【正文】 環(huán)節(jié)就是所謂的 “ 功率驅(qū)動 ”。因此需要使用一個三極管來放大單片機輸出的電流，而三極管又需要一個二極管來保護。有能對被控電路實現(xiàn)“通”、“斷”控制的執(zhí)行機構(gòu) (輸出部分 )。 圖 電磁繼電器結(jié)構(gòu)圖 基于ＳＴＣ單片機的電機脈沖測速及堵轉(zhuǎn)保護器 第 16 頁 共 41 頁 電磁繼電器結(jié)構(gòu)和工作原理 電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的 [12]（如圖 所示）。 圖 OV 輸出的施密特觸發(fā)器傳輸特性曲線 圖 電路的工作波形 3， 波形變換與整形 用傳感器采集到的波形可用施密特觸發(fā)器進行變換成相同頻率的矩形波，改變施密特觸發(fā)器 的 PV 和 NV 就可調(diào)節(jié) OV 的脈寬。 設(shè)計中采用施密特觸發(fā)器進行信號的波形整形與變換，使其變得上沿和下沿跳變得更快的矩形波。 （ 12）封裝形式多樣，有 SOP， SSOP， PLCC， LQFP 等 [6]。 （ 6）片上外設(shè)資源豐富，單片機內(nèi)部集成 8 通道 10 位 AD 轉(zhuǎn)換器， 4 通道捕獲 /比較 單元， 4 路 PWM 輸出可兼做 DA 轉(zhuǎn)換器使用， 4 個 16 位定時器，兼容普通 8051 的定時器 TOM 。 4 路 PWM， 8 路高速十位 AD 轉(zhuǎn)換器，針對電機控制，強干擾場合。 堵轉(zhuǎn)保護原理 在實際工程中經(jīng)常會有堵轉(zhuǎn)保護錯誤報警，本設(shè)計基于實際考慮，以單片機STC12C5202 檢測到的兩個脈沖信號的間隔時間是否大于 5S 為標準進行設(shè)計電磁繼電器保護部分。圖 (a)所示是將一非磁性圓盤固定在被測轉(zhuǎn)軸上，圓盤的周邊上等距離地嵌裝著 m 個永磁鐵氧體，相鄰兩鐵氧體的極性相反。所以磁電式轉(zhuǎn)速傳感器有一個下限工作頻系統(tǒng)組成及工作原理 第 5 頁 共 41 頁 率為 50Hz(閉磁路式的下限頻率可降到 30Hz)。若每轉(zhuǎn) 1 周傳感器發(fā)出脈沖數(shù)為 m（ m 的數(shù)值最好是 60 的整數(shù)倍） , 每分鐘轉(zhuǎn)動圈數(shù)為 n，則傳感器脈沖的頻率為 * / 60f m n? （式 21），因此可求得轉(zhuǎn)速60* /n f m? (式 22) [2] 。它還擁有顯示、通信、故障記錄等功能。 （ 5） 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。 Speed measurement。本系統(tǒng)就是對電機轉(zhuǎn)速進行測量，并通過單片機定時來檢測電機是否堵轉(zhuǎn)，堵轉(zhuǎn)后控制電磁繼電器動作及延時。 評審意見： 指導教師簽名： 評定成績（百分制）： _______分 （注：此頁不夠，請轉(zhuǎn)反面） 長江大學畢業(yè)論文（設(shè)計）評閱教師評語 XII 長江大學畢業(yè)論文 (設(shè)計 )評閱教師評語 學生姓名 專業(yè)班級 畢業(yè)論文 (設(shè)計 )題目 評閱教師 職 稱 評閱日期 評閱參考內(nèi)容： 畢業(yè)論文 (設(shè)計 )的研究內(nèi)容、 研究方法及研究結(jié)果， 難度及工作量，質(zhì)量和水平， 存在的主要問題與 不足。驅(qū)動電流在 mA級以下，因此需使用一個三極管來放大單片機輸出的電流，而三極管又需要一個二極管來保護。它可以同時對電動機進行斷相、過載、短路、欠壓、三相不平衡、堵轉(zhuǎn)、漏電等進行保護。各個元器件之間連線繁雜，在復雜電磁環(huán)境中極易受到干擾，對溫度的敏感性也很高，這 常常導致保護器不能正常工作。另外，受制造工藝限制，熱繼電器的性能有一定的分散性，動作曲線與電動機實際保護曲線不協(xié)調(diào)，使電動機有效功率下降，嚴重時還會導致誤動作。 另外，由于現(xiàn)代電動機設(shè)計、生產(chǎn)技術(shù)的提高，電動機的體積越來越小，導致電機內(nèi)部電流密度顯著增加；再加上現(xiàn)代化的生產(chǎn)工藝往往要求電動機經(jīng)常在頻繁的啟動、制動、正反裝以及變負荷 等多種狀態(tài)下切換運行，電動機出現(xiàn)的概率更加難以確定，故障后導致的后果也更加嚴重。 3）系統(tǒng)具有較強的可靠性、操作方便、可擴展。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也 不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。 3）完成系統(tǒng)軟件流程框圖和程序設(shè)計。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，當電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。