【正文】 序完成各項功能和開中斷等。上電復(fù)位后，單片機將復(fù)位向量裝載到程序地址寄存器，然后CPU 就從復(fù)位向量處開始執(zhí)行程序。主程序先進行初始化，為各個子程序的調(diào)用和系統(tǒng)各個模塊的使用做好準備，然后查詢按鍵，判斷是否需要進行各種控制參數(shù)的調(diào)整。如果需要調(diào)整參數(shù)則進入?yún)?shù)調(diào)整子程序，進行各種參數(shù)的設(shè)置；最后程序進入主循環(huán)。主程序的主體結(jié)構(gòu)為一個無限循環(huán)，單片機不斷重復(fù)調(diào)用電壓、電流、溫度的判斷程序，一旦出現(xiàn)故障便輸出保護動作并報警。同時進行按鍵的掃描和顯示刷新。主程序并不參與具體的工作，而是去管理各子程序，各種工作均由不同的子程序分別完成。這種方式可以實現(xiàn)程序的模塊化設(shè)計。使主程序和子程序的修改及調(diào)試工作都變得十分方便。主程序流程圖如圖 所示：33主程序系統(tǒng)初始化參數(shù)調(diào)整？調(diào)用參數(shù)調(diào)整子程序調(diào)用電壓、電流以及溫度保護判斷子程序輸出保護動作？調(diào)用保護動作子程序掃描鍵盤、刷新顯示NYNY 主流程圖 鍵盤子程序設(shè)計鍵盤中斷服務(wù)程序由外部中斷輸入引腳 EXINT 觸發(fā)，當(dāng)有按鍵按下時，CPU 響34應(yīng) EXINT 外部中斷，轉(zhuǎn)入鍵盤中斷服務(wù)程序。鍵盤中斷服務(wù)程序關(guān)閉鍵盤中斷延時 10ms 去抖讀 P2 口，確定是否有鍵按下有鍵按下？逐行掃描進行按鍵識別，計算鍵值根據(jù)鍵值和程序運行狀態(tài)，調(diào)用相應(yīng)鍵值處理程序開鍵盤中斷中斷返回NY 鍵盤中斷服務(wù)程序流程圖 顯示子程序設(shè)計電動機智能保護器所帶的液晶顯示模塊需要實時顯示電動機和保護器的運行信息。因此，需要在主循環(huán)內(nèi)不斷刷新顯示。顯示子程序流程圖如圖 所示：35開始選擇字符顯示方式電動機智能保護器所帶的液晶顯示模塊需要實時顯示電動機和保護器的運行信息。因此，需要在主循環(huán)內(nèi)不斷刷新顯示。設(shè)置字符顯示區(qū)首地址設(shè)置顯示緩沖區(qū)首地址取顯示內(nèi)容輸出控制信號輸出顯示內(nèi)容完成顯示？返回YN 顯示子程序流程圖 定時器及數(shù)據(jù)采集子程序設(shè)計STC90C58AD 單片機有兩個與 8051 相兼容的定時器：定時器 0、定時器 l。在本裝置中定時器 0 作為普通定時器，產(chǎn)生周期性定時中斷以啟動 AD 轉(zhuǎn)換；定時器1 作為串行通信的波特率發(fā)生器使用。模擬量的數(shù)據(jù)采集由 AD 模塊完成，AD 轉(zhuǎn)換在定時器 0 的中斷處理程序中啟動，采用中斷方式，在 AD 轉(zhuǎn)換完成后讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，然后對轉(zhuǎn)換結(jié)果進行軟件濾波。開關(guān)量的數(shù)據(jù)采集直接從 FO 口讀取邏輯電平值即可。36程序流程圖如圖 所示。開始清除中斷標(biāo)志讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果軟件濾波處理讀取開關(guān)量輸入信號結(jié)束 參數(shù)調(diào)整子程序設(shè)計本電動機智能保護器的保護功能面向的是交流電機，對于不同型號的交流電機，各自的工作電壓、電流、額定功率、額定溫升都有不同，為使保護器能夠適用于各種不同的情況在程序設(shè)計時添加了參數(shù)調(diào)整子程序，在保護器投入使用之前根據(jù)不同的電動機型號及類型進行必要的參數(shù)設(shè)置，這樣就可以使保護器的使用更加靈活，擴大了適用范圍。