【正文】 ]D16：[,] D17D18:[,] D19:[,]JP1：[SPI,IDC10] JP2:[JTAG,IDC10] JP3:[COMM,TEL4]JP4：[,SIP5] JP5:[,SIP154] JP6:[,SIP156] JP7:[,SIP4]JP8[,SIP3]K1K3：[,SRSB12] L1:[10uH,] Q1Q3:[PNP,9014]R1R26：[,0805] R27:[1K,0805] R28:[,0805]R29：[,] RP1:[46K,RES5]S1S8：[,BUT] S9:[,DIP4] U1:[ATMEGA16L,DIP40]U2：[] U3:[CH447,PDIP24]U4U6：[,DIP4] 本章小結(jié) 本章主要介紹了硬件部分的設(shè)計(jì)，在硬件電路設(shè)計(jì)中我們需要處理好控制系統(tǒng)，輸入輸出接口，繼電器驅(qū)動(dòng)，鍵盤顯示以及抗干擾等一些設(shè)計(jì)。在這一部分的設(shè)計(jì)中真正讓我體會(huì)到實(shí)踐的樂趣。全局分三層：第一層是基礎(chǔ)功能模塊層；第二層是中斷層，它包括定時(shí)中斷和外部中斷；第三層是保護(hù)算法。模塊化使得程序在功能實(shí)現(xiàn)上簡(jiǎn)單明了。具體方案如下：(1)首先進(jìn)行程序初始化，包括ATmega16設(shè)置、數(shù)碼管設(shè)置、從EEPROM中讀初始值：額定電流、啟動(dòng)時(shí)間和保護(hù)時(shí)間。通過多次采樣、排序、求平均值，采用平均值濾波，提高系統(tǒng)高干擾性能。首先根據(jù)讀取的A/D值計(jì)算對(duì)應(yīng)的電流值，然后進(jìn)行誤差修正，一方面通過比較確定最大電流值和最小電流值，然后分別放入顯示單元；另一方面通過誤差修正值進(jìn)行各種保護(hù)判斷：若三相輸入電流中任一相結(jié)果為零，則斷相成立，立即啟動(dòng)保護(hù)；三相輸入電流中最高相與最低相差值大于33%額定電流時(shí)，三相不平衡成立，立即啟動(dòng)保護(hù)；在正常運(yùn)行狀態(tài)下，過電流反時(shí)限保護(hù)動(dòng)作。本設(shè)計(jì)我所選用的是C語言，隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，程序空間和數(shù)據(jù)空間都在增大，代碼空間和程序效率不如以前重要了，匯編的優(yōu)勢(shì)不如以前，往往使得程序冗長(zhǎng)，而C語言卻在很多方面體現(xiàn)期優(yōu)勢(shì)（1）開發(fā)迅速，無需記住大量的匯編指令。（3）便于合作開發(fā)，可以把系統(tǒng)分成幾個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)之間很少聯(lián)系。我所采用的編譯器是AVRGCC，它不是一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境，僅僅是一個(gè)C編譯器，與其他編譯器相比，AVRGCC有一個(gè)很突出的優(yōu)勢(shì)——是完全自由軟件。AVRGCC像其他GNU編譯器一樣，用UNIX風(fēng)格的Make程序來構(gòu)建（Build）工程。對(duì)于多數(shù)人這個(gè)還是有些難度的，不過現(xiàn)在可以使用AVR Studio直接建立AVR的GCC工程。AVR Studio可以在ATMEL公司的官方網(wǎng)站上免費(fèi)得到。主程序的流程圖如圖41所示： 圖41 主程序流程圖 基礎(chǔ)功能模塊(1) 數(shù)字濾波模塊數(shù)字濾波功能塊主要是將采樣得到的信號(hào)進(jìn)行濾波，濾除紋波和外界的部分干擾。在50個(gè)數(shù)據(jù)中去掉前后9個(gè)，得到六組32個(gè)數(shù)據(jù)，再對(duì)每組進(jìn)行求和求平均，得到六個(gè)平均值（avg1Ua avg1Ub avg1Uc avg1Ia avg1Ib avg1Ic）。該模塊是進(jìn)行直流采樣的關(guān)鍵部分，也是最可能產(chǎn)生誤差的地方?？焖倥判蜃映绦蛭也捎昧薈語言中比較經(jīng)典的冒泡算法，分別對(duì)六組32個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行從小到大排序。 unsigned int temp。j=n。i=nj2。a[i]=a[i+1]。} } } }數(shù)字濾波部分程序的流程圖如圖42所示：（程序見附件）圖42 數(shù)字濾波程序流程圖 (2) A/D轉(zhuǎn)換模塊由于ATmega16內(nèi)集成一個(gè)逐次比較型ADC，它與PORT C端口用一個(gè)8路的模擬開關(guān)連接。