基于單片機(jī)的漏電報(bào)警器的設(shè)計(jì)

1、機(jī)電與車輛工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)機(jī)電與車輛工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目： 基于單片機(jī)的漏電報(bào)警器的設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 2008 級(jí)（1）班 姓 名： 孫學(xué)斌 學(xué) 號(hào)： 1609080119 指導(dǎo)教師： 國 海 日 期： 2012 年 5 月 30 日 1基于單片機(jī)的漏電報(bào)警器的設(shè)計(jì)摘摘 要要:漏電報(bào)警器是早期探測(cè)電氣火災(zāi)、將電氣火災(zāi)遏制在萌芽狀態(tài)的重要設(shè)備，能對(duì)用戶用電過程進(jìn)行全程監(jiān)控和保護(hù),提醒人們及早發(fā)現(xiàn)和消除電氣火災(zāi)的隱患,從而保障人身和財(cái)產(chǎn)的安全。本論文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于微處理器 pic16f877a 的漏電報(bào)警器。此漏電報(bào)警器能準(zhǔn)確監(jiān)控電氣線路的短路、漏電、過載、過壓

2、、欠壓等故障和異常狀態(tài),能切斷漏電線路上的電源,儲(chǔ)存各種故障和操作試驗(yàn)記錄,同時(shí)還具有來電報(bào)警、聲光報(bào)警的功能。同時(shí),系統(tǒng)還可與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng),切斷非消防電源。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：漏電報(bào)警器；單片機(jī)；pic16f877a； 遠(yuǎn)程監(jiān)控2目目 錄錄引言.31 概況及現(xiàn)狀分析.31.1 國外研究概況.31.2 國內(nèi)研究概況.32 漏電報(bào)警器總體設(shè)計(jì).42.1 漏電報(bào)警器的技術(shù)基礎(chǔ).42.1.1 漏電報(bào)警器的測(cè)量算法與分析.42.1.2 漏電報(bào)警器的保護(hù)算法與分析.52.2 漏電報(bào)警器總體設(shè)計(jì).62.2.1 總體設(shè)計(jì)構(gòu)思.62.2.2 主要功能設(shè)計(jì).73 漏電報(bào)警器硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).83.1 硬件設(shè)計(jì)原理.

3、83.2 pic16f877a 單元電路.83.2.1 微控制器芯片選型.83.2.2 pic16f877a 引腳功能設(shè)計(jì).83.2.3 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì).93.2.4 復(fù)位電路設(shè)計(jì).103.3 外圍設(shè)備接口電路設(shè)計(jì).103.3.1 人機(jī)交互電路設(shè)計(jì).103.3.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊設(shè)計(jì).124 漏電報(bào)警器軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).124.1 pic16f877a 漏電報(bào)警器軟件設(shè)計(jì).124.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊軟件設(shè)計(jì).144.3 用戶應(yīng)用程序設(shè)計(jì).144.3.1 a/d 采樣和數(shù)據(jù)處理任務(wù).144.3.2 功能保護(hù)任務(wù).154.3.3 系統(tǒng)自診斷任務(wù).185 總結(jié)與展望.205.1 總結(jié).205.2 展望.20

4、致謝.21參考文獻(xiàn).22附錄一：硬件原理圖.24附錄二：程序清單.253引言 隨著國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，大型民用建筑以及高層建筑日益增多，由于低壓配電系統(tǒng)中短路、過載、負(fù)載接觸不良、諧波干擾、漏電、接地故障、燈具和電熱器具引燃可燃物等原因，引發(fā)的電氣火災(zāi)逐年劇增，給國家經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大的損失。充分了解漏電火災(zāi)的危害性，加強(qiáng)對(duì)漏電火災(zāi)的技術(shù)防范措施，已成為當(dāng)前電氣防火工作的重要任務(wù)之一。目前，熟悉這一新型報(bào)警設(shè)備的設(shè)計(jì)、施工技術(shù)人員亦較少，實(shí)際工作中遇到的困惑也較多。本文按照國家現(xiàn)行漏電防火規(guī)范，對(duì)漏電報(bào)警器在低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析與研討。力求設(shè)計(jì)既滿足規(guī)范要求，又使系統(tǒng)簡捷合

5、理實(shí)用，逐步達(dá)到規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。并結(jié)合智能漏電繼電器的技術(shù)性能，使其在應(yīng)用中更加安全可靠，真正起到漏電防火的重要作用。因此，本課題研究具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值1。1 概況及現(xiàn)狀分析1.1 國外研究概況歐洲漏電報(bào)警器的發(fā)展以家用剩余電流斷路器為主，基本上都是電磁式剩余電流斷路器。歐洲不帶過電流保護(hù)的剩余電流斷路器近幾年的發(fā)展趨勢(shì)是把二極和四極分成兩個(gè)殼體，使二極剩余電流斷路器的體積大為減?。憾O寬度為 2 個(gè)模數(shù)（36mm） ，四極寬度為 4 個(gè)模數(shù)（72mm） 。代表性的產(chǎn)品有 siemens 公司的 5sm1、5sz3 系列；abb 公司的 f360、f370 系列，fg 公司的 nfi

6、n 系列等，其最大額定電流為 63a，采用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌式安裝方式，接線端子提供接線柱式接線和壓板式接線兩種方式，適用于安裝在配電箱中，可直接用標(biāo)準(zhǔn)母線排與其他電器連接。 帶過電流保護(hù)的剩余電流斷路器近幾年的發(fā)展趨勢(shì)，由小型斷路器（mcb）和剩余電流動(dòng)作保護(hù)附件組裝成剩余電流動(dòng)作斷路器，組裝方便靈活，尺寸模數(shù)化，標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝方式，便于在配電箱內(nèi)安裝使用。代表性產(chǎn)品有 siemens 公司的 5su 系列，abb 公司的 ds250s，fg 公司 fl7 系列，施耐德公司 vigi c60，vigi nc100 系列等。 由低壓塑殼斷路器派生的剩余電流斷路器，日本發(fā)展較快，以富士電機(jī)公司和三菱電機(jī)公為

7、代表，均為電子式剩余電流斷路器，其產(chǎn)品在世界上處于領(lǐng)先地位。1.2 國內(nèi)研究概況 我國漏電報(bào)警器的生產(chǎn)和應(yīng)用起步較晚，但經(jīng)過 80 年代和 90 年代的自行研制、開發(fā)，引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，取得了較大的進(jìn)展，已經(jīng)形成一定規(guī)模的生產(chǎn)能力。據(jù)不完全的統(tǒng)計(jì)，1998 年全國剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的年銷售量（包括出口）已超過 1200 萬臺(tái)。其中，剩余電流斷路器占 57，剩余電流保護(hù)插頭占 25，其余為剩余電流保護(hù)繼電器、剩余電流保護(hù)插座等。 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置的安裝和4運(yùn)行中的要求，國內(nèi)公司開始研制防火漏電報(bào)警系統(tǒng)及報(bào)警器，如福瑞特國際電氣的“小武松” 、金萊特電子公司的防火漏電報(bào)警器（dh-

