電力電子裝置電流檢測與過流保護系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

摘要-PAGEV-畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)專業(yè)：√自動化□測控技術(shù)與儀器所在系：√控制科學(xué)與工程□儀器科學(xué)與技術(shù)題目：電力電子裝置電流檢測與過流保護系統(tǒng)設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：日期：指導(dǎo)教師簽名：日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名：日期：

學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日

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摘要本論文針對不間斷電源以霍爾傳感器和AT89C51單片機為核心，設(shè)計了一個利用霍爾效應(yīng)實現(xiàn)電流檢測并帶過流保護的裝置。該裝置在片外擴展A/D轉(zhuǎn)換接口，系統(tǒng)選用ADC0804轉(zhuǎn)換器，電流檢測元件采用ACS712霍爾傳感器。在上述硬件基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了對ADC0804芯片的啟動與讀寫操作，完成對來自ACS712的直流電流信號的A/D轉(zhuǎn)換工作，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，ADC0804向CPU發(fā)出一個信號，CPU對轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量進行處理，并將結(jié)果通過數(shù)碼管實時顯示出來，達到檢測電流的目的。并且采用新型超低\o"電壓"電壓檢測器PT7M6lOl及一些通用元器件設(shè)計的一種通用過流保護電路，經(jīng)實驗其效果較好。該保護電路的特點是：最大的允許工作電流Imax可設(shè)定；在正常工作狀態(tài)(無過流發(fā)生)時，電路耗電極小，約幾十微安；一旦有過流狀態(tài)出現(xiàn)，切斷負載電源迅速(約幾毫秒)，并鎖存(印保持負載斷開電源狀態(tài))，不影響其他電路工作；控制切斷電源的P-MOS-FET的壓降小，檢測電流的電阻Rs上的壓降小(僅1OOmV)，所以電路的效率>95%；有過流狀態(tài)指示；電路簡單、無需調(diào)整；若都采用貼片式元器件占印制板面積較小。關(guān)鍵詞：霍爾傳感器；AT89C51；過流保護東北電力大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文ABSTRACTInthispaper,theuninterruptiblepowersupplytotheHolzersensorandAT89C51SCMasthecore,thedevicewithovercurrentprotectionbytheuseofaHolzereffectofcurrentdetectionanddesign.ThedeviceextensionA/Dconversioninterfaceinchip,systemwithADC0804converter,currentdetectiondeviceusingACS712Holzersensor.Onthehardwarebasis,realizethestartupandreadontheADC0804chipofthewriteoperation,tocompletetheDCcurrentsignalfromtheACS712A/Dconversionwork,whentheA/Disfinished,theADC0804sendsasignaltotheCPU,CPUdigitalconversionafterthetreatment,andtheresultsthroughdigitaltubedisplay.Current,todetectthepurpose.AndusingthenewultralowvoltagedetectorPT7M6lOlandsomecommoncomponentstodesignageneralover-currentprotectioncircuit,theexperimenttheeffectisbetter.Theprotectioncircuitis:themaximumpermissibleworkingcurrentoftheImaxcanbeset;inthenormalworkingstate(noflow),thepowerconsumptionofthecircuitisverysmall,abouttensofmicroamperes;oncetheovercurrentcondition,loadoffquickly(aboutafewmilliseconds),andlatches(YinBao'sloaddisconnectpowerstate),doesnotaffectothercircuit;controlthepressurecuttingoffthesupplyofsmallP-MOS-FET,Rscurrentdetectingresistorvoltagedroponthesmall(only1OOmV),sotheefficiencyof>95%circuit;overcurrentstateindicator;thecircuitissimple,noneedofadjustment;ifusesSMDcomponentsaccountedforprintedcircuitboardareaissmall.Keywords:Holzersensor;AT89C51;Overcurrentprotection目錄-目錄TOC\o"1-3"\u摘要 IABSTRACT II目錄 III第1章緒論 11.1課題背景與意義 11.2研究現(xiàn)狀 11.2.1不間斷電源的研究現(xiàn)狀 11.2.2電流檢測的研究現(xiàn)狀 21.2.3過流保護的發(fā)展現(xiàn)狀 3第2章不間斷電源簡介 42.1設(shè)備簡介 42.2設(shè)備工作過程 52.3設(shè)備異常情況 52.4不間斷電源發(fā)展特點 52.5設(shè)備分類與應(yīng)用 7第3章電流檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計 83.1單片機原理簡介 83.1.1AT89C51簡述 83.2A/D轉(zhuǎn)換電路 93.2.1ADC0804簡述 93.2.2ADC0804外圍電路以及與單片機的鏈接圖 93.3數(shù)碼管顯示電路 103.3.174HC4511管腳與工作原理 103.3.2七段數(shù)碼管引腳與工作原理 113.4系統(tǒng)整體電路原理圖 11第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計 144.1單片機開發(fā)及調(diào)試工具 144.3系統(tǒng)程序設(shè)計 154.3.1定時器計數(shù)程序 154.3.2外部中斷程序 154.3.3初始化MCU程序 164.3.4ADC0804啟動、讀取轉(zhuǎn)換程序 164.3.5霍爾傳感器ACS712的計算函數(shù)程序 184.3.6七段數(shù)碼管顯示程序 184.3.7主程序 19第5章過流保護系統(tǒng)設(shè)計 215.1PT7M6lOl的結(jié)構(gòu)及工作原理 215.2過流保護電路及工作原理 235.3電路模塊 25第6章軟件系統(tǒng)仿真 266.1仿真軟件介紹 266.2系統(tǒng)仿真過程與結(jié)果 26結(jié)論 29參考文獻 30致謝 31第1章緒論第1章緒論1.1課題背景與意義近幾年來，單片機已逐步深入應(yīng)用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各部門及人們生活的各個方面。各種類型的單片機也根據(jù)社會的需求而開發(fā)出來。單片機是器件級計算機系統(tǒng)，實際上它是一個微控制器或微處理器。由于它功能齊全，體積小，成本低，因此它可以應(yīng)用到所有電子系統(tǒng)中。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C51是它的一種精簡版本。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案[1]。此外在一些\o"把電能轉(zhuǎn)換成其他形式的能的裝置叫做負載"負載\o"電流"電流較大的\o"電流流過的路叫做電路"電路中，若由于負載內(nèi)部產(chǎn)生局部短路或其他原因造成負載電流超過最大允許電流(過流)時，若不及時斷開負載\o"把其他形式的能轉(zhuǎn)換成電能的裝置叫做電源"電源，往往容易造成負載過熱燒毀或\o"把其他形式的能轉(zhuǎn)換成電能的裝置叫做電源"電源過載使整個電路系統(tǒng)不能正常工作或電源受損[2]。