【正文】 在此，忠心的感謝畢業(yè)設(shè)計(jì)的同組同學(xué)這幾個(gè)月來陪伴我一起度過，感激李昂同學(xué)在我遇到困難時(shí)給我的鼓勵(lì)和幫助，他學(xué)以致用的治學(xué)態(tài)度，孜孜不倦地科研精神給我很大的啟迪。滅弧器具體接線方法為：控制繼電器的觸點(diǎn)端即交流接觸器的線圈兩端并聯(lián)單相滅弧器。經(jīng)測(cè)試，系統(tǒng)如果不加抗干擾措施，在繼電器和交流接觸器觸點(diǎn)動(dòng)作時(shí)，會(huì)使5V電源上產(chǎn)生正負(fù)30V的瞬時(shí)噪聲。 工作展望本文設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器以低功耗8位RISC結(jié)構(gòu)的ATmega16為核心，并以CH447L為顯示和鍵盤驅(qū)動(dòng)。◆三相不平衡三相不平衡：三相輸入電流中最高相與最低相差值大于33%額定電流時(shí)，系統(tǒng)立即保護(hù)動(dòng)作。在此過程中啟動(dòng)器同時(shí)要對(duì)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)?！羟袚Q鍵功能圖46 切換鍵功能流程圖在設(shè)置狀態(tài)下，設(shè)置燈亮，按下“切換”鍵可以在電壓、電流、啟動(dòng)時(shí)間以及個(gè)位、十位、百位間切換。本設(shè)計(jì)中我采用了四個(gè)數(shù)碼管和九個(gè)指示燈，其相關(guān)功能定義如下：D19：電源顯示燈D3：設(shè)置燈D4：保護(hù)動(dòng)作顯示燈D5：?jiǎn)?dòng)顯示燈D6：電流顯示燈D7：電壓顯示燈D8：C相顯示燈 D9：B相顯示燈 D10：A相顯示燈顯示部分相關(guān)程序見附件 (4) 鍵盤功能模塊鍵盤功能模塊是本課題的重點(diǎn)難點(diǎn)，也是人機(jī)界面體現(xiàn)個(gè)性和創(chuàng)新的一個(gè)模塊。在查詢方式中，ADC按單次轉(zhuǎn)換模式工作，每次轉(zhuǎn)換均由置位ADC觸發(fā)，ADC工作于中斷方式時(shí)，ADC按自由模式工作，自第一次置位ADSC開始，ADC就連續(xù)不斷地進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)更新。j=n。在50個(gè)數(shù)據(jù)中去掉前后9個(gè)，得到六組32個(gè)數(shù)據(jù)，再對(duì)每組進(jìn)行求和求平均，得到六個(gè)平均值（avg1Ua avg1Ub avg1Uc avg1Ia avg1Ib avg1Ic）。AVRGCC像其他GNU編譯器一樣，用UNIX風(fēng)格的Make程序來構(gòu)建（Build）工程。首先根據(jù)讀取的A/D值計(jì)算對(duì)應(yīng)的電流值，然后進(jìn)行誤差修正，一方面通過比較確定最大電流值和最小電流值，然后分別放入顯示單元；另一方面通過誤差修正值進(jìn)行各種保護(hù)判斷：若三相輸入電流中任一相結(jié)果為零，則斷相成立，立即啟動(dòng)保護(hù)；三相輸入電流中最高相與最低相差值大于33%額定電流時(shí)，三相不平衡成立，立即啟動(dòng)保護(hù)；在正常運(yùn)行狀態(tài)下，過電流反時(shí)限保護(hù)動(dòng)作。全局分三層：第一層是基礎(chǔ)功能模塊層；第二層是中斷層，它包括定時(shí)中斷和外部中斷；第三層是保護(hù)算法。在畫圖和生成PCB的過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤及解決方法：1．網(wǎng)絡(luò)載入時(shí)報(bào)告NODE沒有找到：；； number不一致的封裝。4．當(dāng)使用自己創(chuàng)建的多部分組成的元件時(shí)，千萬不要使用annotate。此時(shí)TAP輸出(TDO)處于懸空掛態(tài)，JTAG TAP 控制器不移位數(shù)據(jù)，因此必須連接一個(gè)上拉電阻或有上拉電阻的硬件。一個(gè)字節(jié)完全移出之后，傳輸結(jié)束標(biāo)志SPIF置位。 接口的設(shè)計(jì)接口是單片機(jī)與外部連接的部件，如果沒有相關(guān)接口就沒辦法和外部進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)信息的交互。圖313 接口框圖在未啟用鍵盤掃描功能時(shí)，DOUT用于輸出串行數(shù)據(jù)，移位寄存器中的最低位數(shù)據(jù)總是在DCLK的下降沿出現(xiàn)在DOUT引腳。其中，DIN、DCLK、LOAD是帶上拉的輸入信號(hào)線，默認(rèn)是高電平。圖311 CH447L與數(shù)碼管的連接(2) 鍵盤掃描CH447L具有64鍵的鍵盤掃描功能，我們可以在88矩陣中任意去掉不用的按鍵。