【正文】 ，完全可以滿足本設(shè)計(jì)的要求。 AD736 使用方式非常多。 AD736 支持 DC和 AC 的檢測，取決于電容 Cc，實(shí)際使用未將 Cc 短路，只檢測 AC的電壓值，屏蔽了 DC 的電壓值， R、 D D2 都是用來保護(hù)芯片， R 用來限制電流， D1 和 D2是開關(guān)二極管，使 AD736 檢測電壓固定在 Vs 到 +Vs 之間，使芯片不至于燒毀。 皖西學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 圖 33 真有效值芯片 AD736接口電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路 由于 AT89C51 單片 機(jī)沒有內(nèi)置 A/D 轉(zhuǎn)換，所以需要外接 A/D 轉(zhuǎn)換芯片。 ADC0808 采樣分辨率為 8位、 8通道 的 A/D轉(zhuǎn)換 芯片 。 ADC0808 是 ADC0809 的簡化版，功能 相似，有如下特性： ? 8位分辨率， 8通道 ? 總的不可調(diào)誤差： ADC0808 為177。 1LSB ? 轉(zhuǎn)換時(shí)間：時(shí)鐘為 500kHz 時(shí)為 128us，時(shí)鐘為 640KHz 時(shí)為 100us ? 電源輸入： +5V ? 模擬電壓輸入： 0～ 5V ? 具有三態(tài)可控輸出的緩存器 在實(shí)際使用中， ADC0808 接法如下圖 34 所示。 圖 34 ADC0808結(jié)構(gòu)圖 單片機(jī)輸入輸出模塊 LCD 顯示 為了使智能斷路器更加人性化，更加直觀化，使用了 LCD 顯示屏，由 LED 液晶屏實(shí)時(shí)顯示采集到的電壓和電流等信息，并且若發(fā)生故障， LCD 將顯示故障類型。 斷路器通短控制 單片機(jī) IO口輸出的控制信號(hào)帶負(fù)載能力很弱，設(shè)計(jì)如圖 35接口電路。在單片機(jī)與繼電器線圈之間采用光耦增加帶負(fù)載能力，同時(shí)隔離電路以保護(hù)單片機(jī)，并以三極管控制線圈電路通斷。 單片機(jī)的 口輸出斷路器的通段控制信號(hào)，由于為了仿真更為直觀，直接在 口上接了一個(gè)非門帶一個(gè)發(fā)光二極管，通過二極管的亮滅表示斷路器的斷通。 通過該按鍵可手動(dòng)控制斷路器的通斷。 過電流保護(hù) 對于用電設(shè)備來說無論什么形式的過電流都是非常危險(xiǎn)的，因此本設(shè)計(jì)的斷路器采用智能化保護(hù)具有反限時(shí)特性，其保護(hù)特性曲線如圖 36所示。根據(jù)公式 瞬時(shí)過流斷路器動(dòng)作時(shí)間為 時(shí)，可靠系數(shù)取 ，對應(yīng)電流為大于 ；短延時(shí)過流斷路器動(dòng)作時(shí)間采用 ，可靠系數(shù)取 ，對應(yīng)電流為大于 6A；長延時(shí)過流主要用于負(fù)荷保護(hù)，動(dòng)作特性是反延時(shí)的，動(dòng)作時(shí)間一般在 1h 左右，為了仿真直觀取為 5s 到 10s，可靠系數(shù)取 ，對應(yīng)電流為大于 。由于電壓可以持續(xù)監(jiān)控，所 以電壓低于或高于設(shè)定值時(shí)，會(huì)切斷電路，當(dāng)電壓恢復(fù)正常范圍時(shí)，電路會(huì)接通，能夠繼續(xù)正常運(yùn)行，體現(xiàn)出智能化的特點(diǎn)。一路電源為自生電源，用速飽和鐵芯電流互感器從主電路感應(yīng)獲得電源。另一路電源為輔助電源，由外部提供，它不僅在主電源不能工作時(shí)提供電源，還可在斷路器斷開 (主電路停電 )的情況下，使智能脫扣器繼續(xù)工作，如參數(shù)整定、狀態(tài)顯示、通信。 圖 37 正負(fù) 5V電源 智能型低壓斷路器研究 14 串口通信 本設(shè)計(jì)使用的單片機(jī)只需要與上位機(jī)點(diǎn)對點(diǎn)通訊，所以采用 RS485 接口，兩線制半雙工網(wǎng)絡(luò)，單片機(jī) 接 RXD 與 TXD 口與上位機(jī)通訊。該電路使用 CD4019 四與或選譯門轉(zhuǎn)換信號(hào)，連接 MAX232 與MAX485 接口芯片。例如就在本例中對信號(hào)處理模塊的設(shè)計(jì)方案就體現(xiàn)了這一特點(diǎn)，既可以使用真有效值行片對信號(hào)進(jìn)行硬件處理，也可以借用單片機(jī)用快速傅里葉算法對信號(hào)進(jìn)行軟件處理。軟件設(shè)計(jì)有跡可循這里主要對其進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)，即程序設(shè)計(jì)，其主要內(nèi)容包括擬定總體的解 決方案、繪制程序流程圖、編寫程序以及測試修改。編寫主程序時(shí)，使用哪個(gè)模塊便調(diào)用哪個(gè)模塊，使得整個(gè)程序清晰明朗，便于修改和閱讀。而其中的主程序自上而下運(yùn)行，在完成初始化后進(jìn)入循環(huán)，顯示電 壓及故障檢測，等待中斷產(chǎn)生。 初始化程序 初始化是對程序運(yùn)行用到的寄存器初始狀態(tài)進(jìn)行設(shè)定，許多值并不需要一一設(shè)定，單片機(jī)可以自動(dòng)運(yùn)行設(shè)置，這里是對一些必要的值進(jìn)行初始化。