采用完善的過流保護電路可在一旦出現(xiàn)過流時，瞬間斷開過流負載的電源，這可減小電路損壞的程度、減小損失。1.2研究現(xiàn)狀1.2.1不間斷電源的研究現(xiàn)狀不間斷電源(或稱UPS，即UninterruptiblePowerSupply)是在電網(wǎng)異常的情況下不間斷的為電器負載設(shè)備提供后備交流電源，維持電器正常運作的設(shè)備。通常情況下不間斷電源被用于維持計算機(尤其是服務(wù)器)或交換機等關(guān)鍵性商用設(shè)備或精密儀器的不間斷運行，防止計算機數(shù)據(jù)丟失，電話通信網(wǎng)絡(luò)中斷或儀器失去控制。1.飛輪式不間斷電源在使用電池的時代之前，不間斷電源曾經(jīng)使用飛輪和內(nèi)燃機為負載提供電能供應(yīng)，這種不間斷電源被稱為飛輪式或旋轉(zhuǎn)式不間斷電源。飛輪式不間斷電源由整流器、直流電動機、飛輪、柴油機（或汽油機）及發(fā)電機等組成。在電網(wǎng)供電的情況下，由整流器提供的直流電驅(qū)動電動機帶動飛輪旋轉(zhuǎn)，并且?guī)Оl(fā)電機為負載供電。由于飛輪的慣性作用，發(fā)電機轉(zhuǎn)速可以保持均衡，此時不間斷電源起過濾電網(wǎng)干擾的作用。當(dāng)電網(wǎng)斷電后，飛輪繼續(xù)帶動發(fā)電機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，同時啟動柴油機帶動發(fā)電機發(fā)電，替代原有電網(wǎng)為負載供電。由于飛輪式不間斷電源使用內(nèi)燃機提供電力，會產(chǎn)生較大的噪音同時體積也較大，因此目前一般僅被用于應(yīng)急情況和一些自然狀況惡劣的場合，通常情況下不間斷電源會使用蓄電池來提供電力2、蓄電池式不間斷電源自二十世紀(jì)六十年代美國通用電氣公司研究生產(chǎn)不間斷電源以來，不間斷電源一直在被改進，但是其基本原理沒有重大變化?，F(xiàn)代的不間斷電源由電池組、逆變器和控制電路組成，一端連接電網(wǎng)另一端連接電器負載。在電網(wǎng)電壓正常的情況下，不間斷電源利用電網(wǎng)電源為自身充電，在電網(wǎng)出現(xiàn)異常的時候，不間斷電源將存儲于電池中的電能釋放，供負載使用。它按工作方式通常分為在線式和后備式（亦稱為離線式）兩種；按輸出波形可分為正弦型、近似正弦型（用階梯方波來擬合正弦波）等[5]。1.2.2電流檢測的研究現(xiàn)狀傳感器產(chǎn)業(yè)分類眾多，其中霍爾傳感器市場是第三大的傳感器產(chǎn)品市場。在汽車業(yè)、電腦、手機以及新興消費電子領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。未來幾年，隨著越來越多的汽車電子和工業(yè)設(shè)計企業(yè)轉(zhuǎn)移到中國，霍爾傳感器在中國市場的年銷售額將保持20%到30%的高速增長。與此同時，霍爾傳感器的相關(guān)技術(shù)仍在不斷完善中，可編程霍爾傳感器、智能化霍爾傳感器以及微型霍爾傳感器將有更好的市場前景。在我們的日常生活中，霍爾傳感器被廣泛應(yīng)用。例如，在翻蓋或是滑蓋的手機中，用來檢測手機蓋翻開或是滑動的器件就是霍爾傳感器；再比如，在電腦鍵盤上，實現(xiàn)光標(biāo)移動的滾動鍵就是由霍爾傳感器組成的；還有，在汽車變速箱、電動門窗等需要電機的部件中也有霍爾傳感器應(yīng)用?？梢哉f，我們在每天的生活中都在與霍爾傳感器打交道[3]。“由于需要采用霍爾傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域，如汽車、電機、手機和電腦都已經(jīng)采用了該器件，而且這些市場在未來幾年的增長較為穩(wěn)定，而其他一些新的應(yīng)用市場又不足以與上述幾個市場相比，因此霍爾傳感器在全球總的市場容量是較為穩(wěn)定的，每年的增長率保持在5%到10%之間。”霍爾傳感器應(yīng)用的領(lǐng)域不同，因此各個市場對它的要求也不盡相同[4]。手機市場對霍爾傳感器的主要要求包括尺寸、功耗和可調(diào)節(jié)的閾值。在工業(yè)和汽車應(yīng)用方面，霍爾傳感器首先要滿足工業(yè)或汽車認證對器件的要求，例如安全性、穩(wěn)定性和溫度范圍要達到相應(yīng)的級別。