設(shè)計采用測頻計數(shù) 式。 長江大學畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告 IX 圖 3 光耦隔離驅(qū)動繼電器電路 6 完成畢業(yè)設(shè)計所必須具備的工作條件及解決辦法 計算機一臺 電路設(shè)計軟件 Keil uVision3 7 工作的主要階段、進度與時間安排 2 月 27 日 ~3 月 10 日：網(wǎng)上 查資料、完 成文獻翻譯 ； 3 月 10 日 ~3 月 23 日：查看 相關(guān)資料進 行方案設(shè)計 ，開題報告 ； 3 月 24 日 ~4 月 15 日：掌握 S TC 12C 5202 單 片機的基礎(chǔ) 編程及應用 ，了 解 單 片 機的基本 工作原理 ； 4 月 16 日 ~5 月 10 日 : 利用 繪 制 電路圖，并進行硬 件 調(diào) 試 ，使用 Keil uVision3 進行編程； 5 月 11 日 ~5 月 25 日：完成 畢業(yè)論文初 稿； 5 月 26 日 ~6 月 4 日：畢 業(yè)論文及 相關(guān)文檔定 稿、審查、 評閱； 長江大學畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告 X 6 月 4 日 ~6 月 10 日：畢 業(yè)設(shè)計答 辯。隨著微型計算機的廣泛應用，特別是高性能價格比的單片機的出現(xiàn)，轉(zhuǎn)速測量普遍采用以單片機為核心的數(shù)字式測量方法。 Information College Tutor:ZhaoChengzhi. Electronics amp。 電動機的故障或不正常運行輕則影響設(shè)備功能重則造成設(shè)備損壞和其他安全事故，引起重大的經(jīng)濟損失，電動機保護器的研究就顯得十分重要。熱繼電器具有反時限特性和結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便等優(yōu)點；同時，它也有一定的缺陷，由于材料的熱滯后效應導致熱繼電器有保護時滯和輕微堵轉(zhuǎn)、過載保護欠佳的缺點。但是設(shè)計思路的限制導致這些電動機保護器仍有一些難以克服的缺陷，這主要便現(xiàn)在： （ 4） 精度不高。基于智能型控制器的電動機保護器與前兩種保護方式相比具有先天的優(yōu)勢。 轉(zhuǎn)速傳感器檢測電機旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生方波脈沖信號，假設(shè)檢測到的方波間隔大于 5S，則電機堵轉(zhuǎn)。它是由裝在轉(zhuǎn)軸 1 上的內(nèi)齒輪 外齒輪 線圈 4 及磁鐵 5 構(gòu)成，內(nèi)外齒輪的齒數(shù)相同均為 m，轉(zhuǎn)軸 1 連接到被測轉(zhuǎn)軸上與被測軸一起轉(zhuǎn)動，使內(nèi)外齒輪相對運動，使磁路氣隙周期變化，在線圈中產(chǎn)生感應電勢，電勢頻率同 (式 21)。當金屬齒輪隨被測轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，電渦流傳感器線圈的電感將周期性地變化，其變化頻率也由（式 21)決定。 以上兩種霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器，配以適當?shù)碾娐芳纯蓸?gòu)成數(shù)字式或模擬式非接觸型轉(zhuǎn)速表，這種轉(zhuǎn)速表對被測軸影響小，輸出信號幅值又與轉(zhuǎn)速無關(guān)，因此測量精度高，測速范圍大致在 （ 1~ 410 ） 1s? 。由于它的結(jié)構(gòu)和指令功能都是按工業(yè)控制要求設(shè)計的，特別適用于工業(yè)控制及其數(shù)據(jù)處理場合，因此，確切的稱謂是微控制器（ Microputer）。另外片上還集成可擦寫十萬次以上的 EEPROM，可用于數(shù)據(jù)保存。硬件乘法 /除法指令。 圖 電磁式傳感器實物圖 基于ＳＴＣ單片機的電機 脈沖測速及堵轉(zhuǎn)保護器 第 12 頁 共 41 頁 脈沖信號的采集和轉(zhuǎn)換 在設(shè)計中采用電磁式傳感器采集信號，這種傳感器是把旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速變?yōu)橄鄳l率的脈沖，然后用測量電路測出頻率，由頻率值就可知道所側(cè)轉(zhuǎn)速值。正向閥值電壓與負向閥值電壓之差，稱為回差電壓，用 HV 表示（ H P NV V V??）。它具有控制系統(tǒng) (又稱輸入回路 )和被控制系統(tǒng) (又稱輸出回路 )之間的互動關(guān)系。繼電器一般有兩股電路，為低壓控制電路和高壓工作電路。 