參數(shù)調(diào)整模塊的子程序流程圖如圖 所示。37開始參數(shù)切換顯示當(dāng)前參數(shù)值修改確認顯示當(dāng)前參數(shù)修改下一個？結(jié)束YN 參數(shù)調(diào)整子程序流程圖38開始從預(yù)訂 RAM 中取最近采樣的三個電流有效值求電流最大值 maxI短 路 整 定 值 ？?maxI清短路故障標(biāo)記短路故障計時器清零轉(zhuǎn)下一保護模塊短路故障標(biāo)記為 1？時限已到？置=1，=1，斷電保護和報警將本次運行參數(shù)、時間信息、故障類型存入EEPROM 故障信息記錄區(qū)將故障信息送液晶顯示器顯示關(guān)軟件定時器中斷，停止采樣返回置短路故障標(biāo)記短路故障啟動計時YN YYNN 故障處理子程序39監(jiān)控信息顯示界面 事件報告顯示界面參數(shù)設(shè)置事件報告產(chǎn)品信息故障 1故障 2故障 3故障 4保護參數(shù)設(shè)置電機參數(shù)設(shè)置故障 X故障類型：動作值：短路倍數(shù)：堵轉(zhuǎn)倍數(shù)：過壓倍數(shù)：欠壓倍數(shù)：額定電壓：額定電流：額定功率：繞組接法：顯示產(chǎn)品型號顯示軟件版本號顯示制造商顯示出廠日期 ?aIabU bc cIa 過流反時限保護過載倍數(shù)：動作時限：增加數(shù)據(jù)點主菜單產(chǎn)品信息顯示界面保護參數(shù)設(shè)置界面電機參數(shù)設(shè)置界面參數(shù)設(shè)置菜單 系統(tǒng)菜單式操作界面 故障處理子程序設(shè)計故障處理子程序主要任務(wù)是根據(jù)最近采集到的數(shù)據(jù)按下列順序依次進行故障判斷。故障判斷順序依次為短路、堵轉(zhuǎn)、斷相、過壓、欠壓、過載。40故障處理子程序流程圖如圖 所示： 系統(tǒng)菜單式操作界面設(shè)計本系統(tǒng)的顯示接口采用 128X64 點陣的液晶顯示模塊，滿屏共可顯示 4X8 個漢字(16 16 點陣 )或 4X16 個 ASCII 字符(16X8) ，為系統(tǒng)的設(shè)計菜單式操作界面提供了硬件基礎(chǔ)。本系統(tǒng)菜單式操作界面設(shè)計如圖 所示(圖中僅列部分界面)。當(dāng)系統(tǒng)開機穩(wěn)定后顯示主菜單，當(dāng)按下“確定”鍵后，系統(tǒng)進入監(jiān)控保護狀態(tài)，顯示界面以“監(jiān)控信息顯示界面”格式顯示；當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障后以“事件報告顯示界面”格式報告故障。菜單項的識別主要是通過菜單頁面標(biāo)記以及該菜單的子菜單標(biāo)記和掃描到的鍵值這三個要素來確定。41第 5 章 電動機保護器實驗及可靠性驗證電動機保護器整體設(shè)計制作完成之后，為驗證其保護實際性能是否達到設(shè)計要求，在實驗室條件下對其進行了一系列的性能測試。 電動機保護器測量精度測試實驗試驗通過標(biāo)準電源給電動機保護裝置輸入不同的電壓電流模擬電動機運行的各種工況。然后測試電動機保護裝置的測量精度和靈敏度。實驗數(shù)據(jù)如表 所示。表51電動機保護器測量精度測試實驗數(shù)據(jù)誤差 /%?