基于51單片機的漏電檢測保護裝置(編輯修改稿)
2025-07-16 06:58 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 電器使電源斷開，并且使蜂鳴器發(fā)出警報。穩(wěn)壓電路采用CW7805芯片，輸出+5V和12V。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計圖如圖1所示，采用12v直流電源對系統(tǒng)供電。其中漏電檢測模塊是應(yīng)用了電磁感應(yīng)原理，變化的電流產(chǎn)生磁場，可獲得檢測的電壓信號。電壓信號通過過零比較器，與零電壓比較。若高于零電壓，則輸出高電平給AT89C51。當AT89C51接收到信號后對信號進行計數(shù)判斷是否真的漏電。若判斷漏電則啟動斷電保護模塊與報警模塊。 圖1 系統(tǒng)設(shè)計 具體硬件設(shè)計擺放如圖2所示。電路圖用Mulitisim軟件繪制，由于軟件內(nèi)沒有電感線圈的模塊。所以用橢圓代替所示。過零比較器的負比較器接地，這樣保證若有漏電信號產(chǎn)生，則產(chǎn)生高電平。圖中的繼電器X1為斷開的，繼電器X2為閉合的。當斷電保護模塊接收到高電平時，繼電器X1閉合，繼電器X2斷開，已達到斷電保護的目的。開關(guān)J1為手動控制，當閉合的時候電路則產(chǎn)漏電，此時小燈泡點亮。開關(guān)J1斷開時，則不產(chǎn)生漏電信號。圖2 系統(tǒng)設(shè)計3系統(tǒng)硬件設(shè)計過零比較器是將信號電壓Ui與參考電壓零進行比較。如圖3（a）所示，電路由集成運放構(gòu)成。對于高質(zhì)量的集成運放而言，其開環(huán)電壓放大倍數(shù)很大，輸入偏置電流、失調(diào)電壓都很小。若按理想情況（Aod=無窮大，IBI=0,Uio=0）考慮時，則集成運放開環(huán)工作時 當Ui0時，Uo為低電平Ui0時，Uo為高電平集成運放輸出的高低電平值一般為最大輸出正負電壓值Uom。輸出電壓如圖3（b）所示。 （a）（b）圖3 過零比較器 根據(jù)霍爾磁式原理檢測漏電狀態(tài)，如圖4所示，當我們在實際應(yīng)用中，把火線與中線，也就是輸出電流如輸入電流的導(dǎo)線同時穿過一個環(huán)形磁芯，我們可以把這個線圈作為初級互感線圈，根據(jù)變化的電流產(chǎn)生磁場，如果系統(tǒng)漏電，漏電次級線圈可以輸出漏電信號。從電源輸入的電流，流經(jīng)全部負載的系統(tǒng)后，返回電源中線端的支路電流，當該支路沒有接地電流時，輸出電流應(yīng)該與輸入電流相等，次級線圈無漏電信號輸出，換句話說如果電源輸入線中的輸入端電流和輸出端電流完全相等，則沒有漏電信號產(chǎn)生。而當系統(tǒng)發(fā)生漏電的時候，假設(shè)系統(tǒng)出現(xiàn)的接地漏電電流時，則此時的輸入電流與輸出電流將不相等，其合成電流就是漏電電流，輸出的漏電程度和漏電信號的大小成正比。圖4 信號檢測圖 系統(tǒng)的漏電保護斷電電路由繼電器JJ2和晶體電阻RR三極管Q1 、二極管D1 組成，如圖5所示。當單片機檢測到漏電信號時，產(chǎn)生高電輸出到晶體三極管Q1，三極管Q1把信號放大后可以導(dǎo)通繼電器J1閉合，進一步導(dǎo)通繼電器J2通電，保證可迅速切斷電流放置發(fā)生危險，確保人身安全。圖5 斷電保護電路圖 系統(tǒng)報警電路圖如圖5所示。當系統(tǒng)漏電時，漏電信號輸入單片機，經(jīng)判斷后，對報警電路產(chǎn)生高電平，使其發(fā)出警報。只有當系統(tǒng)排出故障，重新啟動時，才能正常工作。如圖6所示。圖6 報警電路圖4元器件功能介紹 AT89C51單片機AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。主要特性： 與MCS51兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間：10年 全靜態(tài)工作：0Hz24Hz 三級程序存儲器鎖定 128*8位內(nèi)部RAM 32可編程I/O線 兩個16位定時器/計數(shù)器 5個中斷源 可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式1片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 管腳如圖7所示圖7 AT89C51管腳圖VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FLASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能
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