【正文】 網(wǎng)絡(luò)高等教育 本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） 題 目 ： 基于單片機(jī)的漏電保護(hù)器的研究 學(xué)習(xí)中心： 遼寧東港奧鵬學(xué)習(xí)中心 層 次： 專(zhuān)科起點(diǎn)本科 專(zhuān) 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 年 級(jí)： 2021 年 春季 學(xué) 號(hào)： 202103209060 學(xué) 生： 崔英勛 指導(dǎo)教師： 周穎宇 完成日期： 2021 年 12 月 10 日 基于單片機(jī)的漏電保護(hù)器的研究 2 內(nèi)容摘要 隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)在電器領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，使電器具有智能化功能。漏電保護(hù)器是低壓電器的一個(gè)重要系列產(chǎn)品，但由于漏電保護(hù)的特殊性，日前對(duì)漏電保護(hù)的智能化在理論上和技術(shù)上還需要人們進(jìn)行深入研究與探討。本篇畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）主要介紹了漏電保護(hù)器的分類(lèi)、作用、工作原理 ，以及著重介 紹了基于單片機(jī)的智能型電流漏電保護(hù)器的設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用前景。 其主要對(duì)PIC16F877 型單片機(jī)在漏電保護(hù)器的應(yīng)用進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞： 漏電保護(hù)器；電流型；單片機(jī) 基于單片機(jī)的漏電保護(hù)器的研究 3 目 錄 內(nèi)容摘要 .......................................................................................................................... 2 引 言 .............................................................................................................................. 4 1 緒 論 ........................................................................................................................ 5 漏電保護(hù)器的研究背景及意義 ..................................................................... 6 國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況 ............................................................................................. 6 2 單片機(jī)簡(jiǎn)介 ................................................................................................................ 8 單片機(jī)及其應(yīng)用系統(tǒng) ..................................................................................... 8 單片機(jī)的分類(lèi) ................................................................................................. 8 按字長(zhǎng)分 .............................................................................................. 8 按控制要求分 ...................................................................................... 9 按制造工藝分 ...................................................................................... 9 3 漏電保護(hù)器簡(jiǎn)介 ...................................................................................................... 10 漏電保護(hù)器的分類(lèi) ....................................................................................... 10 漏電保護(hù)器的作用 ........................................................................................11 防止人身觸電 .....................................................................................11 防止漏電引起的火災(zāi) ........................................................................ 12 降低對(duì)保護(hù)接地電阻的要求 ............................................................ 12 漏電保護(hù)器的 工作原理 .............................................. 1 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 4 漏電保護(hù)器的硬件設(shè)計(jì) .......................................................................................... 14 5 漏電保護(hù)器的軟件設(shè)計(jì) .......................................................................................... 18 6 結(jié)論和展望 .............................................................................................................. 22 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 23 基于單片機(jī)的漏電保護(hù)器的研究 4 引 言 自上 世紀(jì) 60 年代以來(lái)，漏電保護(hù)器 大大減少了人身觸電和電器設(shè)備的漏電事故 。 漏電保護(hù)器不僅用在工業(yè)生產(chǎn)中，在日常生活中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛 。 發(fā)生觸電主要有兩種形式：一是 直接接觸 ，即由于人體直接觸及帶電的裸露導(dǎo)體 ；二是 間接接觸 ，即人體觸及劣化、破損或浸沾導(dǎo)電液體而使外殼帶電的設(shè)備 。 漏電保護(hù)器，用以對(duì)低壓電網(wǎng)直接觸電和間接觸電進(jìn)行有效保護(hù)，也可以作為三相電動(dòng)機(jī)的缺相保護(hù)。 漏電保護(hù)器是對(duì)用電電路實(shí)施保護(hù)的裝置 , 它檢測(cè)三相交流電的電壓、電流和漏電 , 當(dāng)三相交流電的電壓、電流和漏電出現(xiàn)故障時(shí) , 切斷電源電路 , 從而保護(hù)用 電電器 , 減少火災(zāi)的可能。它廣泛應(yīng)用于建筑、電力、消防、通訊等行業(yè) ,其中在民用住宅和商用住宅中有著廣泛的應(yīng)用 , 其產(chǎn)品應(yīng)用的場(chǎng)合決定了其可靠性尤為重要。