【正文】 調(diào) 用使 用使 用使 用使 用喚醒喚醒 圖 通信模塊流程圖 第 15章 本章小結(jié) 本章主要對控制器系統(tǒng)的軟件部分進行了設(shè)計，包括系統(tǒng)的主程序、三段電流保 護程序、接地故 障 保護程序、通 信 程序及過電壓、欠電壓保護程序，通過各個模塊之間的配合，達到智能控制的效果。 過電壓、欠電壓保護設(shè)計 進 入 過 電 壓 保 護返 回規(guī) 定 時 間 到規(guī) 定 時 間 內(nèi) 故 障 消 除 ？110%anUU?110%bnUU?110%UU?脫 扣 動 作進 入 欠 電 壓 保 護返 回規(guī) 定 時 間 到規(guī) 定 時 間 內(nèi) 故 障 消 除 ？85%anUU?85%bnUU?85%UU?脫 扣 動 作是否是是否否是否是是否否 圖 過電壓保護流程圖 圖 欠電壓保護流程圖 過電壓和欠電壓保護模塊 采取定時限制 護特性，當其中任意一相的 電壓 值 大于過電壓 保護的 設(shè)置 值或低 于 欠 電 壓保護的 設(shè)置 值，且超過規(guī)定時間，則發(fā)出脫扣信號。 瞬時保護沒有累積能力，可以根據(jù)采樣到的電流與 3rI 進行比較，若連續(xù)兩個周期的電流均不小于 3rI ，則發(fā)出脫扣信號。 進 入 長 延 時 保 護否是返 回1 ?rII?計 算 負 載 發(fā) 熱 量? ? ?/ 2 ?m?過 載 燈 常 亮?m?規(guī) 定 時 間 到 ？消 除 上 次 熱 效 應否是是過 載 燈 閃 爍否脫 扣 動 作是否 圖 過載長延時保護流程圖 短路短延時保 護 分為反時限和 定 時限兩種情況，當 18rII? 時，為反時限情況， 脫扣時間與電流成反比；當 18rII? 時，為定時限情況。其流程圖如圖 所示。 三段電流保護軟件設(shè)計 進 入 三 段 電 流 保 護瞬 動 保 護 開 ？否短 延 時 保 護 開 ？是是否電 流 超 過 瞬 時 保 護 閾 值 ？電 流 超 過 短 延 時 定 時 限 保 護 閾 值 ？電 流 超 過 短 延 時 反 時 限 保 護 閾 值 ？電 流 超 過 過 載 長 延 時 保 護 閾 值 ？返 回瞬 時 動 作是否短 延 時 定 時 限 保 護短 延 時 反 時 限 保 護過 載 長 延 時 保 護脫 扣 動 作否是是是否 圖 三段電流保護流程圖 第 3 章 控制器的軟件設(shè)計 13 過流保護功能主要由過 載 長延時保護、短路短延時保護和短路 瞬 時保護三部分構(gòu)成， 1 2 3r r rI I I、 、 為對應的整 定 電流閾值，以 18rI 為 短 路 短 延 時反時限保護和定時限 制保護的分界點。 主程序模塊是整個 系統(tǒng)的控制 核心，流程框圖如圖 。第 3 章 控制器的軟件設(shè)計 11 第 3 章 控制器 的軟件 設(shè)計 第 12章 主程序 系 統(tǒng) 自 檢開 始系 統(tǒng) 是 否 正 常否報 警開 中 斷設(shè) 整 定 值 ？A 、 B 、 C 、 N 采 樣設(shè) 整 定 值是是否采 完 一 個 周 期 ？否是計 算 本 周 期 電 壓 電 流 有 效 值發(fā) 生 故 障 ？需 要 脫 扣 ？輸 出 脫 扣 信 號是是否否 圖 主程序流程圖 第 3 章 控制器的軟件設(shè)計 12 C 語言是 目前 單片機開發(fā)中較 常 用的高級語言，其程序的可讀性、易 維 護性和 移植性 都很好，對硬件 有較強的控制能力，所以本文選擇 C 語言進行軟件設(shè)計 [19]。 圖 SN65LBC184芯片 第 11章 本章小結(jié) 本章 介紹了 斷路器控制單元的硬件設(shè)計，主要完成了單片機系統(tǒng)、電壓電流互感器、AD 轉(zhuǎn)換模塊、人機交換模塊、溫度檢測與時鐘電路、通信模塊的設(shè)計。 