CH447L支持掃描極限控制，并且只為有效數(shù)碼管分配掃描時(shí)間，降低掃描極限可以提高數(shù)碼管的顯示亮度。其內(nèi)部邏輯電路如圖39所示：圖39 互鎖邏輯電路真值表如下:（1表示開、0表示合）PB1PB2KK2KK30011010110101111 讀寫顯示功能模塊讀寫顯示功能模塊是本設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)及鍵盤的控制采用芯片CH447L來提高運(yùn)作效率，使設(shè)計(jì)模塊化。下面對(duì)本設(shè)計(jì)用到的端口第二功能介紹如下:端口B的第二功能PB7 SCK (SPI總線的串行時(shí)鐘)PB6 MISO (SPI總線的主機(jī)輸入/從機(jī)輸出信號(hào))PB5 MOSI (SPI總線的主機(jī)輸出/從機(jī)輸入信號(hào))PB4 SS (SPI從機(jī)選擇引腳)PB3 AIN1 (模擬比較負(fù)輸入)；OC0 (T/C0輸出比較匹配輸出)PB2 AIN0 (模擬比較正輸入)；INT2 (外部中斷2輸入)PB1 T1 (T/C1外部計(jì)數(shù)器輸入)PB0 T0 (T/C0外部計(jì)數(shù)器輸入)；XCK (USART外部時(shí)鐘輸入/輸出)端口C的第二功能PC7 TOSC2 (定時(shí)振蕩器引腳2)PC6 TOSC1 (定時(shí)振蕩器引腳1)PC5 TDI (JTAG測(cè)試數(shù)據(jù)輸入)PC4 TDO (JTAG測(cè)試數(shù)據(jù)輸出)PC3 TMS (JTAG測(cè)試模式選擇)PC2 TCK (JTAG測(cè)試時(shí)鐘)PC1 SDA (兩線串行總線數(shù)據(jù)輸入/輸出)PC0 SCL (兩線串行總線時(shí)鐘線)端口D的第二功能PD7 OC2 (T/C2輸出比較匹配輸出)PD6 ICP1 (T/C1輸入捕捉引腳)PD5 OC1A (T/C1輸出比較A匹配輸出)PD4 OC1B (T/C1輸出比較B匹配輸出)PD3 INT1 (外部中斷1的輸入)PD2 INT0 (外部中斷0的輸入)PD1 TXD (USART輸出引腳)PD0 RXD (USART輸入引腳（2）片內(nèi)基準(zhǔn)電壓ATmega16具有片內(nèi)能隙基準(zhǔn)源，用于掉電檢測(cè)，或者是作為模擬比較器或ADC的輸入。內(nèi)置上電復(fù)位，可以為單片機(jī)提供高電平有效和低電平有效復(fù)位輸出?？梢赃x擇字驅(qū)動(dòng)輸出極性，便于外部擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)電壓和電流。動(dòng)態(tài)顯示掃描控制，直接驅(qū)動(dòng)8位數(shù)碼管、64位發(fā)光管LED或者64級(jí)光柱。這次轉(zhuǎn)換與通常轉(zhuǎn)換差別就是要多12個(gè)ADC時(shí)鐘周期。（7）AD轉(zhuǎn)換器內(nèi)置AD轉(zhuǎn)換器既是本單片機(jī)重要特點(diǎn)之一也是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。（4）系統(tǒng)復(fù)位ATmega16 有5個(gè)復(fù)位源：上電復(fù)位、外部復(fù)位、看門狗復(fù)位、掉電檢測(cè)復(fù)位和JTAG AVR復(fù)位。時(shí)鐘源分為兩種：外部時(shí)鐘和內(nèi)部時(shí)鐘。GND ——地。持續(xù)時(shí)間小于門限間的脈沖不能保證可靠復(fù)位。正是基于ATmega16以上眾多優(yōu)點(diǎn)我選擇了該芯片，而且它價(jià)格合理，功能強(qiáng)大，極其符合我們?cè)O(shè)計(jì)中低檔智能啟動(dòng)器的設(shè)計(jì)理念。我們還可以通過鍵盤對(duì)顯示和時(shí)間等進(jìn)行設(shè)置，最終實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的智能控制和實(shí)時(shí)保護(hù)。第三章 基于AVR電動(dòng)機(jī)智能啟動(dòng)器的硬件設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)方案基于AVR的智能啟動(dòng)器的硬件設(shè)計(jì)分電源模塊、單片機(jī)系統(tǒng)模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)控制電路模塊和讀寫顯示芯片控制電路模塊。它只需要硬件電路，沒有軟件方面的要求，通過簡(jiǎn)單的參數(shù)計(jì)算過程就可以畫出相應(yīng)原理圖。這樣軟硬結(jié)合的分工，能夠使我們得到全方位的學(xué)習(xí)和鍛煉。