在查詢方式中，ADC按單次轉(zhuǎn)換模式工作，每次轉(zhuǎn)換均由置位ADC觸發(fā)，ADC工作于中斷方式時(shí)，ADC按自由模式工作，自第一次置位ADSC開始，ADC就連續(xù)不斷地進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)更新。圖43 A/D轉(zhuǎn)換流程圖 (3) 顯示模塊 數(shù)碼管的顯示分動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種方式。本設(shè)計(jì)采用了動(dòng)態(tài)顯示，運(yùn)用CH447芯片進(jìn)行讀寫顯示。程序分LED顯示和指示燈顯示，前者包含百位、十位、個(gè)位、分位和小數(shù)點(diǎn)的顯示。本設(shè)計(jì)中我采用了四個(gè)數(shù)碼管和九個(gè)指示燈，其相關(guān)功能定義如下：D19：電源顯示燈D3：設(shè)置燈D4：保護(hù)動(dòng)作顯示燈D5：?jiǎn)?dòng)顯示燈D6：電流顯示燈D7：電壓顯示燈D8：C相顯示燈 D9：B相顯示燈 D10：A相顯示燈顯示部分相關(guān)程序見附件 (4) 鍵盤功能模塊鍵盤功能模塊是本課題的重點(diǎn)難點(diǎn)，也是人機(jī)界面體現(xiàn)個(gè)性和創(chuàng)新的一個(gè)模塊。流程圖如圖45所示（程序見附件）圖45 設(shè)置鍵功能流程圖具體操作過程如下按下“設(shè)置”鍵依次切換電壓、電流、啟動(dòng)時(shí)間，對(duì)應(yīng)發(fā)光二極管閃爍。表明進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)。對(duì)應(yīng)的位選中時(shí)閃爍?！羟袚Q鍵功能圖46 切換鍵功能流程圖在設(shè)置狀態(tài)下，設(shè)置燈亮，按下“切換”鍵可以在電壓、電流、啟動(dòng)時(shí)間以及個(gè)位、十位、百位間切換。對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管會(huì)點(diǎn)亮指示。完整的中斷處理過程包括中斷請(qǐng)求，中斷響應(yīng)，中斷處理和中斷返回。 保護(hù)算法保護(hù)算法是本課題的難點(diǎn)，也是軟件設(shè)計(jì)的最高層，前面所有的低層程序都是為它服務(wù)的。在此過程中啟動(dòng)器同時(shí)要對(duì)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)。如果啟動(dòng)過程中電機(jī)達(dá)不到啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩就會(huì)發(fā)生堵轉(zhuǎn)。包括：過電流，過電壓，斷相，三相不平衡，堵轉(zhuǎn)保護(hù)。此時(shí)系統(tǒng)應(yīng)迅速動(dòng)作。◆三相不平衡三相不平衡：三相輸入電流中最高相與最低相差值大于33%額定電流時(shí)，系統(tǒng)立即保護(hù)動(dòng)作。 圖48判斷：計(jì)算 PABC=PMAX/I0 1，判斷是否啟動(dòng)電流2, 若 PABC則 TP9=0(不保護(hù))GOTO ENG3, 若 ≤PABC 則 若TP9=0, 則TP9=1,T =( TIME(1)+TIME(2) )/2否則 GOTO ENG4,若 ≤PABC 則 若TP9=0, 則TP9=1,T=( TIME(2)+TIME(3) )/2 否則 GOTO ENG 5, 若 ≤PABC 則 若TP9=0, 則TP9=1,T=( TIME(4)+TIME(5) )/2否則 GOTO ENG6, 若 ≤PABC 則 若TP9=0, 則TP9=1,T=( TIME(5)+TIME(6) )/2否則 GOTO ENG8, 若 ≤PABC 則 若TP9=0，則TP9=1,T=( TIME(6)+TIME(7) )/2否則 GOTO ENGEND注：TIME(1)～TIME(7)查表所得第五章 總結(jié)與展望 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是基于AVR單片機(jī)智能啟動(dòng)器的設(shè)計(jì)，要求實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的智能啟動(dòng)和啟動(dòng)過程的各種保護(hù)，包括控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)碼管顯示設(shè)計(jì)、繼電器電路設(shè)計(jì)和相關(guān)軟件的編寫。