【正文】 ，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點 (常開觸點 )吸合。如下圖 所示 圖 用施密特觸發(fā)器實現(xiàn)波形變換 如圖 （ a） 所示，當(dāng)傳輸線上電容較大時，矩形波的上升沿和下降沿都會明顯地延緩。圖 34 為設(shè)計采用的施密特觸發(fā)器 HEF4093，圖 為內(nèi)部結(jié)構(gòu)邏輯框圖 [9]。 單片機編程結(jié)構(gòu) STC12C5202AD 單片機是基于 8051 內(nèi)核的新一代微控制器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示 [7] 基于ＳＴＣ單片機的電機脈沖測速及堵轉(zhuǎn)保護器 第 10 頁 共 41 頁 高速數(shù)據(jù)總線單 時 鐘S T C 1 2 C 5 2 0 2C P UF l a s h 存 儲 器數(shù) 據(jù) Ｒ Ａ Ｍ２ Ｋ 字 節(jié) ＥＥ Ｐ Ｒ Ｏ ＭＷ Ｄ Ｔ硬 件 看 門 狗電 源 監(jiān) 測片 內(nèi) Ｒ Ｃ 振蕩 器可 配 置 振蕩 器晶 體 振 蕩器４ 路 Ｐ Ｗ Ｍ／ Ｐ Ｃ Ａ ／Ｃ Ｃ Ｐ 捕 獲／ 比 較 單 元可 當(dāng) Ｄ ／ Ａ使 用８ 通 道 高 速Ａ ／ ＤＵ Ａ Ｒ Ｔ全 雙 工 串 行口Ｉ Ｓ Ｐ ／ ＩＡ Ｐ定 時 器串 行 外 設(shè) 接口 Ｓ Ｐ ＩＩ ／ Ｏ 端 口 圖 STC12C5202 單片機結(jié)構(gòu)圖 脈沖產(chǎn)生電路設(shè)計 脈沖產(chǎn)生電路原理 一般的轉(zhuǎn)速長期測量系統(tǒng)是預(yù)先在軸上安裝一個有 10 齒的測速齒盤，用變磁阻式或電渦流式傳感器（如圖 所示）獲得一轉(zhuǎn) 10 倍轉(zhuǎn)速脈沖，再用測頻的辦法實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量 .而臨時性速測量系統(tǒng)，多采用磁電式傳感器，從轉(zhuǎn)軸上預(yù)先粘貼的一個標志上獲得一轉(zhuǎn)一個轉(zhuǎn)速脈沖，隨后利用電子倍頻器和測頻方法實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量。 （ 7）片上集成 2 個全雙工異步串行通信口，以及 1 個高速 SPI 通信端口，可以滿足一般通信要求。 圖 STC12C5202AD 單片機 DIP 封裝 16 管腳圖 STC12C52202AD 單片機的主要特點 （ 1）增強型 8051 內(nèi)核，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051。兩個 脈沖間隔時間 5S 可由單片機定時。由磁導(dǎo)體和置于磁導(dǎo)體間隙中的霍爾元件組成測量頭 [圖 (a)右上角 ]，磁導(dǎo)體盡可能安裝在鐵氧體邊上。其上限工作頻率可達 100kHz。 磁電式 圖 (a)為開磁路磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器，傳感器由永久磁鐵 軟鐵 感應(yīng)線圈 3組成，齒數(shù)為 m 的齒輪 4 安裝在被測轉(zhuǎn)軸上。智能型電動機保護器正以其優(yōu)異的性能取得各大原始設(shè)備生產(chǎn)商的青睞，它將是電動機保護器的主要發(fā)展方向 [1]。受期間功能影響，在由分立元件構(gòu)成的電動機保護器上無法實現(xiàn)像 參數(shù)記錄，實時通信這樣的高端性能，這也限制這類保護器的應(yīng)用范圍。 [2]普通電子式電動機保護器 從上個世紀七八時年代開始，隨著半導(dǎo)體技術(shù)、電子技術(shù)的發(fā)展及廣泛應(yīng)用，一批新的基于分立電子元件和中小規(guī)模集成電路的新型電動機保護產(chǎn)品應(yīng)運而生。 