【正文】 u F4 7 0 u FL M 7 8 0 5L M 7 9 0 5+ 5 V 5 V 圖 49 +5V 電源設(shè)計 LM7805 和 LM7905 雖然片子本身功耗比開關(guān)電源功耗大，但是輸出電壓波形比開關(guān)電源輸出電壓紋波小，而且 LM7805和 LM7905均可以穩(wěn)定輸出 1A電流。由于繼電器對于其電源的要求不高，出于節(jié)約成本的考慮，將 12V的交流電壓信號經(jīng)整流橋進(jìn)行全波整流之后通過電容進(jìn)行平波，然后直接作為＋ 12V和－ 12V的直流電源。 電源部分設(shè)計 我們采用多繞組變壓器，將 220V 的相電壓變換為 12V 的交流電壓信號，經(jīng)過全橋整流后變換為直流后為后續(xù)電源轉(zhuǎn)換電路供電。并聯(lián)上二極管后，即可將線圈的自感電動勢鉗位于二極管的正向?qū)妷?，硅管約 ，鍺管約 ，從而避免擊穿三基于單片機的漏電保護(hù)器的研究 25 極管等驅(qū)動元件。 5 0 02 0 K4 . 7 K2 N 2 2 2 2 AP C 8 1 7 1 2 V1 2 V12J P 1H E A D E R 2S S R 1D3N1 圖 48 動作執(zhí)行電路原理圖 Action to implement electric principle chart 二極管 D3主要是為了保護(hù)三極管 N1等驅(qū)動元器件。當(dāng)剩余電流動作條件滿足時， SSR0輸出高電平，經(jīng)光電隔離后使 C、 E兩點之間“導(dǎo)通”。 正常情況下， SSR1 輸出低電平，經(jīng)光電隔離后使 C、 E 兩點之間“斷開”。 PC817 在本設(shè)計中用于將單片機控制部分與后面的繼電器動作部分相隔離，提高系統(tǒng)的安全性。通過繼電器的分合，以達(dá)到操作接觸器或斷路器的跳閘或合閘作用。 JP2 代表繼電器控制信號輸入端。該部分的設(shè)計如圖 48所示。 基于單片機的漏電保護(hù)器的研究 24 控制執(zhí)行部分硬件設(shè)計 剩余電流保護(hù)器所實現(xiàn)的主要功能就是在剩余電流值超過當(dāng)前檔位的剩余電流動作值，并在相應(yīng)的延時時間到達(dá)后觸發(fā)繼電器分閘來控制故障線路的切除。 基于單片機的漏電保護(hù)器的研究 23 1234567891011121314151617181920 2122232425262827293031323334353637383940M C L R / V P P / T H VR A 0 / A N 0R A 1 / A N 1R A 2 / A N 2/ V R E F R A 3 / A N 3/ V R E F +R A 4 T 0 C K IR A 5 / A N 4/ S SR E 0/ R D / A N 5R E 1/ W R / A N 6R E 2/ C S / A N 7V S SVDDR D 0 / P S P 0R D 1 / P S P 1 R D 2 / P S P 2R D 3 / P S P 3R C 5 / S D 0R C 4 / S D I / S D AR C 6 / T X / C KR C 7 / R X / T XR D 5 / P S P 5R D 4 / P S P 4R D 6 / P S P 6R D 7 / P S P 7V S SVDDO S C 2/ C L K O U TR C 0 / T I O S 0/ T I C K 1R C 1 / T I O S 1/ C C P 2R C 2 / C C P 1R C 3 / S C K / S C LR B 0 / I N TRB1RB2R B 3 / P G MRB4RB5R B 6 / P G CR B 7 / P G DO S C 1/ C L K I NPIC16F877V S SVDDV E ERSRWED0D1D2D3D4D5D6D7L C DL M 0 20 L5VR 圖 47 PIC16F877液晶顯示電路原理圖 表 43 LM020L液晶顯示屏引腳功能圖 引腳號 符號 狀態(tài) 功能 1 VSS 電源地 2 VDD +5V 電源 3 VEE 對比度調(diào)整端 4 RS 輸入寄存器選擇端： 1— 數(shù)據(jù)寄存器； 0—指令寄存器 5 R/W 輸入 讀寫控制端： 1— 讀；0— 寫 6 E 輸入 使能端 714 D0D7 三 態(tài)數(shù)據(jù)總線 當(dāng) RS 和 R／ W 都為低電平時可以寫入指令或顯示的地址；當(dāng) RS 為高電平 、 R／ W 為低電平時，可以寫入要顯示的數(shù)據(jù)；當(dāng) RS 為低電平、 R／ W 為高電平時，可以讀出忙信號和地址計數(shù)器的值。