交流電壓信號(hào)隔離變換器/變送器 </p><p>　　TH44 交流電壓信號(hào)隔離變換器/變送器，用來(lái)測(cè)量工頻交流電壓量，

51、輸出隔離的標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)。最小測(cè)量范圍工頻0~20mV，最大測(cè)量范圍為側(cè)電流為0.025~30MA</p><p>　?、入妷鹤儞Q器工頻0~450V。</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用輸入電壓為0~270V，輸出為0~5V</p><p><b>　　⑸電流變換器</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)選用武漢格藍(lán)若光電互感器

52、有限公司的電流變換器。</p><p><b>　　⑹RC二階濾波電路</b></p><p>　?、瞬蓸颖３制鱈F398</p><p>　　4.1.2 信號(hào)采樣保持電路</p><p>　　采用保持器LF398對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行采樣/保持。在單片機(jī)P2.5口的控制下，高電平，采樣；低電平，保持。</p>&

53、lt;p><b>　　芯片特點(diǎn)：</b></p><p>　　LF398是一種高性能單片采樣/保持器。它具有很高的直流精度、很快的采樣時(shí)間和低的下降速度。器件的動(dòng)態(tài)性能和保持性能可通過(guò)合適的外接保持電容達(dá)到最佳。例如選擇1000PF的保持電容，具有6us的采樣時(shí)間，可達(dá)到12bit的精度。LF398的價(jià)格低廉。電源電壓可從±5～±18V任意選擇，其性能幾乎無(wú)影響。

54、采樣/保持的邏輯控制可與TTL或CMOS電平接口。它可廣泛地應(yīng)用于高速A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和要求同步采樣的領(lǐng)域。該器件外形采用8腳DIP封裝結(jié)構(gòu)。</p><p>　　4.1.3 采樣模塊原理</p><p>　　通過(guò)電壓互感器，電流互感器，變換器，濾波電路得到的電壓信號(hào)由采樣保持器LF398的引腳3輸入。引腳8是邏輯輸入端，它與單片機(jī)的P1.3腳連接。由單片機(jī)輸出高低電平控制采

55、樣保持器采樣或保持（高電平采樣，低電平保持）。通過(guò)調(diào)節(jié)保持電容CH來(lái)改變采樣頻率，CH減小可以提高采樣頻率，相反，適當(dāng)增大也可以降低采樣頻率。</p><p>　　4.2 多路轉(zhuǎn)換模塊</p><p>　　在切換速度要求高、路數(shù)多的情況下,宜選用多路模擬開(kāi)關(guān)?？紤]到其后級(jí)A／D轉(zhuǎn)換的速度，又由于本設(shè)計(jì)共有7個(gè)采樣信號(hào)，所以選用8路的轉(zhuǎn)換器AD7501.,它的速度略大于AD轉(zhuǎn)換器的速度。

56、</p><p>　　4.2.1 AD7501原理介紹</p><p>　　AD7501型多路模擬開(kāi)關(guān)集成芯片，這是具有8路輸入通道、1路公共輸出的多路開(kāi)關(guān)CMOS集成芯片。由三個(gè)地址線（A0、A1、A2）的狀態(tài)及EN端來(lái)選擇8個(gè)通道之中的一路，片上所有的邏輯輸入端與TTL/DTL及CMOS電路兼容。</p><p>　　4.2.2 轉(zhuǎn)換模塊工作原理</p&g

57、t;<p>　　由7路采樣保持器LF398的引腳5輸出的采樣值分別與多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)AD7501的S1~S7引腳相接。AD7501的EN腳與單片機(jī)的P1.4相接，當(dāng)EN被置1時(shí)，多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)開(kāi)始工作。它的A0，A1，A2引腳分別與單片機(jī)的P1.0，P1.1，P1.2引腳相接，有單片機(jī)發(fā)出信號(hào)指示多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選通哪個(gè)通道。</p><p>　　4.3 A/D轉(zhuǎn)換模塊</p><p>

