关于三相电自动调相保护器的应用设计

设计要求： 1.编制程序，利用P1.0，P1.1口输入不同电平，通过光耦隔离来打开或关闭正序或负序继电器来调节相序的正负． 2.利用单片机内部单元地址，不断的循环检测与设定值进行比较，来判断是正序的或者是负序的，然后经过P2.0,P2.1,P2.2,P2.3输出不同的信号来驱动光偶． 3.通过发光二极管的亮与灭来说明正序或负序的工作。 4. 通过光耦隔离来打开或关闭正序或负序继电器来调节相序的正负的功能。 注意：此保护器主要应用在启动配电柜里面，及时调整和切断主电源回路，从而达到调整相序和工作中缺相的保护作用。 摘 要 本设计讲述了三相电自动调相保护器的应用及其工作原理，并着重讲述了其原理，同使也涉及到它的一些应用。 大家可能在学习实践中也接触过单片机，它的应用也比较广泛，比如在我们的家庭生活中或学习生活中都会看到或接触到它，而且随着电子技术的发展，单片机以其体积小、功能强、价格低廉而得到广泛应用。另外，由于本次设计的三相电自动调相保护器是利用单片机实现的，所以其具有工作可靠，体积小，灵敏度高，并且可实现输入和输出功能的扩展等优点。 随着电子技术的不断发展，电子产品也在随着电子技术的发展而不断发展。总的来说，电子产品有两个方向的发展趋势；一是向多功能，大容量，高精度，高速度发面发展，另一个是向实用化，小型化，数字化，廉价的通用或单一用途方面发展。对于单片机来说，一方面趋向于实用性，另一方面趋向于使用方便，价格便宜。 本文所设计的三相电自动调相保护器的显著特点是自动调相保护，可对工作中的电器进行实时保护，避免了造成伤亡或损失． 而且随着社会的发展电子产品也越来越受到人们的关注，通过近几年的社会需求来看，社会对电子方面的人才需求在逐年增加，所以本设计也有它的突出作用，希望大家借鉴，并提出宝贵的意见，不对之处请给予指正，谢谢！ 前 言 　　近几年来，随着科学技术的发展和人民生活水平的日益提高，城市建设步伐的加快，一栋栋居民楼、写字楼、宾馆拔地而起。进入寻常百姓的家用电器和工业控制的产品品种与数量愈来愈多． 为了进一步满足人们高水准生活的需要，家用电器产品和工业控制产品性能也在不断的更新换代，从始初的晶体管、到电子管；由模拟到数字；由分立元件到集成电路；从普通向高性能、多功能型；由手动控制向红外线遥控、向智能化发展。在工业方面的嵌入式控制系统，ＰＷＭ电动机控制，可编程控制器等应用方面也有了很大的进步，但是还是远远满足不了当前的科技发展．当遇到某些场合电动机不能逆转，运行中缺相的保护等要求，这时就要用到三相电自动调相保护器． 本设计共分为七章，第一章为概述，在这1章主要简单介绍单片机的结构组成和外部各管脚的名称及作用。 第2章主要叙述了各个单元电路的工作原理及其组成。 第3章是，本次设计的重点它主要详细详细叙述总体的设计思路和实现本次设计的程序及程序的一些简单解释说明。 第4章主要介绍总电路原理图及工作原理，和主要元件的功能，性能参数。第5章为整机的安装与调试， 第6章所用的元件清单， 第7章是致谢。 本电路设计具新颖、美观、实用、方便，可以作为工业生产，厂房，电动机场所等场合。在本设计中得到了指导老师范老师的悉心指导和帮助，才得以完成本次毕业设计，另外又参考了大量的有关单片机的应用、三相电的原理；电子线路、电子设计等方面的书籍，最终完成本次设计。 第一章 单片机简介 1.1 单片机的定义及特点 单片机，亦称单片微处理器或单片微型计算机。它是把中央处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储 器(ROM)、输入/输出端口(I/O)等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。这种微型计算机因其制作在一块芯片上而被称为单片机。单片机是大规模集成电路技术发展的产物。单片机具有性能高、速度快、体积小、价格低、稳定可靠、应用广泛、通用 性强等突出优点。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。 单片机的设计目标主要是增强 “ 控制 ” 能力，满足实时控制（就是快速反应）方面的需要。因此，它在硬件结构、指令 系统、I/O端口、功率消耗及可靠性等方面均有其独特之处，其最显著的特点之一就是具有非常有效的控制功能。因 此，单片机又常常被人称为微控制器（MCU或μC）。 1.2 简单认识单片机 CPU的结构和组成 单片机的CPU由运算器和控制器组成。 一、运算器 运算器以完成二进制的算术/逻辑运算部件ALU为核心，再加上暂存器TMP、累加器ACC、寄存器B、程序状态标志寄存器PSW及布尔处理器。