標(biāo)準源設(shè)定參量 實際測量值A(chǔ) B C= = ==， =， = = = = =， =， = = = ==， =， = 0= = =220VU=， =， =V 電動機保護器過流保護實驗（分段保護）電動機保護器整定值與整定時間設(shè)定：I 段定值： ，I 段延時： ；II段定值：，II 段延時： ，過流保護實驗數(shù)據(jù)如表 所示。表 52 電動機過流保護實驗數(shù)據(jù)設(shè)定參量 過流保護ON/OFF延時時間 現(xiàn)象5．00sONI 段，II 段保護都不動作。5．00s= = =1AAIBCOFF無動作。5．00s I 段，II 段保護都不動作。ON II 段保護繼電器動作，顯示并報警。= = =OFF 5．00s 無動作。425．00s I 段保護繼電器動作，顯示并報警。ON II 段保護繼電器動作，顯示并報警。5．00s= = =OFF無動作。 電動機保護器電壓保護實驗電動機保護器電壓保護整定值，整定時間設(shè)定：欠壓定值： ?85%，過壓定值：?110%；電壓延時：；額定電壓：220V。表 53 電動機保護器電壓保護實驗數(shù)據(jù)設(shè)定參量 電壓保護ON/OFF延時時間現(xiàn)象ON= = =220VAUBCOFF無動作。ON 過壓顯示報警，繼電器動作。= = =242VOFF 無動作。ON 欠壓顯示報警，繼電器動作= = =198VABCOFF11s無動作。 電動機保護器輕載保護實驗設(shè)定額定電流：5A；設(shè)定整定電流： AI/ B/ C?48%=。實驗數(shù)據(jù)如表 所示。表 54 電動機保護器輕載保護實驗數(shù)據(jù)設(shè)定參量 輕載保護 ON/OFF 動作時間 現(xiàn)象ON/ / =OFF無動作ON 輕載顯示報警，保護繼電器動作/ / =OFF10s無動作43 電動機保護器實驗總結(jié)本實驗是在實驗室，通過標(biāo)準電源給電動機保護裝置輸入不同的電壓電流模擬電動機運行的各種工況，對電動機保護器測量的精度，以及過流保護、電壓保護、輕載保護等性能進行檢測。由保護器精度測試實驗可以看出保護器的測量精度比較高，誤差范圍非常小，靈敏度比較高。由保護器保護性能測試實驗可以看出保護器保護動作正確率達到 100%。本電動機保護器的實際效果達到了本論文設(shè)計的要求。44第 6 章 總結(jié)及展望電動機在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用，但是其高故障率對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大的經(jīng)濟損失，因此在分析傳統(tǒng)電動機保護裝置不盡完善的基礎(chǔ)上，研制功能完善、可靠性高的電動機保護裝置己經(jīng)成為必要。本論文以微控制器為核心的電動機智能保護器為研究對象，在查閱了大量數(shù)據(jù)資料的基礎(chǔ)上對電動機智能保護器的軟件、硬件系統(tǒng)做了詳細的設(shè)計，做了大量的工作，主要取得以下成果：(1)查閱大量的文獻、數(shù)據(jù)以及其它資料，在此基礎(chǔ)上對國內(nèi)外電動機智能保護器的發(fā)展現(xiàn)狀作出了合理的分析，提出了以 STC90C58AD 單片機為核心處理器的電動機智能保護器解決方案。(2)通過對電動機基本運行原理的深入分析，得到三相異步電動機的等效電路，從等效電路入手分析了電動機的常見故障及其判斷方法。(3)結(jié)合 STC90C58AD 單片機的特點，對系統(tǒng)的采樣方案及其實現(xiàn)方法進行了反復(fù)的研究。(4) 在以上成果的基礎(chǔ)上，設(shè)計了以 STC90C58AD 單片機為控制核心的電動機保護裝置硬件電路。(5)給出了基于 STC90C58AD 單片機的系統(tǒng)軟件的完整實現(xiàn)方案。