58、;　　采樣得到的信號(hào)都是模擬信號(hào)，不能被單片機(jī)識(shí)別，所以采用AD轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)?？紤]到分辨率和轉(zhuǎn)換精度此次設(shè)計(jì)采用12位的轉(zhuǎn)換器AD574.</p><p>　　4.3.1 A/D574芯片介紹</p><p>　　AD574是一個(gè)完整的12位逐次逼近式帶三態(tài)緩沖器的A/D轉(zhuǎn)換器，它可以直接與8位或16位微型機(jī)總線進(jìn)行接口。AD574有6個(gè)等級(jí)，其中AD574AJ、AD57

59、4AK和AD574AL適合在0~+70℃溫度范圍內(nèi)工作,AD574AS、AD574AT和AD574AV適合在-55～+125℃溫度范圍內(nèi)工作。 </p><p>　　AD574各主要管腳的功能如下： </p><p>　　DB0～DB11——12位數(shù)據(jù)輸出，分三組，均帶三態(tài)輸出緩沖器。 </p><p>　　ULOGIC——邏輯電源+5V（+4.5~+5.5

60、V）。 </p><p>　　UCC——正電源+15V（+13.5～+16.5V）。 </p><p>　　UEE——負(fù)電源-15V（-13.5～-16.5V）。 </p><p>　　AGND、DGND——模擬和數(shù)字地。</p><p>　　STS——轉(zhuǎn)換狀態(tài)信號(hào)。轉(zhuǎn)換開(kāi)始STS＝1,轉(zhuǎn)換結(jié)束STS＝0。 </p>&l

61、t;p>　　10VIN——模擬信號(hào)輸入。單極性0～10V，雙極性±5V。 </p><p>　　20VIN——模擬信號(hào)輸入。單極性0～20V，雙極性±10V。 </p><p>　　REFIN——參考電壓輸入。 </p><p>　　REFOUT——參考電壓輸出。 </p><p>　　BIPOFF——雙極性

62、偏置。  </p><p>　　CS：片選信號(hào)，低電平有效。</p><p>　　CE：芯片允許信號(hào)，高電平有效。只有CS和CE同時(shí)有效，AD574A才能工 作。</p><p>　　R／C：讀出或轉(zhuǎn)換控制信號(hào)，用于控制ADC574A是轉(zhuǎn)換還是讀出。當(dāng)為低電 平時(shí)，啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換；當(dāng)為高電平時(shí)，將轉(zhuǎn)換結(jié)果讀出。</p><p>　　1

63、2／8：數(shù)據(jù)輸出方式控制信號(hào)。當(dāng)為高電平時(shí)，輸出數(shù)據(jù)為12位；當(dāng)為 低電平時(shí)，數(shù)據(jù)是作為兩個(gè)8位字輸出。</p><p>　　A0：轉(zhuǎn)換位數(shù)控制信號(hào)。當(dāng)為高電平是，進(jìn)行8位轉(zhuǎn)換，為低電平進(jìn)行12位轉(zhuǎn)換。 </p><p>　　4.3.2 A/D574工作原理</p><p>　　邏輯控制信號(hào)由 A1、A7和A0和單片機(jī)的數(shù)據(jù)口P0發(fā)出，并由三態(tài)鎖存器74LS373鎖

64、存到輸出端Q0、Q1和Q7上，用于控制AD574A的工作過(guò)程。AD轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸出也通過(guò)P0數(shù)據(jù)總線連至89C52，由于我們只使用8位數(shù)據(jù)口，但是AD574A輸出12位數(shù)據(jù)，故單片機(jī)應(yīng)分兩次讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)，先讀高8位數(shù)據(jù)，再讀低4位數(shù)據(jù)。由A=0或A=1分別控制高，低位數(shù)據(jù)的讀取。8，12位數(shù)據(jù)分兩次讀進(jìn)89C52，所以12/8非接地。單片機(jī)可以采用中斷或查詢方式來(lái)讀取AD574A的轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)。采用查詢方式時(shí)，應(yīng)將轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)線ST