8、a） 、煜卓電子的智能防火漏電報(bào)警開關(guān)等2。2 漏電報(bào)警器總體設(shè)計(jì)2.1 漏電報(bào)警器的技術(shù)基礎(chǔ)2.1.1 漏電報(bào)警器的測(cè)量算法與分析漏電報(bào)警器的測(cè)量算法與分析1.電流、電壓及功率的測(cè)量測(cè)量部分主要完成電網(wǎng)參數(shù)的測(cè)量，包括直接測(cè)量電流、電壓、頻率和間接測(cè)量有功功率、無功功率、功率因數(shù)等。對(duì)電網(wǎng)信號(hào)的檢測(cè)采用交流采樣的方法獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，每個(gè)周期采樣 32 個(gè)樣本點(diǎn)，采樣頻率采用自適應(yīng)頻率方式。要想準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的質(zhì)量及實(shí)現(xiàn)可靠的保護(hù)功能，關(guān)鍵就是準(zhǔn)確地檢測(cè)出電網(wǎng)的電流、電壓及相應(yīng)的頻率等，因而對(duì)這些信號(hào)的數(shù)據(jù)處理算法尤為重要。測(cè)量電壓、電流的方法采用均方根法。根據(jù)周期性連續(xù)函數(shù)有效值的定義，任意周

9、期函數(shù) f (x)的有效值： （2.1） tdxxtf01式中，t 為函數(shù) f (x)的周期。中央處理器根據(jù)被測(cè)量的采樣值進(jìn)行計(jì)算，故對(duì)電量基本參數(shù)基于直接采樣點(diǎn)算法如下：電壓有效值： （2.2） nnnunu121電流有效值： （2.3） nnnini121有功功率： （2.4） nnninunp11視在功率： （2.5）uis 無功功率： （2.6）22psq功率因數(shù)：5 （2.7）spcos式中： u (n)， i (n)為第 n 點(diǎn)的電壓、電流采樣值；n 為一個(gè)周期的采樣點(diǎn)數(shù)。在實(shí)際的實(shí)時(shí)控制中，如果直接按照上述公式計(jì)算電壓、電流，需要大量的循環(huán)運(yùn)算，不能滿足實(shí)時(shí)控制的要求。事實(shí)上，只

10、要根據(jù)實(shí)際采樣數(shù)據(jù)的格式，可以避免多余的循環(huán)運(yùn)算。每一路在每個(gè)周期中采樣 32 點(diǎn)，即 n = 32。當(dāng)一個(gè)周期結(jié)束后，下一個(gè)周期的起始點(diǎn)將上一個(gè)周期的第一點(diǎn)覆蓋，如此類推。每一個(gè)周期有113232bit 的數(shù)據(jù)流量。每一次采樣只覆蓋緩沖區(qū)中的一個(gè)數(shù)據(jù)，其他 n-1 個(gè)數(shù)據(jù)沒有變化，因此采用滑動(dòng)窗口法，可以方便快速地進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)也可防止隨機(jī)干擾對(duì)整個(gè)采樣值的影響?；瑒?dòng)窗口法的基本思路如下：設(shè)當(dāng)前采樣點(diǎn)的值為 uk0和 ik0，相應(yīng)被更新的數(shù)據(jù)為 uk1和 ik1，則： （2.8）00110kkkkiuiuss （2.9）ss 0式中：s0為上次采樣計(jì)算結(jié)果，s 為本次采樣結(jié)果。這樣每次采樣都

11、可以得到最新的計(jì)算結(jié)果，而不用循環(huán)運(yùn)算，提高了數(shù)據(jù)處理的速度，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。2.1.2 漏電報(bào)警器的保護(hù)算法與分析漏電報(bào)警器的保護(hù)算法與分析1.電流保護(hù)功能保護(hù)算法是漏電報(bào)警器的核心部分，完成報(bào)警器的大部分功能，包括過電流保護(hù)、欠壓過壓保護(hù)以及漏電保護(hù)等功能。衡量各種算法的優(yōu)缺點(diǎn)、主要指標(biāo)有時(shí)候是互相矛盾的，因此應(yīng)根據(jù)保護(hù)功能、性能指標(biāo)（如精度、動(dòng)作時(shí)間等）和保護(hù)裝置硬件條件（如 cpu 的運(yùn)算速度、存儲(chǔ)器的容量等）的不同，采用不同的算法。電流保護(hù)是漏電報(bào)警器最重要的保護(hù)功能，系統(tǒng)具有過載長延時(shí)、短路短延時(shí)和短路瞬動(dòng)三段電流保護(hù)及漏電保護(hù)等特性。漏電報(bào)警器已廣泛應(yīng)用到多種領(lǐng)域，

12、有配電、有發(fā)電、有電動(dòng)機(jī)保護(hù)、有普通上下級(jí)配合等，而當(dāng)前市場(chǎng)上的產(chǎn)品過載保護(hù)一般只提供一種特性，針對(duì) 1.5 倍、2 倍或 6 倍有幾種時(shí)間值可選，這種特性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足以上多種場(chǎng)合的用戶要求。如，在電廠廠用漏電報(bào)警器直接帶大功率電動(dòng)機(jī)時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)過載保護(hù)跳閘。以上為設(shè)定參數(shù)不合理或無法進(jìn)行選擇性配合設(shè)定造成。當(dāng)前國外低壓漏電報(bào)警產(chǎn)品都采用了 iec255 標(biāo)準(zhǔn)的五種特性曲線，該五條特性曲線有5*16，共 80 級(jí)特性，完全包容了 gb14287-93 的要求，且針對(duì)性更強(qiáng)，選用更方便。五種曲線的表達(dá)式：（1）標(biāo)準(zhǔn)反時(shí)限: 102. 01nkt（2）快速反時(shí)限: 11nkt6（3）特

13、快反時(shí)限（一般用途）: 121nkt（4）特快反時(shí)限（馬達(dá)保護(hù)）: 15. 1log15. 122nnkte（5）高壓熔絲兼容: 14nkt其中：i 為實(shí)際故障電流，ir 長延時(shí)整定電流；k 為曲線速率。 2.欠壓/失壓保護(hù) 低壓配電線路由于出現(xiàn)短路故障等，會(huì)出現(xiàn)短暫時(shí)間內(nèi)線路中的電壓大幅度降低甚至消失的現(xiàn)象。為避免這種現(xiàn)象對(duì)線路和用電設(shè)備帶來的危害，在某些場(chǎng)合必須進(jìn)行低電壓保護(hù)。三個(gè)線電壓均小于低電壓保護(hù)設(shè)定值，并且線路處于閉合狀態(tài)時(shí)，低壓保護(hù)動(dòng)作。對(duì)漏電報(bào)警器欠壓、失壓保護(hù)的要求就是，在欠壓、失壓時(shí)能夠及時(shí)分?jǐn)嗑€路保護(hù)用電設(shè)備，在電壓高于欠壓整定值時(shí)系統(tǒng)能夠正常工作。2.2 漏電報(bào)警器總體

