基于单片机的交流电机保护器设计与实现

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1、沈阳工学院毕业设计题目：基于单片机的交流电机保护器设计与实现院系：信息与控制学院专业：测控技术与仪器班级学号：学生姓名：李凯旋指导教师：周璐成绩：年月日I目录1方案设计11.1设计任务要求11.2硬件方案设计11.3软件的方案设计21.4主要设计的实现原理22硬件的设计32.1单片机的简介32.2STC12C5A60S2单片机的介绍32.2.1主要特性32.2.2引脚功能32.2.3中断系统介绍42.2.4 定时/计数功能介绍52.3显示电路的介绍52.4按键部分设计的介绍72.5电流检测额度介绍82.6零序负序电流检测电路图92.7温度检测

2、电路图93软件部分设计113.1主程序设计流程图流程113.2按键程序设计133.3电流检测函数流程图153.4电压检测函数流程图153.5温度提取子程序163.6判断执行流程图18参考文献19附录A系统原理图20附录B程序代码21附录C实物照片31I沈阳工学院本科毕业设计1方案设计1.1设计任务要求本设计的硬件系统以STCl2C5A60S2单片机为核心，并配以外围电路构成。考虑到电动机智能保护器的应用环境及可靠性要求，在具体的电路设计和芯片选型方面充分考虑了该保护器的实际需要及抗干扰性能[1]。1.2硬件方案设计硬件设计是根本，以整个系统的

3、硬件而言，设计不仅直接影响到系统本身的硬件特性的质量，同时也为软件系统的设计和实现有很大的影响，所以设计时要考虑不仅在硬件电路装置系统的功能要求，同时也考虑到使系统更加简单的软件实现方便的设计。对于电机对保护本设计要做出如下几点：⑴短路保护，该功能需要单片机检测三路相线上是否有某一路或者三路电流都过大，则证明有一路信号被短路。⑵堵转保护，当电机堵转时，回路中三个相线的电流为，总电压除以电动机线圈的内阻，此时三相线上的电流都很大。⑶过热保护，电动机在转动时，如果出现某个地方由于摩擦或者内部导磁率下降，就会导致电动机过热，所以需要对电动机的机身进

4、行温度检测。⑷负序电流，电源电压不对称、断相、逆相等故障均会引起负序电流，这将会在绕组上产生大量热量，使电动机严重发热，产生不对称故障。⑸零序电流保护，当三相电的三相电流不平衡时，出现零序电流，需要检测该信号，并加以保护。⑹过压、低压保护，由于电动机为电磁动力器件，如果电压过高，转速就会增加，会损坏电动机，过低会使转速过低，电动机发热量升高，所以需要对输入电动机的电压进行检测。根据设计要求的分析，此次设计中我们将STC12C5A60S2作为此次设计的主控芯片，采用LCD5110作为我们的现实模块。按键采用行列扫描式按键。温度传感器型号为DS1

5、8B20。报警器是蜂鸣器。电流检测需要三套检测传感器设备。32沈阳工学院本科毕业设计1.3软件的方案设计对于编译软件则使用KeilC51软件。KeilC51软件为目前相当流行的51系列单片机开发软件，它是一个基于32位Windows环境的应用程序，支持C语言和汇编语言编程。Keil是目前最好的51单片机开发应用软件[2]。1.4主要设计的实现原理⑴三相线的电流检测，该部分可以用来分别判断短路、堵转检测。⑵零负序检测，需要用到专用的传感器来检测。⑶电压检测，可以用来作为低电压与过电压保护。⑷温度检测，用来检测电动机是否过热做保护。其系统设计框图

6、如图1.1所示。单片机按键输入显示输出晶振电路电流检测输入报警复位电路外部继电器电压检测输入图1.1硬件部分框图32沈阳工学院本科毕业设计2硬件的设计2.1单片机的简介单片机是把一个计算机系统集成到一块芯片上，它是采用大规模集成电路技术把中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、各种I/O口和中断系统、定时器等功能集成到一个芯片上构成的一个简小而完善的微型计算计系统。单片机已成为电子设计中使用最多最广泛的元件，它的体积小、低电压、低功耗、可靠性高、处理功能强、控制功能强、环境适应能力强、使用方便等优点，主要在仪器仪表、家用电器和玩

7、具、智能测量设备、航空航天等领域被广泛应用[3]。2.2STC12C5A60S2单片机的介绍本设计的硬件系统以STCl2C5A60S2单片机为核心，并配以外围电路构成。在众多MC51系列的单片机中，国内的STC公司的1T系列增强型单片机，更具有竞争力，因为它不但和传统的8051指令、管脚都完全兼容，而且片内具有的大容量程序存储器是FLASH工艺的。2.2.1主要特性40个引脚，内部60K字节的Flash片内程序存储器，E2R的4K字节，数据可以存储1024个字节的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）端口，5个中断优

8、先级，两个层中断嵌套，3个16位可编程定时计数器，两个全双工串行通信口，看门狗电路，片内时钟振荡器，速度是传统的51单片机微控制器8到12倍。2.2.2引脚功能各引