65、S與單片機(jī)的某一I/O口線相連。本設(shè)計(jì)中STS與單片機(jī)的P1.6口相連。當(dāng)單片機(jī)89C52執(zhí)行對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫(xiě)指令時(shí)，使CE=1，CS=1，R/C非=0，A0=0，從而啟動(dòng)裝換。然后89C52通過(guò)P1.6口線 不斷查詢STS的狀態(tài)。當(dāng)STS等于0時(shí)，表示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，89C52執(zhí)行兩次讀取外部存儲(chǔ)器的操作，讀取12位轉(zhuǎn)換結(jié)果。當(dāng)CE=1，CS=1，R/C非=1，A0=0時(shí)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的高8位;當(dāng)CE=1，CS=1，R/C非=1，A

66、0=1時(shí)，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的低4位。</p><p>　　這里不管AD574A是處在啟動(dòng)、轉(zhuǎn)換和輸出結(jié)果，使能端CE都必須為1，因此將8051的寫(xiě)控制線 和讀控制線 通過(guò)與非門(mén)74LS00與AD574A的使能端CE相連。</p><p>　　4.4 存儲(chǔ)器擴(kuò)展模塊6264</p><p>　?、臝ntel sram6264是8K ×8位的靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器芯片,采

67、用CMOS工藝制造,單一+5V供電,額定功耗200mW,典型存取時(shí)間200ns,28線雙列直插式封裝. 所有的輸入端和輸出端都與， TTL電路兼容。</p><p>　　⑵6264引腳介紹：</p><p>　　A12～A0（address inputs）：地址線，可尋址8KB的存儲(chǔ)空間。 </p><p>　　D7～D0（data bus）：數(shù)據(jù)線，雙向，三態(tài)。

68、</p><p>　　OE（output enable）：讀出允許信號(hào)，輸入，低電平有效。 </p><p>　　WE（write enable）：寫(xiě)允許信號(hào)，輸入，低電平有效。</p><p>　　CE1（chip enable）：片選信號(hào)1，輸入，在讀/寫(xiě)方式時(shí)為低電平。 </p><p>　　CE2（chip enable）：片選信號(hào)2

69、，輸入，在讀/寫(xiě)方式時(shí)為高電平。 </p><p>　　VCC：+5V工作電壓。</p><p><b>　　GND：信號(hào)地。 </b></p><p>　?、?264的操作方式：　</p><p>　　① 寫(xiě)入：當(dāng)和為低電平，且和CE2為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)輸入緩沖器打開(kāi)，數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)線D7～D0寫(xiě)入被選中的存儲(chǔ)單元。 <

70、;/p><p>　?、?讀出：當(dāng)和為低電平，且和CE2為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)輸出緩沖器選通，被選中單元的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)線D7～D0上。 </p><p>　?、?保持：當(dāng)為高電平，CE2為任意時(shí)，芯片未被選中，處于保持狀態(tài)，數(shù)據(jù)線呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。 </p><p>　　4.5 LED顯示驅(qū)動(dòng)模塊</p><p>　　74ls164是一個(gè)串入并出的8位移位寄

71、存器，它常用于單片機(jī)系統(tǒng)中是移位寄存器,也就是從AB入數(shù)據(jù)一步一步的向Q7移動(dòng),當(dāng)?shù)诙€(gè)字節(jié)移入后,原第一個(gè)已經(jīng)從Q7端移出.兩位數(shù)據(jù)是不會(huì)交錯(cuò)的。</p><p>　　5 綜合保護(hù)器軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1 軟件編程思想</p><p>　　程序在編制的時(shí)候，在完成系統(tǒng)基本功能的前提下，還要考慮以下幾點(diǎn)：</p><p>　　⑴