第 2 章 控制器的硬件設(shè)計 9 時鐘電路如圖 ，在引腳 2 和引腳 3 之間接 32768 Hz的晶振以及 10 pF的電容構(gòu)成 穩(wěn)定的自激 振 蕩器，為內(nèi)部時鐘電路提 供 脈沖 ，引腳 5 、 6 、 7 連接到單片機的 I/O口，此處的 3 個 引腳串接上拉電阻 。 可根據(jù)月份和閏年的情況自動 調(diào) 整月份的結(jié)束 時間 ，還可由用戶 決 定時鐘是以 24 小時制式還是 12小時制式工作。 圖 溫度檢測電路 DS1302 是一款高性能、低功耗的 涓 流充電時鐘芯片， 內(nèi)部具有 實 時時鐘、日歷和31字節(jié)的 RAM 存儲時間數(shù)據(jù)，通過簡單的 I178。 第 2 章 控制器的硬件設(shè)計 8 圖 人機交互模塊與單片機的接線原理圖 第 9章 溫度檢測與時鐘電路 采用高性 能 的溫度傳感器 DS18B20 檢測現(xiàn)場的工作溫度，以防止斷路器因溫度過高而發(fā)生錯誤或損壞， 該傳感器為數(shù)字式且僅需要一條數(shù)據(jù)線 傳輸 ，易于與 CPU 連接，可以去除 A/D模塊，降低硬件成本，簡化系統(tǒng)電路 ， 具有精度高、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、功耗小 、 使用方便等優(yōu)點 [21]。 鍵盤模塊采用 4 個按鍵，分別為左、右、取消和確認功能。采用 4 個 LED 數(shù)碼管表示現(xiàn)場的工作狀況，分別是故障、過載、溫度和電源等信息。在轉(zhuǎn)換結(jié)束時， EOC 輸出端第 2 章 控制器的硬件設(shè)計 7 變高表明 轉(zhuǎn) 換完成 [21]。 DATA OUT 為A/D轉(zhuǎn)換完成 3 態(tài)串 行 輸 出端， 可 與 MCU或外圍的串行口 進行 通信。 單片機與 TLC1543 芯片 的 原理圖如圖 所示， 其中 AIN0 ～ AIN10 為 11個模擬輸入端， REF? 和 REF? 為 基準 正負 信號 ， CS 為片選 信號 ， 通過 CS 信號的下降沿可 復位計 數(shù) 器 及 使能 ADDRESS 、 I / OCLOCK 和 DATA OUT 。該互感器 測 量范圍寬、響應速率快、精度高、體積小、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，同時還具有較高的電氣隔離和抗干擾功能，可安全可靠的穩(wěn)定工作 [15]。輸入 側(cè)串接限流電阻 ，將 采集 到的電壓信號 轉(zhuǎn) 換為以 mA 為單位的電流信號，二次側(cè)獲 得 一個相同的電流信號，經(jīng) 運放和處理 后，將該電流信號 轉(zhuǎn) 換為電壓信號，其 原理圖如圖 所示，輸入電壓 1u 在限流電阻 1R 的作用下，使一次側(cè) 產(chǎn) 生電流 1i ，初、次級的 匝 比為 1:1 ，所以 2i =1i ，經(jīng)采樣電阻 2R 后得到輸出電壓 2u 。 第 6章 電壓、電流互感器 控制器需要 采集 電壓和電流信號，所以 采用 電壓、電流互感器對信號 進行 測量，并將一次側(cè)數(shù)值較大的信號 轉(zhuǎn)換 為二次側(cè)數(shù)值較小的信號，輸送給微處理器，來實現(xiàn) 測量 、保護等功能。片內(nèi) Flash 存儲器可在線重新編程，從而使 AT89C51 功能 更完善 ，應用更加 靈 活， 在 控制系統(tǒng)中有著廣泛的應用前 景 ，其引 腳 封裝圖如圖 [13]。本文選用 Atmel 公司的 AT89C51 系列單片機作為 控 制單元的 CPU 。 綜上所述，智能控制部分主要 包 括以下幾個模塊：單片機控制模塊、數(shù)據(jù)采集模 塊 、人機交互模塊、通信模塊及電源模塊，如圖 所示。 自診斷功能 控制器可對斷路器的工作狀態(tài)進行自診斷，當系統(tǒng)出現(xiàn)如 E