國內(nèi)外研究的概況和發(fā)展趨勢 [1]以熔斷器、 熱繼電器為主的機械式保護方式 熱繼電器是建國以后從前蘇聯(lián)引進技術(shù)開發(fā)的金屬片機械式電動機過載保護器，是長期以來我國電動機保護器所采取的的主要技術(shù)方法。 Data processing。 本設(shè)計主要用單片機 STC12C520xx作為控制核心，由電磁式轉(zhuǎn)速傳感器 .光耦電路 .電磁繼電器 .接觸器等構(gòu)成。學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識的情況，解決實際問題的能力， 畢業(yè)論文 (設(shè)計 )是否完成規(guī)定任務(wù)，達到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯 。這里繼電器由相應(yīng)的晶閘管來驅(qū)動（如圖 3 所示），開機時，單片機初始化后的 為高電平， +12V 電源通過電阻使三極管導(dǎo)通，所以開機后繼電器始終處于吸合狀態(tài)，如果在程序中寫入 CLR ，相應(yīng)三極管的基極就會被拉到 0V左右，使相應(yīng)的三極管截止，繼電器就會斷電釋放，每個繼電器都有一個常開轉(zhuǎn)常閉的接點，便于在其他電路中使用，繼電器線圈兩端反相并聯(lián)的二極管是起到吸收方向電動勢的功能，保護相應(yīng)的驅(qū)動晶閘管，這 種繼電器驅(qū)動方式硬件結(jié)構(gòu)簡單。它還擁有顯示、通信、故障記錄等功能。 （ 2） 無法實現(xiàn)參數(shù)存儲、通信等功能。正因為如此，這種傳統(tǒng)的電動機保護方法正在被逐步淘汰，新設(shè)備上已基本看不到它的身影。 因此，無論從安全的角度還是從經(jīng)濟的角度來看，電動機保護器的研究有著深遠的意義。 6. 完成畢業(yè)論文 (設(shè)計 )所需的條件及上機數(shù)要求 1） STC 單片機編程軟件 2）個人電腦 任務(wù)書批準日期 20xx 年 月 日 教研室 (系 )主任 (簽字 ) 任務(wù)書下達日期 20xx 年 月 日 指導(dǎo)教師 (簽字 ) 完成任務(wù)日期 20xx 年 月 日 學(xué)生（簽名） 長江大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告 III 長江大學(xué) 畢業(yè)論文 (設(shè)計 )開題報告 題 目 名 稱 ： 基于 STC 單片機的電機脈沖測速及堵轉(zhuǎn)保護器 題 目 類 別 ： 畢業(yè)設(shè)計 院 （系 ） ： 電子信息學(xué)院 專 業(yè) 班 級 ： 學(xué) 生 姓 名 ： 輔 導(dǎo) 教 師 ： 趙承志 開題報告日期 ： 20xx 年 3 月 11 日 長江大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告 IV 基于 STC單片機的電機脈沖測速及堵轉(zhuǎn)保護器 學(xué) 生：，電子信息學(xué)院 指導(dǎo)教師：趙承志，電子信息學(xué)院 1 題目來源 交流電機是一種應(yīng)用最廣泛的 動力設(shè)備，在國民經(jīng)濟中起著舉足輕重的作用。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 2） STC 單片機硬件，電流傳感器硬件。由于交流電機具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運行可靠以及價格低廉等優(yōu)點，因而被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、交通運輸、國防等領(lǐng)域。熱繼電器是用于保護電動機因過載引 起過電流的裝置。電壓取樣型電動機保護器主要針對電動機的工作電壓進行相應(yīng)的檢測來對電動機進行保護；電流取樣型電動機保護器通過對電動機的線電流的變化檢測來對電動機進行保護。 [3]智能型電動機保護器 微電子技術(shù)的深入發(fā)展，大規(guī)模乃至超大規(guī)模集成電路成果的日新月異。原理框圖如圖 1 所示 傳 感 器S T C1 2 C 5 2 0 2光 耦 隔 離電 磁 繼 電器波 形 采 集 與 變 換 接 觸 器M 圖 1 系統(tǒng)設(shè)計原理框圖 重點研究的關(guān)鍵問題及解決思路： 傳感器檢測脈沖信號： 傳感器用來測量轉(zhuǎn)速并把輸出的信號轉(zhuǎn)換成方波信號，傳感器需通過轉(zhuǎn)換電路連接到 STC12C5202 單片機。 繼電器電磁閥對單片機的電源有干擾，繼電器斷開時，電磁閥將產(chǎn)生較大的電磁干擾，這也可以在單片機的電源引腳及繼電器的供電引腳串接電感活在穿心電感能有效抑制干擾，對小功率電磁閥不需要光耦隔離，如果電磁閥的功率大的話，如 500W以上，那么需要考慮用光耦隔離，同時要注意各線的走向，并串電感或穿心磁珠，兩者的地也需要隔離。數(shù)字式通常采用電 磁式轉(zhuǎn)速傳感器，霍爾元件等為檢測元件，得到的信號是脈沖信號。 [關(guān)鍵詞 ]單片機； 電磁式轉(zhuǎn)速傳感器 ；轉(zhuǎn)速測量；數(shù)據(jù)處理；電磁繼電器 英文摘要 XV Motor pulse velocity and lockedrotor protector based on STC microcontroller Student: Electronics amp。電動機所帶的負載種類繁多，且往往是整個設(shè)備中的關(guān)鍵部分，因而電動機的安全、穩(wěn)定運行具有十分重要的意義。熱繼電器在電子技術(shù)尚不發(fā)達的時代曾是電機過載保護的首選產(chǎn)品，利用的是雙金屬片熱效應(yīng)原理：雙金屬片是由兩片不 同膨脹系數(shù)的金屬鉚合而成，通過的電流使它們產(chǎn)生熱量，并向膨脹系數(shù)小的一邊彎曲，彎曲的程度和電流的大小成正比，當(dāng)電基于ＳＴＣ單片機的電機脈沖測速及堵轉(zhuǎn)保護器 第 2 頁 共 41 頁 流超過熱繼電器整定電流的一定時間就會啟動其中的脫扣裝置，從而起到切斷主回路 達到保護的目的。我國電子式保護器是由晶體管型發(fā)展至集成電路型，裝置功能基本滿足電動機保護的要求。以微控制器、數(shù)字信號處理器、可編程邏輯控制器等為代表的智能型控制器不斷進步，在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域都取得了重大成果。晶體振蕩電路主要是給單片機提供時鐘，信號經(jīng)單片機 STC12C5202 定數(shù)器 T0 進行脈沖測量，來然后進行相關(guān)的處理。在振動強的場合往往采用閉磁路轉(zhuǎn)速傳感器，如圖 (b)所示。 圖 磁阻式轉(zhuǎn)速 脈沖轉(zhuǎn)換電路 電渦流式和電容式 圖 （ a） 中的磁電式傳感器若換成電渦流式傳感器就構(gòu)成電渦流式轉(zhuǎn)速傳感器。當(dāng)被測軸轉(zhuǎn)動時，帶動齒輪狀磁導(dǎo)體轉(zhuǎn)動，于是霍爾元 件磁路中的磁阻發(fā)生周期性變化，使霍爾元件感受的磁場強度也發(fā)生周期性變化，從而輸出一系列頻率與轉(zhuǎn)速成比例的單向電壓脈沖。目前，新型單片機內(nèi)還有 A/D 及 D/A 轉(zhuǎn)換器、高速輸入 /輸出等部件。512 字節(jié)片內(nèi)RAM 數(shù)據(jù)存儲器 。四組 8 個 8 位通用工作寄存器 。通過增加測速碼盤的齒數(shù)可以提高精度，但是碼盤齒數(shù)的增加會受到加工工藝的限制，同時會使轉(zhuǎn)速測量脈沖的頻率增高，頻率的提升又會受到傳感器中光電器或磁敏器或磁電器件最高工作頻率的限制，凡此 種種因素限制了常規(guī)智能轉(zhuǎn)速測量方法的使用范圍。 