采用 HITACHI公司生產(chǎn)的 LM020L液晶屏，可顯示一行 16個字符，并內(nèi)置 HD44780主控制 驅(qū)動電路。 液晶顯示部分硬件設(shè)計 圖形點陣液晶顯示模塊簡稱液晶顯示屏，由于具有顯示信息豐富、功耗低、體積小、壽命長、不產(chǎn)生電磁輻射污染等優(yōu)點而成為單片機系統(tǒng)中理想的顯示器件，并被廣泛應(yīng)用于單片機控制的智能儀器儀表、工業(yè)控制領(lǐng)域。如圖 46所示： 4 .7 K1 0 K1 0 K2 0 P F 2 0 P F1 2A7 4 H C 0 41 2A7 4 H C 0 4X T A L5VPIC16F877O S C 1O S C 21 0 0 K1 0 K 圖 46 PIC16F877 振蕩電路原理圖 圖 46所示的是典型的外部并行諧振振蕩電路，應(yīng)用晶體的基頻來設(shè)計。 M C L R4 7 K47R S E TVDDPIC16F877 圖 45 PIC16F877 復(fù)位電路原理圖 單片機振蕩電路設(shè)計 在標(biāo)準(zhǔn)晶體振蕩 XT、低功耗振蕩 LP和高速晶體振蕩 HS三種方式中， PIC芯片可以使基于單片機的漏電保護(hù)器的研究 22 用已集成在片內(nèi)的振蕩器，亦可使用由其他電路構(gòu)成的振蕩器電路。 低電平有效。 4） 電源欠壓復(fù)位：在上電延時之后，該電路再提供 1024 個時鐘周期的延遲，目的是讓振蕩電路有足夠的時間產(chǎn)生穩(wěn)定的時鐘信號。依據(jù)單片機在看門狗超時溢出之前所處的狀態(tài)是在睡眠還是在執(zhí)行程序，又可以將看門狗超時溢出分為兩種情況。單片機在執(zhí)行程序期間，只需在人工復(fù)位端 MCLR 加入一個低電平信號，就會令其復(fù)位。才會使單片機復(fù)位。當(dāng)某個按鍵電 位為低電位時，表示按鍵按下，此時進(jìn)行相應(yīng)的操作。 5) 動作執(zhí)行單元 動作執(zhí)行單元 需設(shè) 1個 I/O輸出控制端口 本次設(shè)計選擇 PIC16F877 單片機，引腳圖見圖 43： 1234567891011121314151617181920 2122232425262827293031323334353637383940M C L R / V P P / T H VR A 0 / A N 0R A 1 / A N 1R A 2 / A N 2 / V R E F R A 3 / A N 3 / V R E F +R A 4 T 0 C K IR A 5 / A N 4 / S SR E 0 / R D / A N 5R E 1 / W R / A N 6R E 2 / C S / A N 7V S SVDDR D 0 / P S P 0R D 1 / P S P 1 R D 2 / P S P 2R D 3 / P S P 3R C 5 / S D 0R C 4 / S D I/ S D AR C 6 / T X / C KR C 7 / R X / T XR D 5 / P S P 5R D 4 / P S P 4R D 6 / P S P 6R D 7 / P S P 7V S SVDDO S C 2 / C L K O U TR C 0 / T IO S 0 / T I C K 1R C 1 / T IO S 1 / C C P 2R C 2 / C C P 1R C 3 / S C K / S C LR B 0 / IN TRB1RB2R B 3 / P G MRB4RB5R B 6 / P G CR B 7 / P G DO S C 1 / C L K I NPIC16F877 圖 43 PIC16F877 的引腳圖 表 43 PIC16F877 引腳功能圖 引腳名稱 引腳號 引腳類型 引腳功能 OSC1 13 I 時鐘振蕩器輸入端，也是晶體連接端 OSC2 14 O 時鐘振蕩器輸出端，也是晶體連接端 基于單片機的漏電保護(hù)器的研究 20 MCLR 1 I/P 人工復(fù)位輸入端（低電平有效） /編程電壓輸入端 RA0RA5 27 I/O 端口 A是一個輸入 /輸出可編程的雙向 5線端口。 