1.2.3過流保護的發(fā)展現(xiàn)狀電力系統(tǒng)在運行時常常因為系統(tǒng)中的過電流保護發(fā)生誤動作而造成事故，給經(jīng)濟帶來巨大的損失。該文針對過電流保護誤動作及各種情況提出了應(yīng)采取的措施，并提出了過電流保護改進的方向。我國正處在經(jīng)濟發(fā)展的重要時期，各行各業(yè)對電力的需求日益增加。因此，預(yù)防用電事故就成為迫切需要解決的問題。電力系統(tǒng)在運行中，可能發(fā)生各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見的也是最危險的故障是發(fā)生各種形式的短路，在發(fā)生短路時流過故障點的短路電流很大，有可能破壞系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，因此需要在系統(tǒng)中配置過電流保護。然而，在某些情況下，即使采用的過電流保護裝置的動作值和時間匹配得很合理，但由于與系統(tǒng)中其他的保護不能很好地配合而導(dǎo)致其誤動作，造成整個系統(tǒng)故障。因此隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的日趨緊密，過電流保護能否正確動作，對電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行非常重要。第2章不間斷電源簡介第2章不間斷電源簡介2.1設(shè)備簡介不間斷電源(或稱UPS，即UninterruptiblePowerSupply)是在電網(wǎng)異常(如停電、欠壓、干擾或浪涌“也稱：涌浪電流”)的情況下不間斷的為電器負載設(shè)備提供后備交流電源，維持電器正常運作的設(shè)備。通常情況下不間斷電源被用于維持計算機(尤其是服務(wù)器)或交換機等關(guān)鍵性商用設(shè)備或精密儀器的不間斷運行，防止計算機數(shù)據(jù)丟失，電話通信網(wǎng)絡(luò)中斷或儀器失去控制。UPS是針對中國電網(wǎng)環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、醫(yī)療系統(tǒng)等對電源的可靠性要求，克服中、大型計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集中供電所造成的供電電網(wǎng)環(huán)境日益惡劣的問題，以全新的數(shù)字技術(shù)研制出的第三代工頻純在線式智能型UPS。直流電源，是維持電路中形成穩(wěn)恒電流的裝置。如干電池、蓄電池、直流發(fā)電機等。UPS和直流電源是企業(yè)重要的供電保障設(shè)備，傳統(tǒng)的維護管理包括：①日常巡檢外觀，定期更換電池、濾波電容、風(fēng)機等易損件，大修時做電池活化等；②改造或采用換代設(shè)備，使用高級工具測試電池性能。這種管理方式企業(yè)投入成本高，維護人員工作量大，不易實時掌握設(shè)備運行狀態(tài)和關(guān)鍵數(shù)據(jù)，設(shè)備事故預(yù)防能力低。實施在線維護管理可避免傳統(tǒng)方式的不足之處，獲得良好效益。UPS電源系統(tǒng)由五部分組成：主路、旁路、電池等電源輸入電路，進行AC/DC變換的整流器(REC)，進行DC/AC變換的逆變器(INV)，逆變和旁路輸出切換電路以及蓄能電池。其系統(tǒng)的穩(wěn)壓功能通常是由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高頻開關(guān)整流器，本身具有可根據(jù)外電的變化控制輸出幅度的功能，從而當(dāng)外電發(fā)生變化時(該變化應(yīng)滿足系統(tǒng)要求)，輸出幅度基本不變的整流電壓。凈化功能由儲能電池來完成，由于整流器對瞬時脈沖干擾不能消除，整流后的電壓仍存在干擾脈沖。儲能電池除可存儲直流直能的功能外，對整流器來說就像接了一只大容器電容器，其等效電容量的大小，與儲能電池容量大小成正比。由于電容兩端的電壓是不能突變的，即利用了電容器對脈沖的平滑特性消除了脈沖干擾，起到了凈化功能，也稱對干擾的屏蔽。頻率的穩(wěn)定則由變換器來完成，頻率穩(wěn)定度取決于變換器的振蕩頻率的穩(wěn)定程度。為方便UPS電源系統(tǒng)的日常操作與維護，設(shè)計了系統(tǒng)工作開關(guān)，主機自檢故障后的自動旁路開關(guān)，檢修旁路開關(guān)等開關(guān)控制。