72、功能的可擴(kuò)充性。系統(tǒng)具有的功能應(yīng)隨著實(shí)際的需求而擴(kuò)充，當(dāng)實(shí)際應(yīng)</p><p>　　用中提出新的要求時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能夠方便地在原有基礎(chǔ)上增加新的功能。</p><p>　　⑵程序的可讀性。程序的可讀性對(duì)系統(tǒng)的后續(xù)維護(hù)、功能擴(kuò)充有重要意義。</p><p>　?、窍到y(tǒng)的更新。當(dāng)系統(tǒng)微控制器或某些器件被更高性能的器件替代時(shí)，系</p><p>　　統(tǒng)

73、的程序要易于更新。</p><p>　?、瘸绦蜻\(yùn)行確實(shí)穩(wěn)定可靠、易于維護(hù)。</p><p>　　因此，在軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用模塊化的編程方法，即將整個(gè)系統(tǒng)軟件按照一定的規(guī)則和功能分解為一個(gè)個(gè)單獨(dú)的模塊，模塊之間相對(duì)獨(dú)立，負(fù)責(zé)完成各自的功能。模塊是系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的基本單元，每個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整單獨(dú)的功能模塊之間可以相互調(diào)用，共享數(shù)據(jù)。全部模塊構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)。</p><p&

74、gt;　　模塊化編程有以下優(yōu)點(diǎn):</p><p>　　⑴采用模塊化結(jié)構(gòu)的最大的優(yōu)點(diǎn)是效率高。小塊程序更容易理解和調(diào)試，如</p><p>　　當(dāng)知道模塊的輸入、輸出，就可直接調(diào)用該模塊。由于模塊之間共享數(shù)據(jù)，可</p><p>　　互相調(diào)用，因此可以非常靈活地組織每個(gè)模塊，達(dá)到非常高的整體效率。</p><p>　　⑵當(dāng)相同功能的需求較多時(shí)，

75、可把程序放入庫(kù)中以備使用。如果需要某一</p><p>　　塊某一功能升級(jí)，只需要改寫(xiě)相應(yīng)的模塊，而不需要改動(dòng)整個(gè)軟件結(jié)構(gòu)。當(dāng)</p><p>　　增加系統(tǒng)功能時(shí)，也只需要增加相應(yīng)的軟件功能模塊即可。</p><p>　?、悄K化編程使得要解決的問(wèn)題只與特定模塊有關(guān)，出現(xiàn)故障時(shí)，很容易</p><p>　　找到出錯(cuò)的模塊，大大簡(jiǎn)化了調(diào)試，同時(shí)

76、使系統(tǒng)更易維護(hù)。</p><p>　　5.2 軟件總體設(shè)計(jì)</p><p>　　軟件方面本系統(tǒng)也一共分為5個(gè)部分：</p><p><b>　?、胖鞒绦虿糠?lt;/b></p><p>　?、贫〞r(shí)中斷數(shù)據(jù)采集部分</p><p>　?、请妷骸㈦娏黠@示部分</p><p>　?、?/p>

77、定時(shí)中斷時(shí)鐘顯示部分</p><p>　?、晒收项?lèi)型、時(shí)間顯示部分 </p><p>　　5.3 各模塊軟件具體流程圖</p><p>　　下面分別介紹各個(gè)部分的具體編程：</p><p>　　5.3.1 主程序部分</p><p>　　主程序部分完成的工作主要有系統(tǒng)初始狀態(tài)的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)狀態(tài)的顯示以及各種開(kāi)關(guān)狀態(tài)的判

78、斷等。其中系統(tǒng)初始狀態(tài)的設(shè)置內(nèi)容較多，這一部分也就是通常所說(shuō)的初始化內(nèi)容。初始化內(nèi)容一般隨設(shè)計(jì)者的思想而定，并非完全一樣，對(duì)本系統(tǒng)而言大致包括定時(shí)器初始化，輸入、輸出口初始化。開(kāi)始時(shí)，輸入數(shù)據(jù)，判斷電機(jī)是否起動(dòng)，等待起動(dòng)，起動(dòng)后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為有效值，進(jìn)行各類(lèi)參數(shù)的比較判斷。如無(wú)故障顯示電壓、電流值；若出現(xiàn)故障顯示故障類(lèi)型及時(shí)間。主程序流程圖如圖5-1。</p><p>　　表5-1 電機(jī)保護(hù)參數(shù)表&

