【正文】 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(jìn)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。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。不僅鞏固了專業(yè)知識，還對加以延仲。 ES=1，串行口中斷； ES=0，串行口關(guān)中斷。 EX0=1，允許中斷； EX0=0，不允許中斷。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]。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。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。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(jī)的電機(jī)脈沖測速及堵轉(zhuǎn)保護(hù)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(jī) STC12C5202 使用 。 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。 圖 晶體振蕩電路 復(fù)位電路 STC12C5202 單片機(jī)復(fù)位電路是指單片機(jī)的初始化操作。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。引腳XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。 最小系統(tǒng)電路設(shè)計 單片機(jī)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。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。 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(yán)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 )。 所以 ,就要有一個環(huán)節(jié)來銜接 ,這個環(huán)節(jié)就是所謂的 “ 功率驅(qū)動 ”。 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(jī)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(jī)的電源有干擾。因此需要使用一個三極管來放大單片機(jī)輸出的電流，而三極管又需要一個二極管來保護(hù)。 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(dá)到預(yù)定的控制效果。有能對被控電路實現(xiàn)“通”、“斷”控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu) (輸出部分 )。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”。 圖 電磁繼電器結(jié)構(gòu)圖 基于ＳＴＣ單片機(jī)的電機(jī)脈沖測速及堵轉(zhuǎn)保護(hù)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）。 繼電器是一種電控制器件（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(jìn)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。 基于ＳＴＣ單片機(jī)的電機(jī)脈沖測速及堵轉(zhuǎn)保護(hù)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(fù)向閥值電壓 NV 。 設(shè)計中采用施密特觸發(fā)器進(jìn)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。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。 （ 12）封裝形式多樣，有 SOP， SSOP， PLCC， LQFP 等 [6]。四組 8 個 8 位通用工作寄存器 。 （ 6）片上外設(shè)資源豐富，單片機(jī)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 。512 字節(jié)片內(nèi)RAM 數(shù)據(jù)存儲器 。 4 路 PWM， 8 路高速十位 AD 轉(zhuǎn)換器，針對電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場合。目前，新型單片機(jī)內(nèi)還有 A/D 及 D/A 轉(zhuǎn)換器、高速輸入 /輸出等部件。 堵轉(zhuǎn)保護(hù)原理 在實際工程中經(jīng)常會有堵轉(zhuǎn)保護(hù)錯誤報警，本設(shè)計基于實際考慮，以單片機(jī)STC12C5202 檢測到的兩個脈沖信號的間隔時間是否大于 5S 為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計電磁繼電器保護(hù)部分。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(qiáng)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。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。 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。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)。在振動強(qiáng)的場合往往采用閉磁路轉(zhuǎn)速傳感器，如圖 (b)所示。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] 。晶體振蕩電路主要是給單片機(jī)提供時鐘，信號經(jīng)單片機(jī) STC12C5202 定數(shù)器 T0 進(jìn)行脈沖測量，來然后進(jìn)行相關(guān)的處理。它還擁有顯示、通信、故障記錄等功能。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(jìn)步，在國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域都取得了重大成果。 （ 5） 無法實現(xiàn)參數(shù)存儲、通信等功能。我國電子式保護(hù)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(jī)保護(hù)的要求。正因為如此，這種傳統(tǒng)的電動機(jī)保護(hù)方法正在被逐步淘汰，新設(shè)備上已基本看不到它的身影。熱繼電器在電子技術(shù)尚不發(fā)達(dá)的時代曾是電機(jī)過載保護(hù)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(jī)的電機(jī)脈沖測速及堵轉(zhuǎn)保護(hù)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(dá)到保護(hù)的目的。 因此，無論從安全的角度還是從經(jīng)濟(jì)的角度來看，電動機(jī)保護(hù)器的研究有著深遠(yuǎn)的意義。電動機(jī)所帶的負(fù)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(jī)的安全、穩(wěn)定運行具有十分重要的意義。 Speed measurement。 [關(guān)鍵詞 ]單片機(jī)； 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。本系統(tǒng)就是對電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量，并通過單片機(jī)定時來檢測電機(jī)是否堵轉(zhuǎn)，堵轉(zhuǎn)后控制電磁繼電器動作及延時。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。 評審意見： 指導(dǎo)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(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）評閱教師評語 XII 長江大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計 )評閱教師評語 學(xué)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。 繼電器電磁閥對單片機(jī)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(jī)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。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(jī)輸出的電流，而三極管又需要一個二極管來保護(hù)。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(jī)。它可以同時對電動機(jī)進(jìn)行斷相、過載、短路、欠壓、三相不平衡、堵轉(zhuǎn)、漏電等進(jìn)行保護(hù)。 [3]智能型電動機(jī)保護(hù)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。各個元器件之間連線繁雜，在復(fù)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(dǎo)致保護(hù)器不能正常工作。電壓取樣型電動機(jī)保護(hù)器主要針對電動機(jī)的工作電壓進(jìn)行相應(yīng)的檢測來對電動機(jī)進(jìn)行保護(hù)；電流取樣型電動機(jī)保護(hù)器通過對電動機(jī)的線電流的變化檢測來對電動機(jī)進(jìn)行保護(hù)。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(jī)實際保護(hù)曲線不協(xié)調(diào)，使電動機(jī)有效功率下降，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致誤動作。熱繼電器是用于保護(hù)電動機(jī)因過載引 起過電流的裝置。 另外，由于現(xiàn)代電動機(jī)設(shè)計、生產(chǎn)技術(shù)的提高，電動機(jī)的體積越來越小，導(dǎo)致電機(jī)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(jī)經(jīng)常在頻繁的啟動、制動、正反裝以及變負(fù)荷 等多種狀態(tài)下切換運行，電動機(jī)出現(xiàn)的概率更加難以確定，故障后導(dǎo)致的后果也更加嚴(yán)重。由于交流電機(jī)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。 3）系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可靠性、操作方便、可擴(kuò)展。 2） STC 單片機(jī)硬件，電流傳感器硬件。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)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(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 3）完成系統(tǒng)軟件流程框圖和程序設(shè)計。 6. 完成畢業(yè)論文 (設(shè)計 )所需的條件及上機(jī)數(shù)要求 1） STC 單片機(jī)編程軟件 2）個人電腦 任務(wù)書批準(zhǔn)日期 20xx 年 月 日 教研室 (系 )主任 (簽字 ) 任務(wù)書下達(dá)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(jī)的電機(jī)脈沖測速及堵轉(zhuǎn)保護(hù)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(jī)的電機(jī)脈沖測速及堵轉(zhuǎn)保護(hù)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(jī)是一種應(yīng)用最廣泛的 動力設(shè)備，在國民經(jīng)濟(jì)中起著舉足輕重的作用。電動機(jī)