14、設(shè)計(jì)2.2.1 總體設(shè)計(jì)構(gòu)思總體設(shè)計(jì)構(gòu)思漏電報(bào)警器在供配電系統(tǒng)中的主要作用是對(duì)線路中的電流、電壓及負(fù)載等故障進(jìn)行保護(hù)，負(fù)責(zé)監(jiān)控終端電氣故障，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳遠(yuǎn)控和報(bào)警顯示功能。它通過檢測(cè)單元獲取主線路的電流、電壓信號(hào)，經(jīng)系統(tǒng)的邏輯控制單元依據(jù)一定的算法分析判斷后發(fā)出信號(hào)控制斷路器的動(dòng)作，斷路器的動(dòng)作與否及動(dòng)作時(shí)間取決于控制器的控制信號(hào)；它通過通信網(wǎng)絡(luò)，向上位機(jī)發(fā)送現(xiàn)場(chǎng)的各種運(yùn)行參數(shù)和工作狀態(tài)，同時(shí)接受上位機(jī)下傳的數(shù)據(jù)和命令，具有與電腦通訊的功能，可實(shí)現(xiàn)與用戶聯(lián)網(wǎng)，隨時(shí)可檢查各用戶安全用電情況、隨時(shí)可接通或分?jǐn)喔饔脩艄╇娋€路。漏電報(bào)警器的設(shè)計(jì)就是依據(jù)這一原理，其總體設(shè)計(jì)采用以高性能的單片機(jī)為核心，以與單

15、片機(jī)接口的外圍芯片為擴(kuò)展的設(shè)計(jì)思想。外圍芯片按功能模塊擴(kuò)展，由信號(hào)檢測(cè)、信號(hào)調(diào)理電路、斷路器（含電操機(jī)構(gòu)） 、通訊接口、遠(yuǎn)程監(jiān)控、執(zhí)行輸出元件等模塊組成10。7圖 2.1 總體設(shè)計(jì)框圖2.2.2 主要功能設(shè)計(jì)主要功能設(shè)計(jì)本系統(tǒng)集測(cè)量、保護(hù)、控制、通信等功能于一體，為此漏電報(bào)警器必須對(duì)電流、電壓等模擬量進(jìn)行采樣，采集開關(guān)量，并輸出各種控制和報(bào)警信號(hào)，同時(shí)還可以和上位機(jī)進(jìn)行通信，而且具有良好的人機(jī)交互功能。同時(shí)，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮增強(qiáng)其自身的抗干擾性能，以及電磁兼容問題。系統(tǒng)應(yīng)具有如下主要功能7：（1)測(cè)量與計(jì)量功能 系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)多種測(cè)量和顯示，包括三相電流、三相相電壓和線電壓、不平衡度、頻率、功率

16、因素、有功功率、無功功率、諧波分量等，以及萬年歷時(shí)鐘功能和主觸頭磨損程度及開關(guān)動(dòng)作次數(shù)指示，以滿足現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視和一般測(cè)量的要求。（2)保護(hù)功能系統(tǒng)除具有原有過載、短路、單相接地等故障保護(hù)外，還應(yīng)具有斷相或不平衡保護(hù)、接地保護(hù)、漏電保護(hù)和負(fù)載監(jiān)控、溫度檢測(cè)、預(yù)報(bào)警等功能。（3)故障歷史記錄及自診斷功能故障發(fā)生后，可記錄故障發(fā)生的具體時(shí)間，同時(shí)把故障發(fā)生時(shí)各種數(shù)據(jù)和信息均保存起來，以便于進(jìn)行事后分析定性，盡快查出故障原因，減少線路維修時(shí)間。當(dāng)控制器發(fā)生自檢故障時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并在頁面顯示何種故障（如控制器超溫運(yùn)行，讀寫 eeprom 故障等） 。（4)熱記憶功能反復(fù)過載可能引起導(dǎo)體發(fā)熱，控制器因過載

17、或短延時(shí)等故障延時(shí)動(dòng)作后，具有模擬雙金屬片的熱效應(yīng)的功能，過載能量 30min 釋放完畢，短延時(shí)能量 15min 釋放完畢。在此期間閉合的斷路器若再次發(fā)生過載或短延時(shí)，則延時(shí)動(dòng)作的時(shí)間縮短，從而使線路和設(shè)備得到較好的保護(hù)。系統(tǒng)斷電時(shí)自動(dòng)清除積累熱效應(yīng)，且該功能可根據(jù)需要關(guān)斷。8（5)人機(jī)交互功能（hmi）由 hmi 模塊完成，現(xiàn)場(chǎng)操作人員可通過鍵盤把開關(guān)設(shè)備的保護(hù)整定值、功能設(shè)置等信息輸入監(jiān)控單元，并且將其值存入 eeprom 中，實(shí)現(xiàn)友好的人機(jī)交互功能。（6)通信功能通過 rs485 總線或通信網(wǎng)絡(luò)，向上位機(jī)發(fā)送現(xiàn)場(chǎng)的各種運(yùn)行參數(shù)和工作狀態(tài)，同時(shí)接受上位機(jī)下傳的數(shù)據(jù)和命令，即具有遙測(cè)、遙信、

18、遙控、遙調(diào)“四遙”功能?？膳c消防控制中心聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程切斷負(fù)載電源，并有反饋信號(hào)給消防控制中心報(bào)警；具有與電腦通訊的功能，可實(shí)現(xiàn)與用戶聯(lián)網(wǎng)，在一臺(tái)電腦上能對(duì) 1250 臺(tái)漏電報(bào)警器實(shí)現(xiàn)在線遠(yuǎn)程監(jiān)控，隨時(shí)可檢查各用戶安全用電情況、隨時(shí)可接通或分?jǐn)喔饔脩艄╇娋€路11。3 漏電報(bào)警器硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3.1 硬件設(shè)計(jì)原理漏電報(bào)警器對(duì)線路中的電流、電壓及負(fù)載等故障進(jìn)行保護(hù)，負(fù)責(zé)監(jiān)控終端電氣故障，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳遠(yuǎn)控和報(bào)警顯示功能。系統(tǒng)的硬件總體設(shè)計(jì)采用以高性能的單片機(jī)為核心，以與單片機(jī)接口的外圍芯片為擴(kuò)展的設(shè)計(jì)思想。外圍芯片按功能模塊擴(kuò)展，由信號(hào)檢測(cè)、信號(hào)調(diào)理電路、輸入與顯示部分、微控制器 pic16f877a、