79、lt;/p><p><b>　　注釋：</b></p><p>　　當(dāng)出現(xiàn)漏電故障，故障類(lèi)型顯示數(shù)字1</p><p>　　當(dāng)出現(xiàn)欠壓故障，故障類(lèi)型顯示數(shù)字2</p><p>　　當(dāng)出現(xiàn)過(guò)載故障，故障類(lèi)型顯示數(shù)字3</p><p>　　當(dāng)出現(xiàn)斷相故障，故障類(lèi)型顯示數(shù)字4</p><

80、p>　　當(dāng)出現(xiàn)短路故障，故障類(lèi)型顯示數(shù)字5</p><p>　　5.3.2 數(shù)據(jù)采集部分</p><p>　　在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的過(guò)程中，最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是數(shù)據(jù)采集。交流采樣是將二次測(cè)得的電壓、電流經(jīng)高精度的CT、PT變成計(jì)算機(jī)可測(cè)量的交流小信號(hào)，然后再送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。由于這種方法能夠?qū)Ρ粶y(cè)量的瞬時(shí)值進(jìn)行采樣，因而實(shí)時(shí)性好，相位失真小。它用軟件代替硬件的功能又使硬件的投資大大減小。系統(tǒng)的數(shù)

81、據(jù)采集處理子程序的功能是在定時(shí)中斷服務(wù)程序中完成的。在定時(shí)中斷服務(wù)程序中主要進(jìn)行三相交流電壓、電流和零序電流的采集。AT89C52內(nèi)部有256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)ROM,本設(shè)計(jì)需要7個(gè)通道進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，定周期采樣點(diǎn)數(shù)為13，將采樣所得數(shù)據(jù)通過(guò)公式（1）進(jìn)行有效值計(jì)算。通過(guò)LED顯示器顯示電壓、電流的實(shí)時(shí)值，在故障時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警。實(shí)踐證明，采用交流采樣方法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過(guò)算法運(yùn)算后獲得的電壓、電流等電力參數(shù)有著較好的精確度和穩(wěn)

82、定性。數(shù)據(jù)采集中斷服務(wù)程序流程圖。如圖5-2</p><p><b>　　交流采樣原理：</b></p><p><b>　　若將電壓有效值公式</b></p><p>　　離散化，以一個(gè)周期內(nèi)有限個(gè)采樣電壓數(shù)字量來(lái)代替一個(gè)周期內(nèi)連續(xù)變化的電壓函數(shù)值，則</p><p>　　式中：ΔTm為相鄰兩次采

83、樣的時(shí)間間隔；um為第m-1個(gè)時(shí)間間隔的電壓采樣瞬時(shí)值；N為1個(gè)周期的采樣點(diǎn)數(shù)。</p><p>　　若相鄰兩采樣的時(shí)間間隔相等，則有式（1）就是根據(jù)一個(gè)周期各采樣瞬時(shí)值及每周期采樣點(diǎn)數(shù)計(jì)算電壓信號(hào)有效值的公式。</p><p>　　5.3.3 電壓、電流顯示部分</p><p>　　本文采用了74LS164 這個(gè)串入并出的移位寄存器,很好地解決了AT89C52 與

84、LED 的顯示接口電路。從AB入數(shù)據(jù)一步一步的向Q7移動(dòng),當(dāng)?shù)诙€(gè)字節(jié)移入后,原第一個(gè)已經(jīng)從Q7端移出.兩位數(shù)據(jù)是不會(huì)交錯(cuò)的.比如要向164寫(xiě)入11011100(第一字節(jié))10011000(第二字節(jié)),當(dāng)?shù)谝粋€(gè)8位輸入后164的內(nèi)容為11011100 ,第二字節(jié)的第一位輸入后164為01101110,第二位輸入后164為00110111,依次類(lèi)推,當(dāng)輸入完8個(gè)位后,164輸出端為10011000 正是第二個(gè)字節(jié)的內(nèi)容.</p&g

