【正文】 感謝我的師兄孟凡海，師姐黨喜玲在學習上給予的熱心幫助和鼓勵，大家勤奮好學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。感謝我的父母多年來對我含辛茹苦的養(yǎng)育之恩。趙老師平易近人的風格、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、豐富的知識、對工作孜孜不倦的追求以及對學生充滿父愛般的關懷不僅讓我在學業(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。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：[5][M].北京：北京航空航天出版社，2022[6]張毅坤，曹錳，[M].陜西：西安交通大學出版社，[7] 單片機實踐與系統(tǒng)設計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2022 年 1 月[8] （第 2 版）[M].北京：北京航空航天大學出版社，[9][M].北京 機械工業(yè)出版社，[10][J].電機與控制應用，2022 年 4 月[11]王曉雪， STM32 的智能電機保護器的設計[J].電子技術，[12]馮浩源,[J]. 中國水運(下半月). [13]樊利軍,張春芝,[J]. 煤炭工程. 2022(10)[14]高炎萃,武一,都鑫,于海江,栗彩霞,計[J]. 四川理工學院學報(自然科學版). 2022(01)[15] 余劍,呂福勝. 單片機 89C52 控制的三相電機保護器[J].煤礦機電. 2022(06)[16][J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應用. [17] 李占平,王明星,李建書. 智能電動機綜合保護器[J]. 煤炭技術 . 2022(04)2022 屆 測控技術與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文）49[18] Electric motor protector development [J] International Journal of Production Research,[19] with 4K Bytes Flash [20]Dallas Semiconductor Ltd. Understanding and Using Cyclic Redundancy Checks with Dallas iButton Products. Dallas Semiconductor Products Data Sheet，2022致謝在學風濃厚且治學嚴謹?shù)母叩葘W府中，我終于完成了本科階段的學業(yè)，并按時完成了我的論文。2022 屆 測控技術與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文）48(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。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。(5)給出了基于STC90C58AD單片機的系統(tǒng)軟件的完整實現(xiàn)方案。(3)結合STC90C58AD單片機的特點，對系統(tǒng)的采樣方案及其實現(xiàn)方法進行了反復的研究。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)資料的基礎上對電動機智能保護器的軟件、硬件系統(tǒng)做了詳細的設計，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，在此基礎上對國內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。本電動機保護器的實際效果達到了本論文設計的要求。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。實驗數(shù)AIBC?據(jù)如表 所示。2022 屆 測控技術與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文）46ON 欠壓顯示報警，繼電器動作= = =198VAUBCOFF 無動作。ON 過壓顯示報警，繼電器動作。 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，整定時間設定：欠壓定值： 85%，過?壓定值： 110%；?電壓延時：；額定電壓：220V。ON II 段保護繼電器動作，顯示并報警。5．00s= = =OFF無動作。5．00s I 段，II 段保護都不動作。2022 屆 測控技術與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文）45表 電動機過流保護實驗數(shù)據(jù)設定參量 過流保護ON/OFF延時時間 現(xiàn)象5．