19、斷路器（含電操機(jī)構(gòu)） 、通訊接口、遠(yuǎn)程監(jiān)控、執(zhí)行輸出元件等模塊組成。電壓互感器、電流互感器和零序互感器檢測(cè)供電線路中的電流、電壓信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路處理后由多路選擇開關(guān)送入 pic16f877a 自帶的 a/d 轉(zhuǎn)換模塊將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。cpu 根據(jù)這些信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算與處理，將運(yùn)算結(jié)果與整定值比較后輸出符合預(yù)設(shè)保護(hù)特性的邏輯信號(hào)；邏輯信號(hào)經(jīng)放大后可直接驅(qū)動(dòng)斷路器的電操機(jī)構(gòu)使斷路器動(dòng)作15。3.2 pic16f877a 單元電路3.2.1 微控制器芯片選型微控制器芯片選型基于程序存儲(chǔ)空間、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間、運(yùn)行速度、性能價(jià)格比、系統(tǒng)可靠性、軟件實(shí)現(xiàn)難易程度等綜合因素考慮，本系統(tǒng)采用高效可靠

20、的 pic(periphery interface chip)16f877a 單片機(jī)。它是美國 microchip 公司生產(chǎn)的中檔單片機(jī)，采用全新的流水線結(jié)構(gòu)、單字節(jié)指令體系，嵌入 flash 以及看門狗定時(shí)器，指令精減(只有 35 條指令)，icsp (在線編程)方便可調(diào)；i/o 端口驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，可以直接驅(qū)動(dòng) led 顯示；其端口的電平變化中斷功能，提高了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)性。另外，pic16f877a 單片機(jī)同時(shí)具有 spi 同步串行模塊和 usart 異步串行模塊，系統(tǒng)選用 pic16f877a 單片機(jī)，將使控制系統(tǒng)的硬件電路簡單可靠、軟件編制方便，系統(tǒng)整體性能得以提高1314。93.2.2 pi

21、c16f877a 引腳功能設(shè)計(jì)引腳功能設(shè)計(jì)pic16f877a 芯片引腳如圖 3.1 所示。pic16f877a 單片機(jī)引腳分成兩大類，即 7根系統(tǒng)配置引腳和 33 根輸入/輸出引腳。圖 3.1 pic16f877a 芯片引腳1.系統(tǒng)配置引腳（1）電源和接地引腳（2 組）p11、p32 電源配置引腳，接5v 電源信號(hào)；p12、p31 接地；（2）時(shí)鐘、復(fù)位引腳p13：時(shí)鐘振蕩器晶體連接端/1 外部時(shí)鐘源輸入端；p14：時(shí)鐘振蕩器晶體連接端/2 外部時(shí)鐘源輸出端；（3）主復(fù)位引腳p1 主復(fù)位引腳，最大用途為供使用者從外部輸入復(fù)位信號(hào)來復(fù)位單片機(jī)，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中保持該引腳信號(hào)為高電平。2.輸入/輸出

22、功能引腳pic16f877a 單片機(jī)配置有 a、b、c、d、e5 個(gè)端口，共 33 根雙向輸入/輸出引腳。主要接法如附錄一。3.2.3 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)為了獲取相對(duì)比較穩(wěn)定的振蕩時(shí)序信號(hào)，時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)采用 xt 方式，選用 4mhz晶體振蕩器和兩個(gè) 20pf 電容，將晶體振蕩器和兩個(gè)電容連到 osc1 和 osc2 引腳上，結(jié)合 pic16f877a 單片機(jī)內(nèi)部的振蕩電路構(gòu)成完整振蕩電路，時(shí)鐘電路如圖 3.2 所示。10 圖 3.2 時(shí)鐘電路3.2.4 復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位電路設(shè)計(jì)依據(jù) pic16f877a 單片機(jī)低電平復(fù)位和引腳 p1 的硬件設(shè)置，本系統(tǒng)采用上電復(fù)位，p1 引腳始終為高電

23、平，復(fù)位電路如圖 3.2 所示。上電復(fù)位是在單片機(jī)加電，vdd 上升到 1.61.8v 時(shí)，上電復(fù)位電路提供一個(gè)復(fù)位脈沖直接復(fù)位。3.3 外圍設(shè)備接口電路設(shè)計(jì)3.3.1 人機(jī)交互電路設(shè)計(jì)人機(jī)交互電路設(shè)計(jì)為適應(yīng)系統(tǒng)各種工作環(huán)境，人機(jī)交互接口采用按鍵和 lde 顯示方式，分別如圖3.3 和圖 3.4 所示。系統(tǒng)共設(shè)計(jì)三個(gè)按鍵：漏電選擇按鍵 sw1，漏電設(shè)定按鍵 sw2，運(yùn)行/停止按鍵 sw3。其中漏電選擇按鍵 sw1 和漏電設(shè)定按鍵 sw2 為組合按鍵，當(dāng)按下 sw2 鍵，額定漏電動(dòng)作電流 200ma，400ma，800ma 分檔可選，用 sw1 鍵選擇需要的額定漏電動(dòng)作電流，選好后按下 sw2

24、鍵鎖定選定值，此時(shí) sw1 鍵無效。sw3 鍵為運(yùn)行/停止按鍵，與控制器 pic16f877a 的 ra4/t0ck1 連接，乒乓鍵作用，按下時(shí)為低電平。11圖 3.3 人機(jī)交互接口電路led 顯示電路如圖 3.4 所示。74ls373 是地址鎖存器，使用 3 片 74ls373 接 led顯示，微控制器 pic16f877a 的引腳 rb7、rb6、rb0 分別接這 3 片 74ls373 的 le 腳，引腳 rd0rd7 接 3 片 74ls373 的 d0d7 腳。3 片 74ls373 的三態(tài)允許控制端 oe腳接地，始終為低電平，q0q7 為正常邏輯狀態(tài)，用來驅(qū)動(dòng) led 顯示。當(dāng)鎖存

25、允許端 le 為高電平時(shí)，q0q7 隨數(shù)據(jù) d0d7 而變。當(dāng) le 為低電平時(shí)，q0q7 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。第一片 74ls373 接過壓、缺相、故障、短路、設(shè)定 lde 顯示；第二片 74ls373 接 a 相過載、b 相過載、c 相過載、漏電、漏電 0.2a、漏電 0.4a、漏電 0.8a、運(yùn)行 lde 顯示；第三片 74ls373 接負(fù)載指示 18。圖 3.4 led 顯示電路123.3.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊電路如圖 3.5 所示。圖 3.5 遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊電路漏電報(bào)警器可對(duì)電氣線路的過壓、缺相、短路、漏電、故障、過載等進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，通過 rs48