85、t;<p>　　電壓、電流顯示部分流程圖如圖5-</p><p>　　5.3.4 故障類(lèi)型、時(shí)間顯示部分</p><p>　　主程序中進(jìn)行數(shù)據(jù)比較判斷是否有故障，若有故障發(fā)生則發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)表示故障類(lèi)型。時(shí)間顯示子程序每次顯示6個(gè)連續(xù)內(nèi)存單元的十進(jìn)制BCD碼數(shù)據(jù)，首地址在調(diào)用顯示程序時(shí)先指定。定時(shí)器T1用于時(shí)間計(jì)時(shí)。定時(shí)溢出中斷周期設(shè)為50ms,中斷進(jìn)入后先進(jìn)行定時(shí)中斷處置校

86、正，當(dāng)中斷累計(jì)20次時(shí)，對(duì)秒計(jì)數(shù)單元進(jìn)行加1操作。內(nèi)存中F0—F6為顯示單元，時(shí)鐘計(jì)數(shù)單元地址分別在F0—F1（秒）、F7—F8（分）、F9--FA（時(shí)）中，最大計(jì)時(shí)值為23時(shí)59分59秒。在計(jì)數(shù)單元中，采用十進(jìn)制BCD碼計(jì)數(shù)，滿十進(jìn)位。故障顯示子程序流程圖如圖5-4，T1中斷程序流程圖如圖5-5。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　在

87、工業(yè)控制中,用電設(shè)備通常使用三相電源作為工作電源。但工作電源經(jīng)常會(huì)受到各種因素的干擾，從而產(chǎn)生電壓波動(dòng)，造成過(guò)、欠電壓等狀況。如設(shè)備或電器長(zhǎng)期工作在該環(huán)境中，會(huì)受到極大程度的損壞。因此，電器保護(hù)器要能對(duì)過(guò)壓、欠壓進(jìn)行有效保護(hù)；此外，其還應(yīng)具備相序鑒別保護(hù)功能，以確保用電設(shè)備能在各種條件下正常安全地運(yùn)行。</p><p>　　本設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是數(shù)據(jù)采集。根據(jù)采集信號(hào)的不同，可分直流采樣和交流采樣兩種。直流采樣，顧

88、名思義，采樣對(duì)象為直流信號(hào)。它是把交流電壓、電流信號(hào)經(jīng)過(guò)各種變送器轉(zhuǎn)化為0～5V的直流電壓，再由各種裝置和儀表采集。此方法軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，對(duì)采樣值只需作一次比例變換即可得到被測(cè)量的數(shù)值。但直流采樣仍有很大的局限性：無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信號(hào)的采集；變送器的精度和穩(wěn)定性對(duì)測(cè)量精度有很大影響；設(shè)備復(fù)雜，維護(hù)難等。交流采樣是將二次測(cè)得的電壓、電流經(jīng)高精度的CT、PT變成計(jì)算機(jī)可測(cè)量的交流小信號(hào)，然后再送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。由于這種方法能夠?qū)Ρ粶y(cè)量的瞬時(shí)值進(jìn)

89、行采樣，因而實(shí)時(shí)性好，相位失真小。它用軟件代替硬件的功能又使硬件的投資大大減小。隨著微機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，交流采樣必將以其優(yōu)異的性能價(jià)格比，逐步取代傳統(tǒng)的直流采樣方法。</p><p>　　通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，鞏固了我們學(xué)習(xí)過(guò)的專業(yè)知識(shí)，也使我們把理論與實(shí)踐從真正意義上相結(jié)合了起來(lái)；考驗(yàn)了我們借助互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)搜集、查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，和組織材料的綜合能力；也使我在口述和語(yǔ)言表達(dá)方面得到了鍛煉。從中可以自我測(cè)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)到自己哪