因此我們將它與功能強(qiáng)大的CH447L讀寫顯示芯片配合，讀寫顯示部分的處理單獨(dú)由CH447L這個(gè)芯片來完成，毫無疑問減輕了AVR控制芯片的負(fù)擔(dān)。近幾年來對(duì)智能啟動(dòng)器的研究已進(jìn)入白熱化，從熱繼電保護(hù)啟動(dòng)到電子智能啟動(dòng)，市面上的啟動(dòng)保護(hù)裝置已層出不窮。然而由于我國自動(dòng)化起步較晚,控制思想不如西方發(fā)達(dá)國家成熟和完善，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常由于某些無法預(yù)知的因素，如三相電流嚴(yán)重不平衡、過電流、缺相、過載、堵轉(zhuǎn)等使電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障，而電動(dòng)機(jī)通常是企業(yè)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的主要?jiǎng)恿?，大量電?dòng)機(jī)的停運(yùn)給企業(yè)造成很大經(jīng)濟(jì)損失及生產(chǎn)的混亂，特別是大型連續(xù)化生產(chǎn)要求非常高的危急企業(yè)，還可能引發(fā)其他設(shè)備及人身事故，損失更為嚴(yán)重。該功能雖然可以基本滿足啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程保護(hù)的需要，但對(duì)于啟動(dòng)時(shí)間較短或很大功率的電動(dòng)機(jī)，采用該方法可能會(huì)引起電動(dòng)機(jī)的損壞。開始我們打算和其他同學(xué)一樣采用軟硬件分開的任務(wù)分工制,但在實(shí)施兩周后,發(fā)現(xiàn)對(duì)于一個(gè)項(xiàng)目來說,把軟硬件完全分開來設(shè)計(jì)是很不合理的,而且對(duì)個(gè)人知識(shí)的掌握也有局限性,所以我們打算軟硬相結(jié)合,我在負(fù)責(zé)硬件的同時(shí)還涉及到基礎(chǔ)軟件模塊驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)。繼電器的驅(qū)動(dòng)電路模塊用來實(shí)現(xiàn)繼電器的開通和關(guān)斷。另外本課題我采用了直流采樣的信號(hào)處理方式，這也是本設(shè)計(jì)中我和同組同學(xué)的最大差異之處，相對(duì)交流采樣而言，直流采樣相對(duì)簡(jiǎn)單些，涉及計(jì)算少，占用系統(tǒng)資源少。重點(diǎn)是單片機(jī)ATmega16及鍵盤顯示芯片CH447L、繼電器驅(qū)動(dòng)電路、鍵盤電路和數(shù)碼顯示電路的應(yīng)用。我所選用的ATmega16是AVR眾多子系列中的一種。端口B（PA0PA7）、端口C（PA0PA7）和端口D（PA0PA7）與A口類似，不同之處在于它們的第二功能。XTAL2——反向振蕩放大器的輸出端。這三個(gè)存儲(chǔ)器空間都為線性的平面結(jié)構(gòu)。當(dāng)保持CKOPT為未編程狀態(tài)時(shí)，振蕩器的輸出信號(hào)幅度比較小。T/C可以由內(nèi)部同步時(shí)鐘或外部異步時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，如果沒有時(shí)鐘源T/C就不工作。數(shù)模轉(zhuǎn)換過程：在ADEN為1的情況下，再把ADC啟動(dòng)位ADSC寫邏輯1，轉(zhuǎn)換將在ADC時(shí)鐘脈沖（ADC Clock）的下一個(gè)上升沿時(shí)啟動(dòng)。單次轉(zhuǎn)換的結(jié)果計(jì)算式如下：式中，為被選中的引腳的輸入電壓，為參考電壓。任意段位尋址，獨(dú)立控制各個(gè)LED或者各數(shù)碼管的各個(gè)段的亮與滅。支持按鍵喚醒，處于低功耗節(jié)電狀態(tài)中的CH447L可以被部分按鍵喚醒。 AVR單片機(jī)系統(tǒng)模塊 圖34 ATmega16系統(tǒng)模塊（1）I/O 端口如圖34所示在本設(shè)計(jì)中PA0～PA3分別為IA、IB、IC、IABC的模擬輸入口，其中IABC為零序電流。信號(hào)在進(jìn)入三極管之前還必須由光耦消除干擾信號(hào)，相關(guān)電路如圖38所示：圖38 光耦抗干擾電路當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，繼電器K2閉合，電機(jī)進(jìn)入降壓?jiǎn)?dòng)過程；當(dāng)電流平穩(wěn)后，繼電器K3閉合，K2斷開，表示進(jìn)入了全壓運(yùn)行階段；當(dāng)電機(jī)遇到危險(xiǎn)時(shí)，繼電器K1會(huì)根據(jù)保護(hù)延遲時(shí)間閉合，