26、5 總線或通信網(wǎng)絡(luò)，向上位機(jī)發(fā)送現(xiàn)場(chǎng)的各種運(yùn)行參數(shù)和工作狀態(tài)，同時(shí)接受上位機(jī)下傳的數(shù)據(jù)和命令，即具有遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)“四遙”功能；具有與電腦通訊的功能，可實(shí)現(xiàn)與用戶聯(lián)網(wǎng)，在一臺(tái)電腦上能對(duì) 1250 臺(tái)漏電火災(zāi)報(bào)警器實(shí)現(xiàn)在線遠(yuǎn)程監(jiān)控，隨時(shí)可檢查各用戶安全用電情況、隨時(shí)可接通或分?jǐn)喔饔脩艄╇娋€路16。4 漏電報(bào)警器軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)對(duì)采用微處理器設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)，軟件是整個(gè)報(bào)警器的靈魂，軟件設(shè)計(jì)的好壞直接影響到硬件系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)遵循結(jié)構(gòu)化和模塊化的原則，將軟件劃分為若干個(gè)獨(dú)立的功能模塊（即系統(tǒng)用戶任務(wù)） ，連接時(shí)力求模塊內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的緊湊性以及模塊之間數(shù)據(jù)關(guān)系的松散性，盡可能減少

27、各功能模塊的相互影響。軟件采用 c 語言和匯編語言混合編程方式編寫。c 語言結(jié)合了高級(jí)語言的基本結(jié)構(gòu)和低級(jí)語言的高效性，很適合單片機(jī)的開發(fā)，可移植性好；匯編語言具有高效性、直接面向硬件操作的優(yōu)點(diǎn)。此外，為了提高系統(tǒng)測(cè)量的精度和增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，在軟件設(shè)計(jì)上采用了數(shù)字濾波、軟件監(jiān)視定時(shí)器 wdt 等抗干擾措施16。4.1 pic16f877a 漏電報(bào)警器軟件設(shè)計(jì)漏電報(bào)警器軟件流程如圖 4.1 所示，漏電報(bào)警器軟件設(shè)計(jì) 15：（1）開機(jī)：正確安裝完畢后，合上供電系統(tǒng)總開關(guān)，此時(shí)控制器輸入指示亮，表明供電正常；（2） “報(bào)警/靜音”開關(guān)扳到“報(bào)警”狀態(tài)；13（3）打開本機(jī)電源開關(guān)，主機(jī)進(jìn)入自檢狀

28、態(tài)，主機(jī)自檢完畢后發(fā)出“滴”的一聲，并且點(diǎn)亮“漏電選擇”的 800ma 指示，提示主機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。延時(shí) 5s 后自動(dòng)合閘接通用戶電源，點(diǎn)亮輸出指示。（4）通過“漏電選擇”與“漏電設(shè)定”可改變漏電動(dòng)作電流設(shè)定值：800ma、400ma、200ma。默認(rèn)值為 800ma。故障報(bào)警指示設(shè)計(jì)：當(dāng)供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，進(jìn)行故障報(bào)警，提示用戶盡快查明原因排除故障。（1）漏電報(bào)警：在供電線路發(fā)生漏電，其漏電電流超過漏電動(dòng)作電流設(shè)定值時(shí)，在 0.1s 內(nèi)發(fā)出指令切斷電源，并發(fā)出報(bào)警聲音，提醒用戶供電線路出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。此時(shí)應(yīng)關(guān)斷本機(jī)電源，待故障排除后，再打開本機(jī)電源，再按一下“運(yùn)行/停止”鍵，即可回復(fù)正常

29、運(yùn)行；（2）過載指示報(bào)警：在三相四線制供電中有任何一相出現(xiàn)過載時(shí)，經(jīng)延時(shí) 5s-10s后仍在過載，控制器自動(dòng)切斷用戶供電線路，并發(fā)出報(bào)警聲音，提醒用戶供電線路出現(xiàn)過載現(xiàn)象。此時(shí)應(yīng)關(guān)斷本機(jī)電源，待故障排除后，再打開本機(jī)電源，再按一下“運(yùn)行/停止”鍵，即可回復(fù)正常運(yùn)行；圖 4.1 漏電報(bào)警器軟件流程圖14（3）欠壓報(bào)警：當(dāng)供電線路中有任何一相（a 相不能缺相）電壓欠壓時(shí)，經(jīng)延時(shí)5s-10s 后仍在欠壓時(shí)，控制器發(fā)出指令切斷供電線路，并發(fā)出報(bào)警聲音，提醒用戶供電線路出現(xiàn)欠壓現(xiàn)象。此時(shí)應(yīng)關(guān)斷本機(jī)電源，待故障排除后，再打開本機(jī)電源，再按一下“運(yùn)行/停止”鍵，即可回復(fù)正常運(yùn)行；（4）過壓報(bào)警：在三相四線制

30、供電中有任何一相過壓時(shí)，在 0.1s 內(nèi)發(fā)出指令切斷供電線路，并發(fā)出報(bào)警聲音，提醒用戶供電線路存在短路現(xiàn)象。此時(shí)應(yīng)關(guān)斷本機(jī)電源，待故障排除后，再打開本機(jī)電源，再按一下“運(yùn)行/停止”鍵，即可回復(fù)正常運(yùn)行。（5）短路報(bào)警：在三相四線制供電中有任何一相出現(xiàn)短路時(shí)，經(jīng)延時(shí) 5s-10s 后仍在過載，控制器自動(dòng)切斷用戶供電線路，并發(fā)出報(bào)警聲音，提醒用戶供電線路出現(xiàn)過載現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)關(guān)斷本機(jī)電源，待故障排除后，再打開本機(jī)電源，再按一下“運(yùn)行/停止”鍵，即可回復(fù)正常運(yùn)行；（6）負(fù)載指示：對(duì)三相四線制供電線路的負(fù)荷進(jìn)行指示，當(dāng)供電線路處于滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，接近報(bào)警值時(shí)，應(yīng)提醒用戶注意用電安全，并采取有效措施減輕負(fù)