90、方面有欠缺、不足，以便于在日后的學(xué)習(xí)中得以改進(jìn)、提高；通過(guò)使用軟件Protel 99 se , 也讓我們了解到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的智能化,有利于提高工作效率。次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來(lái)知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺(jué)得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我明白學(xué)習(xí)是一個(gè)系統(tǒng)工程，是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。</p>&l

91、t;p>　　經(jīng)過(guò)本次設(shè)計(jì)使我對(duì)大學(xué)四年期間所學(xué)習(xí)到的知識(shí)得以進(jìn)一步的實(shí)踐，這將對(duì)我走出校園走上工作崗位奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本文是在**副教授的精心指導(dǎo)下完成的，在這幾個(gè)月畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)期間，我深深地感到從老師那里學(xué)到的不僅僅是知識(shí)和技術(shù)，更重要的是她嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，實(shí)事求是的工作作風(fēng)和高風(fēng)亮節(jié)的做人品

92、質(zhì)。在此，我向*老師致以最衷心的感謝！</p><p>　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)輔助軟件等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜

93、悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]孟憲章.自控系統(tǒng)電氣運(yùn)行維護(hù)手冊(cè)[S].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1999, 88~93</p><p>　　[2]張友德等.單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)[M].復(fù)旦大學(xué)出版

94、社.2001, 70~98</p><p>　　[3]李華.MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)[M].北京航天航空大學(xué)出版社.2002 ,80~110</p><p>　　[4]陳偉人.MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用子程序集錦[M].清華大學(xué)出版社.1997,30~45</p><p>　　[5]何立民.單片機(jī)應(yīng)用文集[M].北京航天航空大學(xué)出版社.2002,10~25

95、</p><p>　　[6]單片機(jī)器件應(yīng)用手冊(cè)[S].人民郵電出版社.1995,63~69</p><p>　　[7]潘新民等.單片微型計(jì)算機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].人民郵電出版社.2001,11(2):12~18</p><p>　　[8] 王幸之、鐘愛(ài)琴等. AT89 系列單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社. 2005,23~46</p

96、><p>　　[9] 孫涵芳、徐愛(ài)卿. 單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社. 1996,13~24</p><p>　　[10]邊春遠(yuǎn)、王志強(qiáng).MCS-51單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)用子程序[M].清華大學(xué)出版社.2002,17~26 </p><p>　　[11] 房小翠、王金鳳.單片機(jī)使用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)[M].北京國(guó)防工業(yè)出版社. 1999,7

97、6~90</p><p>　　[12] 李華.MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)[M].北京北京航空航天大學(xué)出版社.2003,16~30</p><p>　　[13] 吳金戎、沈慶陽(yáng)等.8051 單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社. 2002,46~54</p><p>　　[14]錢(qián)七虎.電氣工程的第四次浪潮[J].電機(jī)保護(hù)，1999，19(4)：1~6

98、</p><p>　　[15]袁建新.電氣工程問(wèn)題綜述[J].電力電子技術(shù)，1996，17(2)：88~93</p><p>　　[16]P.Petrovic. Measuring of Slowly changing AC Signals Without Sample and Hold Circuit [Z].IEEE Trans.on Instrum. Meas，2000， 49(6)

99、，1245-1248 </p><p>　　[17]Pan Wen.A Fast and High Precision Measurement of Distorted Power Based Digital Filtering Techniques.IEEE Trans.on Instrum. Meas.1992，41(3)，403-406</p><p><b>　　附錄1程

100、序代碼</b></p><p><b>　　主程序初始化</b></p><p>　　BUZZER-PIN EQU P1.5</p><p>　　DATA_164 BIT P3.0 ；段控制口（接164數(shù)據(jù)位）</p><p>　　CLK_164 BIT P3.1