2.2設(shè)備工作過程當(dāng)市電正常380Vac時，直流主回路有直流電壓，供給DC-AC交流逆變器，輸出穩(wěn)定的220V或380Vac交流電壓，同時市電經(jīng)整流后對電池充電。當(dāng)任何時候市電欠壓或突然掉電，則由電池組通過隔離二極管開關(guān)向直流回路饋送電能。從電網(wǎng)供電到電池供電沒有切換時間。當(dāng)電池能量即將耗盡時，不間斷電源發(fā)出聲光報警，并在電池放電下限點停止逆變器工作，長鳴告警。不間斷電源還有過載保護功能，當(dāng)發(fā)生超載(150%負載)時，跳到旁路狀態(tài)，并在負載正常時自動返回。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重超載(超過200%額定負載)時，不間斷電源立即停止逆變器輸出并跳到旁路狀態(tài)，此時前面輸入空氣開關(guān)也可能跳閘。消除故障后，只要合上開關(guān)，重新開機即開始恢復(fù)工作。2.3設(shè)備異常情況使用不間斷電源是為了應(yīng)對電網(wǎng)可能出現(xiàn)的以下情況：停電(電網(wǎng)停止工作，無電壓輸出)壓降(亦稱下陷，電網(wǎng)電壓低于標(biāo)稱電壓15%-20%，時間可能持續(xù)數(shù)秒)電涌(亦稱浪涌、突波，電網(wǎng)電壓瞬間高于標(biāo)稱電壓10%以上，時間持續(xù)數(shù)秒)持續(xù)欠壓持續(xù)過壓線噪(因線路屏蔽差而引入的射頻或電磁干擾)頻率漂移(發(fā)電機不穩(wěn)定造成的電網(wǎng)頻率偏差)開關(guān)瞬態(tài)(亦稱暫態(tài)，由電氣設(shè)備開關(guān)或放電造成的電壓偏差，有時可高達20000伏，但是持續(xù)時間極短，僅數(shù)納秒)諧波(電網(wǎng)中由非線性特性的電氣設(shè)備產(chǎn)生的對交流電正弦波形的干擾)2.4不間斷電源發(fā)展特點（1）高效率、高可靠性UPS由于IT設(shè)備不斷增多、用電量加劇、機房面積緊張、低耗節(jié)能需求等客觀因素的存在，高效率、高可靠性的UPS技術(shù)倍受關(guān)注。為提高UPS運行效率，高性能電力電子器件不斷被研發(fā)成功并投入實際應(yīng)用，如IGBT、MOSFET、GTR、智能功率模塊IPM、MOS控制晶閘管MCT等，變流技術(shù)也需要隨著電力電子器件而更新。此外，業(yè)界正逐步推廣UPS內(nèi)部多模塊冗余并聯(lián)運行、甚至多臺UPS組成的系統(tǒng)冗余運行技術(shù)，在并聯(lián)運行中，當(dāng)單一模塊或單機發(fā)生故障時，其功能則自動轉(zhuǎn)由冗余單元承擔(dān)，大大提高了UPS供電系統(tǒng)的可靠性。（2）大功率化、模塊化由于IT行業(yè)迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)量也在以爆炸式的速度持續(xù)增長，隨之而來功率消耗增大。UPS一方面朝著更大功率的方向發(fā)展，另一方面為應(yīng)對不間斷電源容量分期擴充的需求，產(chǎn)品模塊化已是不可阻擋的趨勢。更個性化的用戶需求、更龐大的數(shù)據(jù)中心規(guī)模及更高的維護成本使得UPS已不再是單純的不間斷供電設(shè)備，針對不同行業(yè)領(lǐng)域的全套電源供應(yīng)與管理解決方案才將倍受市場青睞。行業(yè)內(nèi)針對模塊化UPS解決方案基本形成了兩個方向：一是單機冗余化，即通過多模塊冗余并聯(lián)構(gòu)成大功率單相或者三相UPS，其可用性指標(biāo)得到了質(zhì)的飛躍；二是全模塊化結(jié)構(gòu)，即一個模塊是一臺完整的UPS，通過冗余并聯(lián)直接構(gòu)成中等功率UPS，在兼顧可用性指標(biāo)的同時還具有良好的性價比。（3）高頻化相比傳統(tǒng)的工頻UPS，高頻UPS采用功率因數(shù)校正和高頻軟開關(guān)技術(shù)，省去了工頻電能轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，因此運行效率更高、對電網(wǎng)的諧波污染及無功消耗極小，完全能夠滿足國內(nèi)外相關(guān)電力行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)要求。此外，高頻電能變換裝置在減小磁性部件體積和重量、降低制造成本、遏制運行噪音、節(jié)能環(huán)保等方面效果顯著，因此越來越受到用戶認可。