開關(guān)量和額定動作值及延時時間的對應(yīng)關(guān)系 如表 41，表 42 所示： 所以共需 4個開關(guān)輸入端口，由 4 個開關(guān)的狀態(tài)指示不同的設(shè)定值組合。 我們將上述四項分別由開關(guān) S1和開關(guān) S S S2的狀態(tài)控制。 a. 緩變動作電流值 :300mA、 500mA； b. 突變額定動作值 可設(shè)定為突變電流動作和突變電流不動作，當(dāng)突變電流動作時，有 ： 30mA、 50mA、 100mA； c. 額定動作延時時間 :分非延時和延 時兩種情況。 2) 相位同步電路 1個方波輸入端口為漏電電流采集和檢測提供周期。我們希望能夠選擇到的芯片具有最少的 I/O引腳，外圍，記憶存儲空間和速度 。 PIC16F877 單片機 I/O 腳分配 選擇 PIC微控制器芯片型號時要考慮到各個方面的因素，這些因素包括所需的 I/O引腳的數(shù)目，所需的外圍設(shè)備 (例如 A/D轉(zhuǎn)換模塊、 CCP模塊， USART 等 ) ， 記憶存儲空間的大小，控制器速度，芯片的實際尺寸 (封裝形式等 )[17]。 h. 開發(fā)方便。 f. PIC系列單片機的程序、堆棧、數(shù)據(jù)三者各自采用互相獨立的尋址（或地址編碼）空間，尋址空間設(shè)計簡潔。 基于單片機的漏電保護(hù)器的研究 18 e. 驅(qū)動能力強。 c. PIC 系列單片機只有 4 種尋址方式，而 MCS51 單片機則為 7 種尋址方 68HC05 單片機為 6種。 它具有以下優(yōu)點： a. 數(shù)據(jù)總線和指令總線分離的哈佛總線結(jié)構(gòu)。例如，美同 SCENIX 公司的 5X系列、臺灣 EMC公司的 EM78P系列、臺灣 MDT公司的 MDT系列等。而 Microchip 公司是一家專門致力于單片機開發(fā)、研制和生產(chǎn)的制造商，其產(chǎn)品設(shè)計起點高，技術(shù)領(lǐng)先，性能優(yōu)越，獨樹一幟。對于單片機的初學(xué)者來說，若選擇 PIC單片機作為攻入單片機王國的“突破口”，將是一條最輕松的捷徑，定會取得事半功倍的功效。 PIC 系列單片機的硬件系統(tǒng)設(shè) 計簡潔，指令系統(tǒng)設(shè)計精煉。微控制技術(shù)標(biāo)志著一種全新概念，隨著單片機應(yīng)用的推廣普及，微控制技術(shù)必將不斷發(fā)展和日趨完善，而單片機的應(yīng)用則必將更加深人、更加 廣 泛。從前，必須由模擬電路或數(shù)字 電路實現(xiàn)的大部分控制功能，現(xiàn)在已能使用單片機通過軟件方法實現(xiàn)了。 10） 軍用電子 各種導(dǎo)彈和魚雷的精確制導(dǎo)控制、智能武器、雷達(dá)系統(tǒng)、電子戰(zhàn) 飛機 等。 基于單片機的漏電保護(hù)器的研究 17 8） 儀器儀表 用于醫(yī)療、化工、電子、計量等領(lǐng)域的各種智能儀器儀表。 6） 商用電子 自動售貨機、自動柜員機、電子收款機、電子砰、智能卡、 IC卡讀寫器。 4） 辦公自動化 復(fù)印機、智能打字機、傳真機、個人數(shù)字助理 PDA等。 2） 家用電器 遙控電視機、錄像機、攝像機、 VCD、 CD、衛(wèi)星電視接收機、音響音調(diào)控制器、卡拉 OK 點唱機、數(shù)字照相機、全自動洗衣機、冰箱、空調(diào)、洗碗機、微波爐、熱水器、萬年歷、智能充電器、各種報警器、電卡電度表等。一時難以律述，這里僅列舉一些典型的應(yīng)用領(lǐng)域或場合供讀者參考 [15]。 單片機接口電路設(shè)計 PIC 單片機