實(shí)現(xiàn)該功能只需每 1us 取反一次即可，當(dāng)系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率為 12MHz時(shí)，使用定時(shí)器 T0處于工作方式 2，其最大定時(shí)時(shí)間為 256us，此時(shí)的計(jì)數(shù)值為 1，初值為 2561=255，在 C 語言的環(huán)境下，初始化如下： 智能型低壓斷路器研究 16 圖 41控制流程圖 初始化 確定采樣通道 通道 0 通道 1 啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換 啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換 讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) 電壓顯示 過壓判斷 欠壓判斷 過流判斷 過壓顯示 欠壓顯示 過流顯示 中斷產(chǎn)生 中斷處理 電流顯示 Y N Y N Y Y Y Y N N N N 切斷電路 皖西學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 TMOD=0x02。 TL0=0xff。 //IE是中斷允許寄存器 ，值為 10000010 表示允許 T0 溢出中斷 TR0=1。 void delay(unsigned int ms) //延時(shí)程序 { unsigned int i。i120。 } 串口初始化 單片機(jī)使用到串口時(shí)需要對串口進(jìn)行初始化，通過初始化決定串口的波特率和串口的工作方式，波特率的確定需要用到定時(shí)器 T1， T1 也需要類似于 T0 進(jìn)行初始化。在程序中使用的寄存器包括 TOMD、 TCON 和串口特殊功能寄存器SCON、 PCON。 TMOD=0x20。// SMOD 置 1 波特率計(jì)算公式如下： 波特率 =（ 2SMOD/32）初始化程序步驟如下所示： 1) 設(shè)置串口特殊功能寄存器 SCON 的控制字 2) 設(shè)置控制方式，向 TOMD 寫入控制字 3) 設(shè)置特殊功能寄存器 PCON 最高位 SMOD 的值 4) 向計(jì)數(shù)器中 TH1 和 TL1 中寫入初值 智能型低壓斷路器研究 18 5) 打開定時(shí)器 6) 打開總中斷，開串口中斷 圖 42 ADC0808工作時(shí)序 ADC0808 的初始化 當(dāng)時(shí)鐘周期為 CLK=500kHz 時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 TCONV=128us， A/D 轉(zhuǎn)換程序按照其工作時(shí)序進(jìn)行編寫，其初始化一目了然，詳細(xì)信息可以參考 ADC0808 的數(shù)據(jù)手冊，其具體的工作時(shí)序如圖 42所示。 //ADDB 和 ADDC 已接地，選擇通道 0 st=0。 st=0。 //等待轉(zhuǎn)換完畢的信號(hào)， eoc=1 是轉(zhuǎn)換完畢； oe=1。 //數(shù)據(jù)存入變量 oe=0。 //A/D 轉(zhuǎn)換得到的電壓 dy=(unsigned int)(temp*100+2)。 LCD 顯示子程序 本設(shè)計(jì)使用 LGM12641，是 128*64 的點(diǎn)陣液晶屏，其與單片機(jī)的接法可有數(shù)據(jù)手冊查得。 故障判斷子程序 在實(shí)際使用中輸電線路上的 總負(fù)載不是一成不變的，輸電線路的電壓電流也會(huì)不停變動(dòng)，尤其是大功率設(shè)備的接入和斷開的瞬間，輸電線路可能處于瞬時(shí)故障狀態(tài)，此時(shí)要求斷路器不能誤動(dòng)作，動(dòng)作要留有延遲。 故障判斷子程序就是基于采集的數(shù)據(jù)，進(jìn)行智能判斷故障類型并處理。本設(shè)計(jì)使用的中斷較多，外部中斷 0，定時(shí)器中斷 T0,串口中斷，其中外部中斷 0用作按鍵，定時(shí)器中斷 TO用來輸出 500KHz 時(shí)鐘脈沖，串口中斷響應(yīng)串口通訊，如圖 43 所示。 單片機(jī)程序使用 keil3 軟件進(jìn)行了調(diào)試，一些語法錯(cuò)誤，定義錯(cuò)誤都能夠檢查出來，得以修正，調(diào)試通過輸出 hex 文件供仿真使用。在實(shí)際使用中，發(fā)現(xiàn)了許多問題，比如 ADC0808 的時(shí)鐘與單片機(jī)取樣周期不吻合的問題，通過修改 ADC0808 的時(shí)鐘周期得以解決；比如 LCD 的顯示問題，由于需要顯示一些漢字，所以使用了取模軟件，本設(shè)計(jì)采用的 LCD 采用列行式逆向取模，按此取得16*16 的字模數(shù)組供單片機(jī)使用；還比如按鍵選擇問題，采用了中斷式按鍵，與查詢式按鍵相比能夠極大的提高響應(yīng) 速度。 智能型低壓斷路器研究 22 參考文獻(xiàn)： [1] 傅啟國 .低壓斷路器智能測控系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].電工電氣 ,2021,03:48. 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