4)自動、遙控、監(jiān)測 :例如，自動裝置上的繼電器與其他電器一起，可以組 成程序控制線路，從而實現(xiàn)自動化運行。因此兩者基于ＳＴＣ單片機的電機脈沖測速及堵轉(zhuǎn)保護器 第 18 頁 共 41 頁 的地需要隔離，也即各自的地式獨立的，如果共地了，那么就失去了光耦隔離的意義，也就是說，只地是相連的，那么不需要光耦隔離了，直接用三極管驅(qū)動繼電器即可。 在這里 ,我們只了解它跟本電路 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 第 19 頁 共 41 頁 有關(guān)的開關(guān)作用 。如下圖 所示 [16]。在焊接刷電路板時，晶體振蕩器和電容應盡可能安裝得與單片系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 第 21 頁 共 41 頁 機芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復位 信號，以防電源開 關(guān)或電源插頭分一合過程中引起的抖動而影響復位。 根據(jù)設(shè)計的要求，單片機的任務是 :內(nèi)部進行計數(shù)，在計算出速度。 中斷控制程序 STC12C5202 單片機沒有專門的開中斷和關(guān)中斷指令，對各個中斷源的允許和屏蔽是由內(nèi)部的中斷允許寄存器 IE 的各位來控制的。 EA 為中斷總允許位。 在整個設(shè)計過程中要有信心、耐心。參考文獻 第 26 頁 共 41 頁 參考文獻 [1]魯冠華 .單片機基于控制的電動機保護器設(shè)計 [A].20xx:1~2,11~15 [2]孫傳友，張一 .感測技術(shù)基礎(chǔ) [M].第三版 .北京：電子工業(yè)出版社， 20xx： 175~178 [3]何道清 .傳感器與傳感器技術(shù) [M].第 2 版 .北京 :科學出版社， 20xx:125~128 [4]方超，葉富陽，鞠蓬鵬 .基于單。設(shè)計的時候挫折是不可避免的，這個時候需耍的就是耐心，不厭其煩的去查錯、改正。 系統(tǒng)流程框圖 總結(jié) 第 25 頁 共 41 頁 5 總結(jié) 通過對 此次課題的設(shè)計，我從中學到了不少東西?？傇试S位 EA 和各個中斷源允許位在 IE寄存器中的分布如下表 ： IE D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 （ A8H） EA ES ET0 EX0 其中各控制位的含義為： EX0 為外部中斷 （ INT0） 的中斷允許位。從程序流程圖、編寫程 序、編譯，到最后的調(diào)試，是很復雜的。片內(nèi)復位電路是復位引腳 RST 通過一個斯密特觸發(fā)器與復位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個機器周期的 S5P2，由復位電路采樣一次。 晶振有一個重要的參數(shù)，那就是負載電容值，選擇與負載電容值相 等的并聯(lián)電容， 就可以得到晶振標稱的諧振頻率。 STC12C5202 單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。 圖 是設(shè)計采用的繼電器驅(qū)動電路原理圖 [15]，晶閘管門極接到單片機的 ，晶閘管的陽接到 繼電器線圈的一端，線圈的另一端接到 +12V 電源上繼電器線圈兩端并接一個二極管 D1，用于吸收釋放繼電器線圈斷電時產(chǎn)生的反向電動勢，防止反向電勢擊穿晶閘管 SCR及干擾其他電路 。隔 離電路如圖 所示 [14] 圖 光耦隔離電路 電磁繼電器驅(qū)動電路 單片機是一個弱電器件 ,一般情況下它們大都工作在 5V 甚至更低 ， 驅(qū)動電流在mA 級以下 ， 而要把它用于一些大功率場合 ,比如控制電動機 ,顯然是不行的 。驅(qū)動電流在系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 第 17 頁 共 41 頁 mA 級以下。 繼電器一般都有能反映一定輸入變量 (如電流、電壓、功率、阻抗、頻率、溫度、壓力、速度、光等 )的感應機構(gòu) (輸入部分 )。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用 [11]。下圖 和圖 分別為反向輸出的施密特觸發(fā)器傳輸特性曲線和電路工作波形。是目前常用的一種測量轉(zhuǎn)速的方法。 （ 11）高抗靜電干擾，輕松過 4KV 快速脈沖干擾。不需要專用仿真器 .只需一根串口線（通過串口 ）即可實現(xiàn)程序下載。 STC12C520xx2AD 單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘 /機器周期的單片機，是高速 /低功耗 /超強坑干擾的新一代 8051 單片機，指令代碼完全兼容 8051，但速度快 8~12 倍，內(nèi)部集成 MAX8100專用復位電路。原理系統(tǒng)組成及工作原