31、荷。軟件設(shè)計(jì)包括初始化子程序、上電電壓檢測(cè)子程序、主機(jī)自檢子程序、漏電檢測(cè)子程序、電壓檢測(cè)子程序、過載及短路檢測(cè)子程序、按鍵掃描子程序等。pic16f877a 將采集數(shù)字信號(hào)的運(yùn)算結(jié)果與整定值比較后輸出符合預(yù)設(shè)保護(hù)特性的邏輯信號(hào)；邏輯信號(hào)經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)斷路器的電操機(jī)構(gòu)使斷路器動(dòng)作。4.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊軟件設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)每隔 10 秒循環(huán)查詢一次，監(jiān)控機(jī)發(fā)出指令后等 2051 指令，等待時(shí)間最長為 20ms，超過 20ms 則判失敗重發(fā)，重發(fā) 2 次都失敗 pc 上顯示通訊故障；pc 機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù) 00h 表示查詢，01h 表示開機(jī)，02h 表示關(guān)機(jī)，之后都會(huì)有信號(hào)回傳，2051 數(shù)據(jù)正常表示 8p

32、in。引腳定義（參見圖 3.5）：p1 口檢測(cè)信號(hào)，p3.2 作為發(fā)送使能，p3.3作為開關(guān)機(jī)控制，p3.7 為開關(guān)機(jī)狀態(tài)檢測(cè)，p3.4 作為接受控制。4.3 用戶應(yīng)用程序設(shè)計(jì)4.3.1 a/d 采樣和數(shù)據(jù)處理任務(wù)采樣和數(shù)據(jù)處理任務(wù)各種測(cè)量和保護(hù)的數(shù)據(jù)來源都要依靠現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)，所以采樣轉(zhuǎn)換是整個(gè)系統(tǒng)最為重要的環(huán)節(jié)之一。系統(tǒng)利用 pic16f877a 內(nèi)嵌的模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，完全可以滿足對(duì)采集信號(hào)的進(jìn)行輪循采樣在時(shí)間和精度上的要求。其采樣任務(wù)子程序流程見圖 4.2。15圖 4.2 采樣程序流程圖為了計(jì)算 50hz 正弦電流、電壓信號(hào)的有效值，對(duì)各路信號(hào)進(jìn)行頻率自適應(yīng)方式采樣，每個(gè)周期內(nèi)（

33、20ms）采樣 32 個(gè)點(diǎn)。這里利用定時(shí)器 1 來進(jìn)行定時(shí)采樣，初始時(shí)每隔 0.625ms 產(chǎn)生一次中斷進(jìn)行采樣，之后利用過零點(diǎn)方法檢測(cè)得到的頻率來修改定時(shí)器 1 匹配寄存器（t1mr1）值，以改變采樣間隔，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)頻率采樣，這樣避免了因電網(wǎng)波動(dòng)對(duì)采樣值的影響。4.3.2 功能保護(hù)任務(wù)功能保護(hù)任務(wù)系統(tǒng)的保護(hù)功能包括：漏電或接地保護(hù)、短路短延時(shí)保護(hù)、短路瞬動(dòng)保護(hù)、電流不平衡保護(hù)、過載長延時(shí)保護(hù)、電壓保護(hù)、電壓不平衡保護(hù)和負(fù)載監(jiān)控等，根據(jù)不同的保護(hù)要求，其保護(hù)算法有所不同，相應(yīng)的保護(hù)子程序?qū)⒉煌?，下面介紹幾種保護(hù)功能的 c 語言實(shí)現(xiàn)方法。（1）漏電或接地保護(hù)接地或漏電保護(hù)具有反時(shí)限特性，特性公式

34、為 t = tgkig/ i，故障延時(shí)動(dòng)作時(shí)間不小于定時(shí)限的設(shè)置時(shí)間。公式中 tg為接地定時(shí)限設(shè)定時(shí)間，k 為反時(shí)限剪切系數(shù)，一般為 1.56，當(dāng) k 被設(shè)置為“off”時(shí)表示接地為定時(shí)限。接地漏電的選用方案與系統(tǒng)保護(hù)要求及接地方式有關(guān)，因而控制器分兩種不同保護(hù)方式：一種為內(nèi)部互感器矢量和方式（接地保護(hù)） 。由于互感器和加法電路的固有誤差，特別是空心互感器小電流的靈敏感度較差，因此該方式的接地保護(hù)適于金屬性接地的場(chǎng)合；另一種是采用外置矩形互感器直接取三相或三相+n 相電纜信號(hào)矢量和的方案或采中性極對(duì)地互感器的信號(hào)方案，互感器的二次輸出為 5a 或者 1a，安裝時(shí)引線可較長，該方案較適用于電動(dòng)機(jī)

35、應(yīng)用等場(chǎng)合，接地的保護(hù)定值范圍可整定在 0.55a/0.11a（按互感器的二次電流值設(shè)定） ，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)定時(shí)限+反時(shí)限的特性，時(shí)間為 0.11s 可選。此方式適應(yīng)靈敏度要求較高，特別是小電流的接地和漏電保護(hù)場(chǎng)合。16（2）短路短延時(shí)保護(hù)子程序由于短路電流很大，會(huì)在出現(xiàn)故障的瞬間釋放巨大的能量，所以后果是非常嚴(yán)重的，但只要正確的選擇保護(hù)裝置、合理整定保護(hù)動(dòng)作值，就可消除或減輕短路的影響。為此有必要對(duì)短路電流進(jìn)行分析和計(jì)算，再確定合理的保護(hù)措施。該系統(tǒng)的短延時(shí)保護(hù)有兩種方式，一種為反時(shí)限保護(hù)，當(dāng)故障電流超過反時(shí)限設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)按與過載一樣的曲線進(jìn)行延時(shí)保護(hù)，但是保護(hù)的速度要快 10 倍（即按過載曲

36、線函數(shù)算出的故障延時(shí)時(shí)間的十分之一動(dòng)作） ；另一種為定時(shí)限保護(hù)，當(dāng)故障電流超過定時(shí)限設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)按定時(shí)限時(shí)間延時(shí)保護(hù)。這兩種保護(hù)方式的保護(hù)電流大小都可設(shè)置，且兩種保護(hù)方式也可關(guān)閉或打開。根據(jù)這兩種保護(hù)電流的設(shè)定值大小和保護(hù)方式的開或關(guān)，其功能保護(hù)算法將有所不同：當(dāng)反時(shí)限電流設(shè)置為“off”時(shí)或定時(shí)限電流整定值小于等于反時(shí)限電流整定值時(shí)，則系統(tǒng)按定時(shí)限保護(hù)，反時(shí)限功能自動(dòng)失效。當(dāng)定時(shí)限保護(hù)投入時(shí)，無論定時(shí)限或反時(shí)限，短延時(shí)延時(shí)動(dòng)作的時(shí)間均不小于定時(shí)限的設(shè)置時(shí)間；但當(dāng)定時(shí)限保護(hù)退出時(shí)，反時(shí)限保護(hù)的延時(shí)動(dòng)作時(shí)間則不受定時(shí)限延時(shí)時(shí)間設(shè)定值的限制（但不小于 20ms） 。短延時(shí)保護(hù)程序流程圖見圖 4.