101、 ；段控制口（接164時(shí)鐘位）</p><p>　　MR_164 BIT P1.7 ；位控制口</p><p>　　ORG 0000H ；主程序入口</p><p><b>　　AJMP MAIN</b></p>

102、<p>　　ORG 000BH ；定時(shí)、計(jì)數(shù)器T0入口</p><p>　　LJMP INTT0 ；轉(zhuǎn)至采集中斷子程序</p><p>　　ORG 001BH ；定時(shí)、計(jì)數(shù)器T1入口</p><p>　　LJMP I

103、NTT1 ；轉(zhuǎn)至?xí)r鐘顯示中斷子程序</p><p><b>　　ORG 0003H</b></p><p>　　LJMP T0-INT ；程序跳轉(zhuǎn)到外部中斷0中斷服務(wù)程序入口</p><p>　　NOP ；

104、冗余指令</p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　LJMP ERR ；陷阱</p><p><b>　　ORG 0013H</b></p><p>　　LJMP T1-INT ；程序跳轉(zhuǎn)到外部

105、中斷1中斷服務(wù)程序入口</p><p>　　NOP ；冗余指令</p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　LJMP ERR ；陷阱</p><p><b>　　MAIN:</

106、b></p><p>　　MOV R0,#20H</p><p>　　MOV R1,#E0H</p><p>　　MOV @R1,#19H</p><p><b>　　INC R1</b></p><p>　　MOV @R1,#00H</p><p><b>

107、;　　INC R1</b></p><p>　　MOV @R1,#06H</p><p><b>　　INC R1</b></p><p>　　MOV @R1,#04H</p><p><b>　　INC R1</b></p><p><b>　　MOV

108、 @R1,#</b></p><p>　　CLR P1 ；控制口置0</p><p>　　MOV TMOD,#11H </p><p>　　MOV TL0,#0B0H</p><p>　　MOV TH0,#3CH</p><p>　　MOV TL1,#0B0H&

109、lt;/p><p>　　MOV TH1,#3CH</p><p>　　SETB EA ；CPU開(kāi)中斷</p><p>　　SETB ET0 ；T0開(kāi)中斷</p><p>　　SETB PT0 ；T0中斷設(shè)置為高優(yōu)先級(jí)&

110、lt;/p><p>　　SETB ET1 ；T1開(kāi)中斷</p><p><b>　　SETB TR1</b></p><p>　　MOV R4,#14H ；一秒定時(shí)用計(jì)數(shù)值</p><p>　　LOOP: JB P1.5,LOOP

111、 ；判斷電機(jī)是否啟動(dòng)</p><p>　　LCALL INTT0 ；調(diào)用中斷數(shù)據(jù)采集</p><p><b>　　有效值計(jì)算程序</b></p><p><b>　　YXZH:</b></p><p>　　MOV R5,#00H

112、 ；乘積的低位字節(jié)指針</p><p>　　MOV R7,#01H ； 乘積字節(jié)個(gè)數(shù)</p><p>　　MOV DPTR,#2000H</p><p><b>　　START:</b></p><p>　　MOV A,@R0 ； 取瞬時(shí)值到R2,R3</p>&

113、lt;p><b>　　MOV R3,A</b></p><p><b>　　INC R0</b></p><p>　　MOV A, @R0 </p><p><b>　　MOV R2,A</b></p><p>　　MOVX A,@DPTR

114、 ；取乘積低位字節(jié)</p><p>　　ADD A,R0 ；與被乘積低位字節(jié)相加</p><p>　　MOVX @DPTR,A ；暫存乘積的低位字節(jié)</p><p>　　INC DPTR ；指向乘積的次低位字節(jié)</p><p>　　INC R7 ；乘積

115、字節(jié)個(gè)數(shù)加一</p><p>　　MOVX A,@DPTR</p><p>　　ADDC A,R0 ；與被乘數(shù)高位字節(jié)相加</p><p>　　MOVX @DPTR,A ；暫存乘積的高位字節(jié)</p><p>　　INC DPTR ；指向乘積的次高位字節(jié)</p><