基于ＳＴＣ單片機的電機脈沖測速及堵轉(zhuǎn)保護器 第 14 頁 共 41 頁 2， 在輸入信號增加和減少時，施密特觸發(fā)器有不同的閥值電壓，正向閥值電壓 PV 和負向閥值電壓 NV 。 繼電器是一種電控制器件（如圖 所示）。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分 :繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點，’ :處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。 3)綜合信號 :例如，當(dāng)多個控制信號按規(guī)定的形式輸入多繞組繼電器時，經(jīng)過比較綜合，達到預(yù)定的控制效果。 圖 電磁繼電器控制原理接線圖 光電隔離電路和繼電器驅(qū)動電路 單 片機和電磁繼電器的隔離 電磁繼電器在開關(guān)過程中會產(chǎn)生高壓，電磁閥對單片機的電源有干擾。 簡單的來說三極管有兩個作用一個是放大作用 ,一個是開關(guān)作用 .(嚴格來講開關(guān)作用是放大作用的極限情況 ,不過沒關(guān)系 ,把兩者分開 ,更便于理解它的工作原理 )。 最小系統(tǒng)電路設(shè)計 單片機最小電路以 STC12C5202AD 為核心，目的設(shè)計出 STC12C5202AD 能夠工作的必須電路， 主要包括振蕩電路、復(fù)位電路、電源模塊。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為 12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為 15~30pF。 復(fù)位電路的基本功能是 :系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷 復(fù)位信號。按整體功能分為 多個不同的模塊，單獨設(shè)計、編程、調(diào)試，然后將各個模塊裝配聯(lián)調(diào)，組成完整的軟 件程序。當(dāng)定時器采用不同的工作方式和設(shè)置不同的初值時，產(chǎn)生溢出中斷的定時值和計數(shù)值將不同，從而可以適應(yīng)不同的定時或計數(shù)控制 [20]。 ES=1，串行口中斷； ES=0，串行口關(guān)中斷。系統(tǒng)通過硬件和軟件的設(shè)計實現(xiàn)了脈沖信號測量并控制電磁繼電器動作等功能。特別感謝趙老師不耐其煩的講解設(shè)計思路，電路原理圖，還有教我使用好多未曾使用的軟件如繪圖辦公 軟件 office visio、電路圖設(shè)計軟件 Altium Designer 等。不斷發(fā)現(xiàn)問題進而解決問題，這是一個再學(xué)習(xí)的過程，不僅學(xué)到了知識，也鍛煉了自己的耐心。不僅鞏固了專業(yè)知識，還對加以延仲。 EX0=1，允許中斷； EX0=0，不允許中斷。下面作簡單介紹 :系統(tǒng)軟件主程序的功能是完成系統(tǒng)的初始化、定時程 序。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位，如圖 圖 上電自動復(fù)位電路 基于ＳＴＣ單片機的電機脈沖測速及堵轉(zhuǎn)保護器 第 22 頁 共 41 頁 電源模塊 由于 STC12C5202 的供電電壓范圍為 5V，而由于繼電器工作電壓要求是 12V，故電壓模塊設(shè)計中必須有 5V 的輸出端，以供單片機 STC12C5202 使用 。 圖 晶體振蕩電路 復(fù)位電路 STC12C5202 單片機復(fù)位電路是指單片機的初始化操作。引腳XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。R7 和發(fā)光二極管 D2 組成一個繼電器狀態(tài)指示 電路，當(dāng)繼電器吸合的時候， D2 點亮，這樣就可以直觀的看到繼電器狀態(tài)了。 所以 ,就要有一個環(huán)節(jié)來銜接 ,這個