37、3。（3）短路瞬動(dòng)保護(hù)短路瞬時(shí)動(dòng)作特性為定時(shí)限，動(dòng)作時(shí)間一般為 1020ms。因而采用半個(gè)周期的采樣有效值與整定值比較的方案，若大于整定值，則說明是故障出現(xiàn)，執(zhí)行斷路動(dòng)作。（4）電流不平衡保護(hù)電流不平衡的保護(hù)可以對(duì)斷相和三相的電流不平衡進(jìn)行保護(hù)。其計(jì)算公式為=|iiav|/iav，iav 為三相電流的平均值。其延時(shí)為定時(shí)限，延時(shí)時(shí)間為 ts。當(dāng) ts 為“off”時(shí)表示只報(bào)警不跳閘。17圖 4.3 短路短延時(shí)保護(hù)程序流程圖（5）過載長延時(shí)保護(hù)子程序考慮到系統(tǒng)廣泛應(yīng)用到各種領(lǐng)域，以前的那種滿足 gb14048.2 老標(biāo)準(zhǔn)的 10 級(jí)和 20 級(jí)要求的三段保護(hù)曲線，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足多種場(chǎng)所的用戶要求

38、了，因而過載保護(hù)算法采用符合 iec255 標(biāo)準(zhǔn)的五種特性曲線，根據(jù)不同的保護(hù)設(shè)備，如配電系統(tǒng)、電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)保護(hù)，選擇上述五條曲線中的任意一種進(jìn)行保護(hù)。本系統(tǒng)默認(rèn)保護(hù)曲線選用作為一般用途的特快反時(shí)限曲線，其公式為：t=k/(n2-1)，但用戶可根據(jù)需要在面板上直接選擇設(shè)定為其他曲線保護(hù)，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)合。其中 n 相過載保護(hù)電流可設(shè)置為過載保護(hù)電流（ir1）的 50%或 100%進(jìn)行保護(hù)，長延時(shí)動(dòng)作時(shí)間系數(shù)整定值 k 決定過載長延時(shí)保護(hù)的選擇范圍。程序流程見圖 4.4。18圖 4.4 過載保護(hù)流程圖（6）負(fù)載監(jiān)控保護(hù)子程序負(fù)載監(jiān)控有兩種方式，它們的保護(hù)特性曲線都與過載長延時(shí)所選擇的保護(hù)線相

39、同，但其保護(hù)電流可以自行設(shè)定。方式一可以監(jiān)控兩路負(fù)載，當(dāng)斷路器的運(yùn)行電流大于整定值時(shí)，按反時(shí)限特性動(dòng)作，有控制器發(fā)出信號(hào)，通過中間繼電器可以切斷負(fù)載，以保證主系統(tǒng)供電。但是當(dāng)主系統(tǒng)供電恢復(fù)正常時(shí)，需要手動(dòng)將切斷的負(fù)載重新接通。方式二僅監(jiān)控一路負(fù)載，當(dāng)運(yùn)行電流大于負(fù)載一設(shè)定的保護(hù)電流值（ilc1）時(shí)，控制器延時(shí)動(dòng)作并發(fā)出信號(hào)切斷負(fù)載。當(dāng)電流恢復(fù)正常，且電流值小于負(fù)載二設(shè)定的保護(hù)電流值（ilc2）時(shí)，控制器固定延時(shí) 60s 后再發(fā)出信號(hào)接通已分?jǐn)嗟呢?fù)載。一般情況下，將兩路的電流保護(hù)設(shè)置為 ilc1ilc2。4.3.3 系統(tǒng)自診斷任務(wù)系統(tǒng)自診斷任務(wù)自診斷功能主要用于對(duì)系統(tǒng)自身的工作狀態(tài)和運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行

40、檢測(cè)和保護(hù)。對(duì)于讀寫 eeprom 故障的診斷，由于 eeprom 是通過 i2c 總線與 cpu 相連的，因而只19要判斷 i2c 總線的通信是否正確。其方法是，在利用 i2c 中斷讀寫 eeprom 的數(shù)據(jù)時(shí)，若出現(xiàn)總線錯(cuò)誤，則重新啟動(dòng)總線讀寫數(shù)據(jù)，如果在 5 次重復(fù)的讀寫過程中仍出現(xiàn)總線，則跳出置讀寫 eeprom 自檢故障標(biāo)志位，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。這樣重復(fù)幾次的讀寫，保證了對(duì) eeprom 正確操作。對(duì)于斷路器拒動(dòng)的診斷，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出脫扣指令后，通過檢測(cè)輸入的脫扣狀態(tài)開關(guān)量，若發(fā)現(xiàn)斷路器拒動(dòng)，則再次發(fā)出脫扣指令，如斷路器仍拒動(dòng)，則置自檢故障標(biāo)志位，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。這樣系統(tǒng)形成一個(gè)反饋的閉環(huán)回路

41、，保證了動(dòng)作的可靠性。205 總結(jié)與展望5.1 總結(jié)漏電報(bào)警器是早期探測(cè)電氣火災(zāi)、將電氣火災(zāi)遏制在萌芽狀態(tài)的重要設(shè)備。根據(jù)現(xiàn)代技術(shù)在智能低壓電器中的應(yīng)用及我國漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展需要，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種具有包括漏電電流探測(cè)、報(bào)警功能在內(nèi)的擴(kuò)展多功能，集漏電、短路、過載、過壓、欠壓、缺相、延時(shí)送電、防誤合閘、防雷等功能于一體，并可以組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中監(jiān)控，監(jiān)控終端電氣故障，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳遠(yuǎn)控的漏電報(bào)警器。5.2 展望（1）通信上可采用目前國內(nèi)外廣泛使用的總線通訊方式，這種通信方式具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單、互操作性好等優(yōu)點(diǎn)。開發(fā)can、modbus、profibus、devicenet 等多種

42、總線通信接口以適應(yīng)市場(chǎng)的需求，實(shí)現(xiàn)漏電報(bào)警器基于現(xiàn)場(chǎng)總線通信的主要技術(shù)特征。同時(shí)鑒于目前 ethernet/ip 已經(jīng)成為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展趨勢(shì)，所以開發(fā)總線接口的通信方案將來會(huì)具有較為廣闊的市場(chǎng)前景。 （2）硬件擴(kuò)展和軟件移植：若系統(tǒng)要求增加監(jiān)控對(duì)象，需要增加用于數(shù)據(jù)采集和控制的接口，可方便地將現(xiàn)有程序功能擴(kuò)展，移植到 pic18lf 系列芯片，pic18lf 芯片管腳與 pic16f877a 完全兼容，10-bit a/d 較 pic16f877a 的 10 通道增加為 13 通道。其他涉及的資源配置均無須變動(dòng)。 （3）進(jìn)一步加強(qiáng)裝置的抗干擾能力。由于控制器的微處理器的工作電壓比較低，晶振