目前國(guó)家已經(jīng)制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn) , 要求在建筑中必須使用 漏電保護(hù)器。 低壓電網(wǎng)的觸電、漏電保護(hù)已經(jīng)引起我國(guó)各用電部門(mén)及勞動(dòng)保護(hù)部門(mén)的高度重視，建立科學(xué)的完善的觸電、漏電保護(hù)體系已迫在眉睫。 基于單片機(jī)的漏電保護(hù)器的研究 5 1 緒 論 為了提高其性能的穩(wěn)定性，需要對(duì)漏電 特性及其檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行深入的研究。本文對(duì)漏電保護(hù)器 特性的檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了理論研究和實(shí)踐 探索。首先對(duì)漏 電 檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了分析，還對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行詳細(xì)的分析，在此基礎(chǔ)上，對(duì) 漏電保護(hù)器的 硬件和軟件進(jìn)行了研究。 本設(shè)計(jì)以 PIC16F877 單片機(jī)為處理器，并對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)單元、試驗(yàn)電流的產(chǎn)生和調(diào)節(jié)單元、電流信號(hào)采集單元、人機(jī)接口單元等硬件電路進(jìn)行了研究和分析，并針對(duì)特性檢測(cè) 的特點(diǎn)提出了模塊化的軟件設(shè)計(jì)方案，以實(shí)現(xiàn)對(duì)漏電時(shí)間和漏電電流的精確檢測(cè)和顯示。 漏電保護(hù)器的研究背景及意義 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，用電量迅速增長(zhǎng)，電力事業(yè)迅速發(fā)展，安全用電這一問(wèn)題顯得越來(lái)越重要。日常生活中，因 電氣設(shè)備使用不當(dāng)或線(xiàn)路漏電造成的電氣事故時(shí)有發(fā)生，低壓配電系統(tǒng)線(xiàn)路的漏電、用電設(shè)備的漏電、過(guò)載及短路或者接地電流流過(guò)金屬焊縫引起發(fā)熱都可能導(dǎo)致 安全隱患 。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年有數(shù)千人死于觸電事故，因漏電引起火災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)億元。防止漏電引起的人身觸電，以及因接地故障而使供電線(xiàn)路損壞甚至發(fā)生火災(zāi)，己成為當(dāng)務(wù)之急，因此，可以防止漏電火災(zāi)及人身觸電的漏電保護(hù)器得到廣泛應(yīng)用。 漏電保護(hù)器的發(fā)展大約經(jīng)歷了三個(gè)階段，即初始階段、發(fā)展階段和成熟階段。1912 年德國(guó)正式發(fā)明了電壓型保護(hù)器，保護(hù)電機(jī)外殼漏電。 1930 年 歐洲國(guó)家開(kāi)始采用電壓型保護(hù)器。 1940 年法國(guó)人發(fā)明了電流型保護(hù)器。 1956 年，德國(guó)開(kāi)始生產(chǎn)電流型保護(hù)器。在 1962 年美國(guó)研制成功靈敏度為 5mA 的電流型保護(hù)器，標(biāo)志漏電保護(hù)器開(kāi)始進(jìn)入發(fā)展階段，德、日、法等國(guó)也相繼研制成功靈敏度為 30mA 的電流型保護(hù)器。到二十世紀(jì)七十年代，各國(guó)開(kāi)始制定規(guī)程，強(qiáng)制在一些場(chǎng)所安裝漏電保護(hù)器，標(biāo)志漏電保護(hù)器的發(fā)展進(jìn)入成熟階段。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況 我國(guó)研究漏電保護(hù)器起步要晚于國(guó)外，進(jìn)入二十世紀(jì)七十年代以來(lái)，我國(guó)用電量逐年增加，觸電事故也逐年增加，因此引起各部門(mén)的相當(dāng)重視。近年 來(lái)，我國(guó)在漏電保護(hù)器方面的科研、生產(chǎn)、應(yīng)用有了較大的發(fā)展，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)主管部門(mén)先后組織編制了保護(hù)器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、使用標(biāo)準(zhǔn)；此外，原國(guó)家機(jī)械委還制訂了相關(guān)的產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；此外，國(guó)家建設(shè)部在 GB50054《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》和 GB50096《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)低壓配電系統(tǒng)和住宅中漏電保護(hù)器的應(yīng)用均基于單片機(jī)的漏電保護(hù)器的研究 6 作了規(guī)定。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求漏電保護(hù)器在投入運(yùn)行后，使用單位應(yīng)建立運(yùn)行記錄及相應(yīng)的管理制度，每月需在通電狀態(tài)下，按動(dòng)實(shí)驗(yàn)按鈕，檢查漏電保護(hù)器動(dòng)作是否可靠。雷雨季節(jié)應(yīng)增加檢查次數(shù)。但是該試驗(yàn)只能用來(lái)檢查漏電保護(hù)器的脫扣功能，不能用來(lái)校核額定漏電動(dòng)作電流和分?jǐn)鄷r(shí)間的數(shù)值。所以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定應(yīng)定期進(jìn)行漏電保護(hù)器的動(dòng)作特性試驗(yàn)，測(cè)試漏電動(dòng)作電流值、漏電不動(dòng)作電流值和分?jǐn)鄷r(shí)間，而且，對(duì)上述試驗(yàn)中采用的檢測(cè)儀表的精度等級(jí)做出了明確的規(guī)定。 目前在研制高精度，高性能，多功能的測(cè)量?jī)x表時(shí)，大多考慮采用微處理器作為控制單元，而在儀器儀表中使用最多的微處理器就是單片機(jī)。隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)的集成度越來(lái)越高，功能越來(lái)越豐富。以單片機(jī)為主體，取代傳統(tǒng)儀器儀表的常規(guī)測(cè)量電子線(xiàn)路，可以容易地將計(jì)算機(jī)技術(shù)與測(cè)量控制技術(shù)結(jié)合在一起，組成新 一代的所謂“智能化測(cè)量控制系統(tǒng)”。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采用單片機(jī)技術(shù)，能夠解決許多傳統(tǒng)儀表不能或不易解決的問(wèn)題。這種新型的智能儀表在測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化，測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理以及功能多樣化方面，都取得了巨大的進(jìn)展 。 基于單片機(jī)的漏電保護(hù)器的研究 7 2 單片機(jī) 簡(jiǎn)介 單片機(jī) (Single Chip Micro Controller)是單片微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱(chēng)。微型計(jì)算機(jī)的兩大分支之一，是以發(fā)展面向?qū)ο蟮挠糜趯?shí)時(shí)測(cè)控領(lǐng)域的微控器 (Micro Controller Unit)。單片機(jī)是 20 世紀(jì) 70 年代中期發(fā)展起來(lái)的一種大規(guī)模集成 電路芯片，幾乎把微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各功能模塊