累加器ACC是一个八位寄存器，它是CPU中工作最频繁的寄存器。在进行算术、逻辑运算时，累加器ACC往往在运算前暂存一个操作数（如被加数），而运算后又保存其结果（如代数和）。寄存器B主要用于乘法和除法操作。标志寄存器PSW也是一个八位寄存器，用来存放运算结果的一些特征，如有无进位、借位等。由于PSW存放程序执行中的状态，故又叫程序状态字?运算器中还有一个按位（bit）进行逻辑运算的逻辑处理机（又称布尔处理机） 二、控制器 控制器是CPU的神经中枢，它包括定时控制逻辑电路、指令寄存器、译码器、地址指针DPTR及程序计数器PC、堆栈指针SP等。这里程序计数器PC是由16位寄存器构成的计数器。要单片机执行一个程序，就必须把该程序按顺序预先装入存储器ROM的某个区域。单片机动作时应按顺序一条条取出指令来加以执行。因此，必须有一个电路能找出指令所在的单元地址，该电路就是程序计数器PC。当单片机开始执行程序时，给PC装入第一条指令所在地址，它每取出一条指令（如为多字节指令，则每取出一个指令字节），PC的内容就自动加1，以指向下一条指令的地址，使指令能顺序执行。只有当程序遇到转移指令、子程序调用指令，或遇到中断时（后面将介绍），PC才转到所需要的地方去。CPU指定的地址，从ROM相应单元中取出指令字节放在指令寄存器中寄存，然后，指令寄存器中的指令代码被译码器译成各种形式的控制信号，这些信号与单片机时钟振荡器产生的时钟脉冲在定时与控制电路中相结合，形成按一定时间节拍变化的电平和时钟，即所谓控制信息，在CPU内部协调寄存器之间的数据传输、运算等操作。 三、存储器 存储器是单片机的又一个重要组成部分，其中每个存储单元对应一个地址，256个单元共有256个地址，用两位16进制数表示，即存储器的地址（00H～FFH）。存储器中每个存储单元可存放一个八位二进制信息，通常用两位16进制数来表示，这就是存储器的内容。 1.程序存储器 程序是控制计算机动作的一系列命令，单片机只认识由“0”和“1”代码构成的机器指令。如前述用助记符编写的命令MOV A，＃20H，换成机器认识的代码74H、20H：（写成二进制就是01110100B和00100000B）。在单片机处理问题之前必须事先将编好的程序、表格、常数汇编成机器代码后存入单片机的存储器中，该存储器称为程序存储器。程序存储器可以放在片内或片外，亦可片内片外同时设置。由于PC程序计数器为16位，使得程序存储器可用16位二进制地址，因此，内外存储器的地址最大可从0000H到FFFFH。8051内部有4k字节的ROM，就占用了由0000H～0FFFH的最低4k个字节，这时片外扩充的程序存储器地址编号应由1000H开始，如果将8051当做8031使用，不想利用片内4kROM，全用片外存储器，则地址编号仍可由0000H开始。不过，这时应使8051的第{31}脚（即EA脚）保持低电平。当EA为高电平时，用户在0000H至0FFFH范围内使用内部ROM，大于0FFFH后，单片机CPU自动访问外部程序存储器。 2.数据存储器 单片机的数据存储器由读写存储器RAM组成。其最大容量可扩展到64k，用于存储实时输入的数据。8051内部有256个单元的内部数据存储器，其中00H～7FH为内部随机存储器RAM，80H～FFH为专用寄存器区。实际使用时应首先充分利用内部存储器，从使用角度讲，搞清内部数据存储器的结构和地址分配是十分重要的。因为将来在学习指令系统和程序设计时会经常用到它们。 3.特殊功能寄存器 特殊功能寄存器（SFR）的地址范围为80H～FFH。在MCS－51中，除程序计数器PC和四个工作寄存器区外，其余21个特殊功能寄存器都在这SFR块中。其中5个是双字节寄存器，它们共占用了26个字节。特殊功能寄存器反映了8051的状态，实际上是8051的状态字及控制字寄存器。 单片机要正常运作，事先需编制程序，再把程序放入存贮器中，然后由CPU执行该程序。程序是由指令组成的，指令的基本组成是操作码和操作数。单片机的品种很多，设计时怎样表示操作码和操作数，都有各自的规定，再有指令代码也各不相同。其内部结构图.如图1.1所示 图1.1 MCS51单片机的基本结构 第二章 三相电自动调相保护器的总体设计思路 2.1设计原理 　　根据三相电的相位的超前与滞后来设计电路的比较取样部分，取样输出后驱动光偶隔离５Ｖ电平信号给单片机信号，单片机内部程序来与设定的数值进行判断，通过P2口来进行工作指示和相序的调换．达到本系统设计的目的． 2.2系统框图 2.3 延时控制方案 利用MCS-51内部的七组存储器，用指令法实现软件延时。该方案节省硬件成本，切能够使读者在存储器的使用、判断指令的应用及程序设计方面得到锻炼与提高， 2.4循环控制方案 在第一次上电的时候进行延时判断，<