43、頻率比較高，而且工作環(huán)境惡劣，雖然采取了一些抗干擾措施，但還需進(jìn)一步完善，使其適應(yīng)更嚴(yán)酷的工作環(huán)境。21致謝 本文的設(shè)計(jì)工作是在導(dǎo)師國海教授的悉心指導(dǎo)下完成的。從論文的立題、研究到審閱都得到了導(dǎo)師的全力支持和耐心指導(dǎo)。國海教授淵博的學(xué)識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，孜孜不倦的教導(dǎo)作風(fēng)，都對(duì)我產(chǎn)生有益而深遠(yuǎn)的影響。這些都將是我這一生享之不盡的寶貴財(cái)富。在此向尊敬的導(dǎo)師致以衷心的感謝和崇高的敬意。我還要感謝我的班主任劉純利教授，是他傳授了我單片機(jī)的知識(shí)，讓我能夠具備完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的能力。他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后研究生的學(xué)習(xí)和工作。在課題的研究工作中，得到了各位老師和同

44、學(xué)、朋友的各個(gè)方面幫助，使我能夠順利完成論文，在此，對(duì)給予熱情幫助的所有老師及同學(xué)一并表示感謝！向所有評(píng)閱論文的老師、教授表示誠摯的謝意！22參考文獻(xiàn)1梁正習(xí).漏電保護(hù)器實(shí)用技術(shù)m.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1995，15-342凌智敏.漏電開關(guān)及其應(yīng)用m.北京：水利電力出版社，1991，9-11 3藤松林，楊校生.觸電漏電保護(hù)電器及其應(yīng)用m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994，129-1464許志紅，張培銘，雷德森.我國低壓電器技術(shù)的發(fā)展與展望j.電工技術(shù)雜志，2002，(5)：2-45 何瑞華.我國低壓電器新世紀(jì)發(fā)展策略探討j.低壓電器，2000，(1)：3-8.6 胡守富.漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的工作

45、原理和應(yīng)用j.工程與建設(shè)，2007，21(3)，351-3547 易俊，肖逾男，陳允平等.采樣頻率自適應(yīng)調(diào)整的實(shí)現(xiàn)j.高電壓技術(shù),2003,(12):40-428 程玉標(biāo)，朱建.新一代智能控制器的關(guān)鍵技術(shù)j.電氣時(shí)代，2003，(10):52-559 陳恒亮，蔣勇.基于 dsp 的實(shí)數(shù) fft 算法研究與實(shí)現(xiàn) j.動(dòng)力學(xué)與控制學(xué)報(bào),2005,3(2):50-5310 李曉東，趙培江.漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)j.低溫建筑技術(shù)，2007，2：34-3511 胡曉鋒，杜松懷，蘇懷祥.具有判斷功能漏電保護(hù)器的研究j.山東理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，19(1)：41-4412 吳建生，李培根，楊躍進(jìn).pi

46、c 單片機(jī)廉價(jià)通用定時(shí)器j.電子技術(shù)應(yīng)用,2002, (2)：12-1313 microchip.28/40/44-pin enhanced flash microcontrollers with 10-bit a/d and nano watt technology.pic16f73/876/877 data sheet, ds39626b,200414 徐樹梅，孔令志，張曉龍.pic16f877 applied in an intelligent measuring devicej.中國兵工學(xué)會(huì)第五屆國際測(cè)試技術(shù)研討會(huì).15 胡曉鋒，杜松懷，張艷華.新型電流型漏電保護(hù)器方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)j.農(nóng)

47、機(jī)化研究，2007，3：191-19416 田澤.嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用教程m.北京航空航天大學(xué)出版社，北京：200517 李成斌，胡生清.測(cè)控系統(tǒng)中的抗干擾方法j實(shí)用測(cè)試技術(shù)，2000，(1)：38-4118 luo yanyan, lu jianguo, li zhigang. student on methods of reliability test for switches. the proceeding of international relay conference, 200219 劉幗巾，陸儉國，李志剛.漏電保護(hù)器的可靠性研究j.低壓電器,2001,(5)：7-923based

48、 on the design of the microcontroller leakage alarmabstract: the leakage alarm is early detection of electrical fires, electrical fires to curb the important equipment in the bud, can monitor the entire process of users of electricity and protection, to remind people to early detection and eliminati

49、on of the electrical fire hazard, in order to protect persons and property safety.this paper was designed and implemented a leakage alarm system based on microprocessor pic16f877a. this leakage alarm can accurately monitor the electrical circuit, short circuit, earth leakage, overload, overvoltage,

50、undervoltage fault and abnormal state, leakage on the line to cut off the power supply, storage failures and operational test records, and also with calls alarm sound and light alarm function. the same time, the system can be used with fire alarm system linkage, cut off the power of non-fire.keyword

51、s: leakage alarm;single chip microcontroller; the pic16f877a; rmon 24附錄一：硬件原理圖25附錄二：程序清單1.初始化部分程序代碼/宏定義動(dòng)作參數(shù)#define overvolt 2.85#define lackvolt 1.68#define shortvalue 4.9#define overload 3.06#define creepagee 1.8#define creepagef 1.2#define creepaget 0.6void filter(void);void delay(unsigned int fig

52、ure);unsigned char eeprom_read(unsigned char addr);void eeprom_write(unsigned char addr, unsigned char value);void checklight(void);void checkvolt(void);void getcpmode(void);void disposevolt(void);void protectshort(void);void protectcreepage(void);void disposeoverload(void);void loadstate(void);void

53、 setcpmodelight(void);void setcpmode(void);void onoroffbutton(void);unsigned char adconvert=0;unsigned char delaycount=0;unsigned char cpmode=0;unsigned char flagphase=0;unsigned char adreg3;float loadstage8=2.80,2.66,2.49,2.31,2.10,1.82,1.49,0.99;float loada=0; float loadb=0;float loadc=0;float ave

54、rage=0;bit flagperend=0;bit flagtime=0;bit flagwrite=0;bit flagfault=0;bit flaglock=0;bit flagbutton=0;bit flagpullbrake=0;psa=1;26ps2=1;ps1=1;ps0=0;trisa=0 x1f;trisb=0 x3a;trisc=0 x38;trisd=0 x00;trise0=1;trise1=1;trise2=1;portd=0 x00;rb7=1;rb0=1;rb6=1;rb7=0;rb0=0;rb6=0;rc0=0;rc2=0;2.部分保護(hù)程序代碼（1）漏電保護(hù)子程序代碼void protectcreepage(void) float i;adcon0=0 x59;filter();switch(cpmode) case 0: i=creepagee; break;case 1: i=creepagef; break;case 2: i=creepaget; break;default