00sONI 段，II 段保護都不動作。實驗數(shù)。 電動機保護器測量精度測試實驗試驗通過標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。菜單項的識別主要是通過菜單頁面標記以及該菜單的子菜單標記和掃描到的鍵值這三個要素來確定。(圖中僅列部分界面)。故障判斷順序依次為短路、堵轉、斷相、過壓、欠壓、過載。程序流程圖如圖 所示。模擬量的數(shù)據(jù)采集由AD模塊完成，AD轉換在定時器0的中斷處理程序中啟動，采用中斷方式，在AD轉換完成后讀取轉換結果，然后對轉換結果進行軟件濾波。設置字符顯示區(qū)首地址設置顯示緩沖區(qū)首地址取顯示內容輸出控制信號輸出顯示內容完成顯示？返回YN 顯示子程序流程圖 定時器及數(shù)據(jù)采集子程序設計2022 屆 測控技術與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文）39STC90C58AD單片機有兩個與8051相兼容的定時器：定時器0、定時器l。：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。鍵盤中斷服務程序關閉鍵盤中斷延時 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)，調用相應鍵值處理程序開鍵盤中斷中斷返回NY 鍵盤中斷服務程序流程圖 顯示子程序設計2022 屆 測控技術與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文）38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。使主程序和子程序的修改及調試工作都變得十分方便。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2022 屆 測控技術與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文）35同的子程序分別完成。主程序的主體結構為一個無限循環(huán)，單片機不斷重復調用電壓、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。主程序先進行初始化，為各個子程序的調用和系統(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)的調整。 保護器主程序設計主程序的主要功能是對系統(tǒng)各個外設模塊進行初始化、調用各個子程序完成各項功能和開中斷等。(4)數(shù)據(jù)處理、保護決策程序模塊：對采集到的數(shù)據(jù)進行一定的運算，并根據(jù)數(shù)據(jù)進行保護決策。(2)通信子程序模塊：通過串行口將電動機以及電動機保護裝置本身的運行參數(shù)傳輸?shù)缴衔粰CPC中。根據(jù)模塊化的思想，軟件系統(tǒng)按照功能可以劃分為如下幾個模塊：(1)人機接口模塊：包括液晶顯示子模塊和鍵盤檢測子模塊。中斷執(zhí)行完成后，回到主循環(huán)程序的斷點處繼續(xù)執(zhí)行主循環(huán)程序。主程序循環(huán)完成鍵盤掃描和顯示刷新任務，響應用戶輸入的鍵盤命令并實時顯示故障處理程序輸出信息；中斷處理程序主要有定時器定時時間到中斷、A／D轉換完成中斷、串行口接收發(fā)送完成中斷等。對于大量的數(shù)據(jù)運算，例如數(shù)據(jù)采集、軟件濾波、程序邏輯判斷等的實現(xiàn)采用C語言：對于設計硬件、端口操作以及其它實時性要求較高的操作采用匯編語言編程；軟件整體結構采用C語言編寫，這樣就兼顧了程序的效率和可讀性。但是，匯編語言與高級語言相比存在諸多不利因素：工作量大、變量組織困難、地址安排復雜、容易出錯、調試困難、開發(fā)周期長、通用性差、可讀性差，不利于軟件的升級和保護功能的改進。但是，采用C語言編寫的程序生成的指令代碼會較長，因此C語言編寫的程序執(zhí)行起來會較匯編程序花費的時間長。C語言主要特點如下：語言簡潔、緊湊、使用方便、靈活；運算符、數(shù)據(jù)結構豐富；具有結構化的控制語句；允許直接訪問物理地址，能進行位操作，可以直接對硬件進行操作。電動機的保護軟件實現(xiàn)的功能較多、任務繁重，所以必須采用合理、高效的語言和方式編寫。軟件是微機應用的關鍵，是數(shù)據(jù)處理、運算、邏輯判斷的具體實現(xiàn)。(5)本保護裝置的軟件設計采用模塊化程序設計方法，將整個應用程序以硬件模塊為基礎劃分為若干個獨立的程序模塊，各個模塊單獨設計、編寫代碼和調試，然后將所有模塊裝配連接成一個整體進行綜合調試，最終成為一個完成全部功能，具有實用價值的程序。(3)注重程序的模塊化設計，提高整個程序的可靠性和可讀性。為保證整個系統(tǒng)的可靠性，在進行軟件設計時應始終以以下幾個原則為基礎：(1)確保A／D轉換不受干擾，保證外部數(shù)據(jù)能夠實時且準確地輸入到處理器。(4)及時、可靠地完成對各種故障的保護。