【正文】 。圖中電容 C0 可以起到濾波的作用， 可 避免繼電器在直流電壓較低時發(fā)生抖動 ， 當 PA2 引腳輸出 高 電平時， 常閉觸點 KM2 和常開觸 點 KM 斷開，接觸器停止工作， 該電路簡單實用、運行可靠，適合所有采用交流接觸器的電力線路，節(jié)電效果明顯，同時還能延長交流接觸器的壽命。 表 21 交流接觸器的各種 動作 電壓 交流電 直流電 吸合 220V —— 維持 160V 90V 要實現(xiàn)接觸器交流吸合直流維持就必須有一個電壓的切換電路， 該切換電路如圖 23所示： 圖 23 電壓 切換 電路 廣西大學本科畢業(yè)論文 基于單片機的智能開關(guān)研制 5 當 單片機 PA1 引 腳輸出高 電平 ， PA2 引腳 輸出低電平 時， 常開觸點 KM1和 常閉觸點 KM2 都 閉合， 電源電壓直接加到接觸器繞組上，常開觸點 KM 閉合， 3秒鐘后 PA1 引腳和 PA2 引腳都 輸出 低電平 ， 常開觸點 KM1 斷開， 常 閉觸點 KM2 和 常開觸點 KM 繼續(xù)閉合，電源經(jīng)二極管整流繼續(xù)加到接觸器繞組上。 交流接觸器工作時，電磁系統(tǒng)消耗的有功功率中，鐵芯損耗和短路環(huán)損耗占絕大部分，而線圈銅損僅占 35%，改用交流 吸合 、直 流維持的運行方式后，鐵芯損耗和短路環(huán)損耗幾乎為零，只需很小維持電流，就足以使接觸器穩(wěn)定地處于閉合狀態(tài) ， 從而大 大節(jié)約了電能 ， 做到無聲運行，提高了可靠性。 5V 電源設(shè)計 該系統(tǒng)單片機和數(shù)字溫度傳感器 需 +5V 直流穩(wěn)壓電 源 ， 產(chǎn)生該電壓的電路原理圖如 圖 22 所示， 先利用變壓器對 220V 的交流電降壓，然后 把 變壓器次級輸出 9V 的交流電壓由整流橋作全波整流，經(jīng)電容濾波以及 穩(wěn)壓芯片7805 即可 得到所需的電壓。 智能開關(guān)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖 2－ 1 所示。 鍵盤用于修改和設(shè)定定值，電壓上下限、電流上限值等； LCD用于顯示定值及各種運行狀態(tài)。 廣西大學本科畢業(yè)論文 基于單片機的智能開關(guān)研制 3 第二章 智能開關(guān)硬件設(shè)計 智能開關(guān)硬件結(jié)構(gòu) 本 智能 開關(guān)是以 Atmega8 單片機作為中央控制單元， Atmega8 單片機在預先編制好的指令（即軟件程序）的驅(qū)動下，控制整個硬件電路工作，完成系統(tǒng)各項功能。而且采用微機控制實現(xiàn)智能化 管理 ， 可 提高電力系統(tǒng)的自動化水平。開關(guān)作為連接和信號檢測的重要元件在電力系統(tǒng)中使用十分廣泛，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量都有很大的影響。 近年來計算機技術(shù)及微電子器件在各方面中應用十分廣泛，在此基 礎(chǔ)上發(fā)展起來的智能儀器無論是在測量的準確度、靈敏度、可靠性、自動化程度、運用功能方面或在解決測量技術(shù)問題的深度及廣度方面都有了巨大的發(fā)展，在高準確度、高性能、多功能的儀器中已經(jīng)很少不采用微計算機的了。在開關(guān)中使用微機芯片控制技術(shù)和電力電子元器件，一方面可以減少其選擇開關(guān)數(shù)量，簡化硬件電路，很多功能依靠程序?qū)崿F(xiàn)。 智能開關(guān)研制的發(fā)展狀況 在我國， 對微機技術(shù)和電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用是在 70 年代末期開始的，由于繼電保護和勵磁的要求，這兩 項 技術(shù)一直發(fā)展十分迅速，應用范圍也越來越廣。 因此 ， 從某種程度上說，微機芯片的利用程度體現(xiàn)一個國家工業(yè)控制的自動化水平，所以開關(guān)也要實現(xiàn)微機控制。但是它也還是不能避免接插件表面的氧化。 目前使用的開關(guān)大多數(shù)采用拔插式結(jié)構(gòu)，在大電流工作的場合，接觸電阻是不容忽視的，一旦接觸不良，將造成插頭處壓降增大，發(fā)熱量增大，加速接插件表面的氧化，進而使接觸效果更差，這種惡性循環(huán)最終導致插頭處燒損。 電力工業(yè)的發(fā)展必須優(yōu)先于其他工業(yè)部門的發(fā)展 ，整個國民經(jīng)濟才能不斷前進。 最后還提出應用智能開關(guān)技術(shù)還有待進一步研究的問題。 通過軟件編程實現(xiàn)了對開關(guān)的智能控制 ，能夠采取相應的過流、欠壓、過熱、漏電等保護措施。 本文將介紹以 AVR 高性能 8 位單片機 Atmega8 為控制核心，傳感器和電力電子元件相結(jié)合的智能開關(guān) 的硬件組成及工作原理。廣西大學本科畢業(yè)論文 基于單片機的智能開關(guān)研制 I 摘 要 電力開關(guān)作為連接元件在電力電子系統(tǒng)中使用十分廣泛，傳統(tǒng)開關(guān)一般采用機械元件實現(xiàn)電路的分合，在操作過程中易產(chǎn)生電弧和沖擊電流。而智能開關(guān)是結(jié)合電力電子技術(shù)和微機技術(shù)的一種新型開關(guān)，能夠通過自動 檢測 ，實現(xiàn)電源 監(jiān)控和 系統(tǒng) 保護 的 功能。并且詳細介紹如何實現(xiàn)交流吸合直流維持，如何通過交流電壓和電流信號采集，計算出交流電壓和電流的有效值、電網(wǎng)頻率、周期、相位角、功率因數(shù)、視在功率、有功功率和無 功功率等全部的電力參數(shù)。 在本設(shè)計中，除了在子機上也設(shè)置了由鍵盤組合和液晶顯示模塊組成的人機交互接口以便在現(xiàn)場進行調(diào)試和參數(shù)的設(shè)定，還 配有 RS485 通信接口，可與上位計算機機通信，實現(xiàn)電源的集中監(jiān)控、集中管理。 關(guān)鍵詞 ： 智能開關(guān) 單片機 傳感器 廣西大學本科畢業(yè)論文 基于單片機的智能開關(guān)研制 II Inventing Intelligence Switch Base on Singlechip Microputer Abstract Switching power as connectivity ponents in power electronic systems used very widely, Switches generally use the traditional mechanical ponents to achieve the division circuit, in the course of operating easily arc and hit Current. Intelligent Switch bines the power electronics and puter technology as a new type of switch, through automatic detection, Implementation