實(shí)現(xiàn)低成本多功能的經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品。也讓我領(lǐng)悟到理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性，通過不斷的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，不斷的對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析與改進(jìn)，順利完成了本次設(shè)計(jì)。 工作展望本文設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器以低功耗8位RISC結(jié)構(gòu)的ATmega16為核心，并以CH447L為顯示和鍵盤驅(qū)動(dòng)。還可進(jìn)行保護(hù)參數(shù)的方便設(shè)定和顯示功能。隨著科技的不斷提高，檢測(cè)元件地高度靈敏化。當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，繼電器和交流接觸器觸點(diǎn)的動(dòng)作對(duì)控制系統(tǒng)的5V電源有很大干擾。經(jīng)測(cè)試，系統(tǒng)如果不加抗干擾措施，在繼電器和交流接觸器觸點(diǎn)動(dòng)作時(shí)，會(huì)使5V電源上產(chǎn)生正負(fù)30V的瞬時(shí)噪聲。要解決干擾現(xiàn)象，需在控制系統(tǒng)和負(fù)載兩方面增加抗干擾措施。在控制系統(tǒng)的200V交流輸入線路上，串接一個(gè)磁環(huán)以減小導(dǎo)線的傳導(dǎo)干擾。本系統(tǒng)負(fù)載端通過控制繼電器控制交流接觸器的線圈，由交流接觸器控制電機(jī)。滅弧器具體接線方法為：控制繼電器的觸點(diǎn)端即交流接觸器的線圈兩端并聯(lián)單相滅弧器。另外在驅(qū)動(dòng)部分，為保護(hù)光藕，應(yīng)該在三極管和光藕之間加一電阻，以免三極管擊穿后，電流過大，將光藕燒壞。 Charles Weir著，內(nèi)存受限系統(tǒng)之軟件開發(fā)之候捷、王飛、羅偉譯，華中科技大學(xué)出版社，200310．嚴(yán)蔚敏、吳偉民著，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（C語言版），清華大學(xué)出版社11．佟長(zhǎng)福著，AVR單片機(jī)GCC程序設(shè)計(jì)，北京航空航天大學(xué)出版社，200612．張軍著，AVR單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)，中國電力出版社，200513．李寧，陳桂編著，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，高等教育出版社，200414．劉啟新，張麗華，祁增慧編著，中國電力出版社，2005致謝這次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利完成,我要感謝我們的指導(dǎo)老師劉坤老師。劉老師親切待人，對(duì)學(xué)生關(guān)懷備至，在工作上精益求精，啟發(fā)學(xué)生開拓視野，強(qiáng)調(diào)科研與實(shí)踐相結(jié)合，鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)以致用，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，其開明的學(xué)術(shù)思想、求實(shí)的科研作風(fēng)和對(duì)科學(xué)研究及發(fā)展趨勢(shì)的深刻認(rèn)識(shí)給我以極大的影響、啟發(fā)和熏陶，并激勵(lì)我在今后的工作和學(xué)習(xí)中更加努力。在此，忠心的感謝畢業(yè)設(shè)計(jì)的同組同學(xué)這幾個(gè)月來陪伴我一起度過，感激李昂同學(xué)在我遇到困難時(shí)給我的鼓勵(lì)和幫助，他學(xué)以致用的治學(xué)態(tài)度，孜孜不倦地科研精神給我很大的啟迪。在論文完成之際我要感謝四年求學(xué)期間給予我關(guān)心和幫助的所有老師，感謝他們對(duì)我四年來孜孜不倦的教誨以及對(duì)我學(xué)習(xí)和工作上的幫助，讓我在學(xué)業(yè)上有長(zhǎng)足進(jìn)步的同時(shí)體會(huì)到人生的價(jià)值和意義。最后，謹(jǐn)向百忙之中審閱論文和參加答辯的每一位老師表示由衷的謝意！附件材料45