(2)為用戶提供簡潔、方便、清晰的人機對話界面。2022 屆 測控技術與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文）32第 4 章 電動機保護器系統(tǒng)軟件設計軟件的功能是以硬件為基礎完成各種保護算法及方案，并提供豐富靈活的手段對裝置進行整定、監(jiān)視和維護，是整套裝置的靈魂。其電路圖如圖 所示：2022 屆 測控技術與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文）31圖 通信模塊電路 本章小結本章主要介紹了使用STC90C58AD單片機實現(xiàn)電動機智能保護器的硬件電路設計方法，整個設計以宏晶科技推出的高性能基于8051內核的STC單片機為設計核心。RS232 是為點對點（即只用一對收、發(fā)設備）通訊而設計的，其驅動器負載為 3kΩ~7kΩ。當無數(shù)據(jù)傳輸時，線上為 TTL，從開始傳送數(shù)據(jù)到結束，線上電平從 TTL 電平到 RS232 電平再返回 TTL 電平。RS232 被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標準。當電動機發(fā)生故障時，置P2．5為高電平，三極管Q1導通，繼電器K5斷開，進而交流接觸器K7斷開，電動機失電停轉，從而實現(xiàn)電動機故障自動掉電保護。其工作原理是：電動機處于正常運行狀態(tài)時，三極管Q2基極無電流處于截止狀態(tài)，蜂鳴器也處于截止狀態(tài)，報警失效；當電動機出現(xiàn)故障時，由于三極管Q2的導通而導致蜂鳴器導通發(fā)聲，從而實現(xiàn)保護裝置的故障自動報警功能。當單片機模擬輸入通道輸入電壓 為 0～5V 時，A/D 轉換器的輸出結果為：2OV2022 屆 測控技術與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文）29ANGDVADREFOO???2104電壓采樣是通過電壓互感器來實現(xiàn)的，其調理原理同電流信號調理原理。2OV21DV2D根據(jù)運算放大器相關原理，可列出如下方程： fOVRV4121??? ORV271??令 = = = , = = ,則可得 。電組RRRf和運放ARl組成加法器，電阻RRo和運放AR2組成反向器，電阻R9和電容Cl組成簡單低通濾波器。圖 電流采樣及調理電路，其主要作用是將電流互感器CT2的感應交流電流轉換為交流電壓。由于STC90C58AD單片機內置A／D轉換器的模擬輸入通道要求輸入信號為O～5V的單極性電壓信號，因此經(jīng)電壓／電流傳感器采樣的交流信號必需轉換為O～5V的單極性電壓信號。液晶顯示模塊接口電路如圖 所示：2022 屆 測控技術與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文）27圖 液晶顯示模塊接口電路 電源模塊本系統(tǒng)需四路供電電源，即+5V的單片機主電源和模擬參考電壓以及相關芯片的電源電壓、運算放大器+15V和15V直流電源。12864 漢字圖形點陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內置 8192 個中文漢字（16X16 點陣） 、128 個字符（8X16 點陣）及 64X256 點陣顯示RAM（GDRAM） ?？紤]到本電動機保護器需要24小時工作，而且可能被安裝到各種無光源條件的工作環(huán)境中，所以本保護器選用帶背光型LCD。 LCD 12864液晶顯示器LCD器件按照其采光方式分類，分為帶背光源與不帶背光源兩大類。同時，由于液晶易于彩色化，因此方法也很多，特別是液晶電視的色彩可以做的十分逼真。這在信息量大、顯示密度高、觀看時間長的場合更顯得重要。(4)被動顯示：對LCD來說，環(huán)境光線越強顯示內容越清楚。(3)使用壽命長：LCD器件本身幾乎沒有劣化問題。(2)平板型結構：LCD的基本結構就是由兩片玻璃組成的很薄的盒子。按不同需要組合液晶電極通電方式或把液晶電極做成各種需要的形狀，就能實現(xiàn)功能多樣、形態(tài)各異的顯示。 液晶顯示原理液晶顯示器(LCD)是一種新型的低功耗顯示器，其基本原理是：在正2022 屆 測控技術與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文）25常情況下，液晶對光具有旋光作用，使光的偏振方向旋轉90。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識別方法， 　 　 判斷鍵盤中有無鍵按下將全部行線key1，key2，key3置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。2022 屆 測控技術與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文）24P2口的低3位作為輸入口。鍵盤由選擇鍵和功能鍵組成。2022 屆