Supervisory and system protection functions. This article introduces a highperformance 8 AVR microcontroller Atmega8 to control the core, sensors and power electronics ponents bining the intelligent switch hardware and operating principle. And how detailed pullAC DC maintained through the AC voltage and current signals collection, calculated AC voltage and current RMS, power frequency, periodicity, phase angle, power factor, apparent power, active and reactive power of the electricity and all other parameters. Through software programming of the smart switch control to take corresponding flow, undervoltage, overheating, leakage protection measures. In this design, the submachine is provided by a bination which consisting of keyboard and LCD module for debugging and setting parameter at the scene. In addition, there is a RS485 munication interface ,so we can use the puter to centralized management and monitoring the power by this system . At last ,this text list some problem which the intelligent application switching technology still requires further study. Keywords : intelligent switches, singlechip microputer, sensors 廣西大學本科畢業(yè)論文 基于單片機的智能開關(guān)研制 III 目 錄 第一章 緒論 ..................................................... 1 智能開關(guān)研制的目的和意義 ................................ 1 智能開關(guān)研制的發(fā)展狀況 .................................. 1 第二章 智能開關(guān)硬件設(shè)計 ......................................... 3 智能開關(guān)硬件結(jié)構(gòu) ........................................ 3 5V 電源設(shè)計 .............................................. 3 交流吸合直流維持 ........................................ 4 電壓、電流的采集 ........................................ 5 采樣信號保持 ............................................ 9 三相電壓不平衡判斷 ..................................... 10 電網(wǎng)參數(shù)的測量 ......................................... 11 溫度測量 ............................................... 14 過電壓保護 ............................................. 15 漏電保護 .............................................. 16 第三章 人機交互接口設(shè)計 ........................................ 17 鍵盤的設(shè)計 ............................................. 17 LCD 顯示 ................................................ 18 第四章 數(shù)據(jù)通信設(shè)計 ............................................ 20 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的硬件設(shè)計 ................................. 20 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的軟件設(shè)計 ................................. 22 數(shù)據(jù)通信中的差錯控制技術(shù) ............................... 28 RS485 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的維護 ............................... 29 第五章 軟件設(shè)計 ................................................ 31 軟件程序的組成 ......................................... 31 軟件程序設(shè)計 ........................................... 32 抗干擾 ................................................. 34 第六章 常用器件介紹 ............................................ 38 ATmega8 的體系結(jié)構(gòu)與主要性能特點 ........................ 38 廣西大學本科畢業(yè)論文 基于單片機的智能開關(guān)研制 IV DVDI001 型臥式穿芯小型精密交流電壓電流互感器 ........... 39 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 介紹 ............................. 41 第七章 結(jié)論 .................................