本文所設(shè)計的電動機智能保護裝置還有許多需要改進之處，以進一步提高性能。具體有以下幾個方面：(1)深入挖掘 STC90C58AD 單片機的性能，充分利用單片機的片上資源，提高數(shù)據(jù)采集、處理速度，盡量縮短動作延遲。(2)在現(xiàn)有保護器裝置的基礎(chǔ)上改進保護算法，使保護器能更加準確的判斷出電動機的故障。(3)對電動機智能保護器的軟硬件系統(tǒng)做進一步的改進，以期提高其抗干擾性能。當(dāng)今社會已全面進入信息化時代，電動機智能保護器的設(shè)計將會伴隨著電子信45息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展取得長足的進步。參考文獻[1] [M].北京：機械工業(yè)出版社,[2] 華成英，[M].北京：高等教育出版社 [3] 張建國，張素琴，楊春平，[M].北京：高等教育出版社 [4] 郭天祥，新概念51單片機C語言教程[M].北京：電子工業(yè)出版社 [5] [M].北京：北京航空航天出版社，2022[6] 張毅坤，曹錳，[M].陜西：西安交通大學(xué)出版社，[7] 單片機實踐與系統(tǒng)設(shè)計 [M].北京：電子工業(yè)出版社，2022 年 1 月[8] 單片機實用教程 .基礎(chǔ)篇（第 2 版）[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，[9] [M].北京 機械工業(yè)出版社，[10][J].電機與控制應(yīng)用，2022 年 4 月[11]王曉雪， STM32 的智能電機保護器的設(shè)計[J].電子技術(shù)，[12]馮浩源,[J]. 中國水運(下半月). 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Dallas Semiconductor Products Data Sheet，202246致謝在學(xué)風(fēng)濃厚且治學(xué)嚴謹?shù)母叩葘W(xué)府中，我終于完成了本科階段的學(xué)業(yè)，并按時完成了我的論文。在此，我對那些曾經(jīng)或正在幫助我，支持我的老師、家人、同學(xué)和朋友表示衷心的感謝!首先我最衷心地感謝我的導(dǎo)師趙懷軍老師。趙老師平易近人的風(fēng)格、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富的知識、對工作孜孜不倦的追求以及對學(xué)生充滿父愛般的關(guān)懷不僅讓我在學(xué)業(yè)上躍上了一個新的臺階，更加讓我懂得了人生的許多道理，將讓我受益終生。本論文的產(chǎn)出過程自始至終都得到了趙老師的悉心指導(dǎo)，從畢業(yè)設(shè)計的選題到科研課題的確定，從開始到完成無不傾注了趙老師的辛勤汗水。感謝我的父母多年來對我含辛茹苦的養(yǎng)育之恩。他們愛子情深，為我付出了太多的心血和汗水! 感謝我的家人一直對我的理解和支持，在生活上的幫助以及在精神上的鼓勵。感謝我的師兄孟凡海，師姐黨喜玲在學(xué)習(xí)上給予的熱心幫助和鼓勵，大家勤奮好學(xué)和樂于助人的精神為我樹立了榜樣，時刻激勵著我不斷奮斗!感謝西安理工大學(xué)這一培養(yǎng)人才的沃土，賦予我知識，賜給我榮譽，鑄造我人格，指引我道路。還要感謝所有關(guān)心我、幫助我、支持我，但這里還沒有提及的人們，謝謝你們!所有這些都將會使我在今后的人生道路上更加信心百倍的挑戰(zhàn)自我、挑戰(zhàn)人生、追求卓越、創(chuàng)造輝煌!47附錄 1 電動機保護器原理圖附錄 2 電動機保護器 PCB