（4）數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字化技術(shù)的優(yōu)勢在當(dāng)今信息社會中愈加明顯。在UPS產(chǎn)品的研發(fā)和制造過程中采用全數(shù)字化技術(shù)可有效縮小產(chǎn)品體積、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品的可靠性及針對用戶需求的匹配性；而數(shù)字化控制技術(shù)則會在UPS系統(tǒng)運行過程中準(zhǔn)確及時地進行信號采樣、處理、控制（包括電壓電流環(huán)等）、通信等工作，并將各環(huán)節(jié)的控制參數(shù)優(yōu)化統(tǒng)一后發(fā)送給UPS綜合控制單元，從而使UPS系統(tǒng)的運行更具效率，實現(xiàn)更簡單、更穩(wěn)定的通信與均流，并獲取優(yōu)良的電磁兼容指標(biāo)。智能化主要貫穿于UPS系統(tǒng)的控制、檢測與通信過程中，完全由計算機管理。計算機及其外設(shè)能自主應(yīng)付一些可預(yù)見的問題，進行自動處理和調(diào)整，發(fā)出預(yù)警、告警信息等。通信設(shè)施所處環(huán)境日趨復(fù)雜，增大了維護難度，對電源設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控管理提出了新的要求。網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)可通過對UPS配置與計算機互連的軟硬件接口，實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)資料的雙重保護、網(wǎng)絡(luò)遠程事件記錄和監(jiān)測控制、故障告警、參數(shù)自動測試分析等功能，使維護人員更為輕松、安全、高效地通過互聯(lián)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)查詢、控制等維護工作。（5）綠色、節(jié)能、環(huán)保在世界能源格局變化加劇，國際油價劇烈震蕩，全球能源供應(yīng)緊張的形勢下，節(jié)能環(huán)保已成為UPS廠商進行產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新的指導(dǎo)原則。對UPS而言，輸入功率因數(shù)的高低表明其吸收電網(wǎng)有功功率的能力及對電網(wǎng)影響的程度。降低電源的輸入諧波，不但能改善UPS對電網(wǎng)的負載特性，減少給電網(wǎng)帶來的嚴(yán)重污染，也能降低對其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的諧波干擾。已有許多UPS廠商推出的產(chǎn)品功率因數(shù)接近1，可最大限度地減少無功功率的消耗。2.5設(shè)備分類與應(yīng)用UPS按工作原理分成后備式、在線式與在線互動式三大類。其中，最常用的是后備式UPS，它具備了自動穩(wěn)壓、斷電保護等UPS最基礎(chǔ)也最重要的功能，雖然一般有10ms左右的轉(zhuǎn)換時間，但由于結(jié)構(gòu)簡單而具有價格便宜，可靠性高等優(yōu)點，因此廣泛應(yīng)用于微機、外設(shè)、POS機等領(lǐng)域。后備式UPS電源又分為后備式正弦波輸出UPS電源和后備式方波輸出UPS電源。后備式正弦波輸出UPS電源：單機輸出可做到0.25KW~2KW，當(dāng)市電在170V~264V間變化時，向用戶提供經(jīng)調(diào)壓器處理的市電；當(dāng)市電超出170V~264V范圍時，才由UPS提供高質(zhì)量的正弦波電源。后備式方波輸出UPS電源：與后備式正弦波輸出UPS電源不同的只是為用戶提供50Hz方波電源。在線式UPS結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但性能完善，能解決所有電源問題，如四通PS系列，其顯著特點是能夠持續(xù)零中斷地輸出純凈正弦波交流電，能夠解決尖峰、浪涌、頻率漂移等全部的電源問題；由于需要較大的投資，通常應(yīng)用在關(guān)鍵設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)中心等對電力要求苛刻的環(huán)境中。在線互動式UPS，同后備式相比較，在線互動式具有濾波功能，抗市電干擾能力很強，轉(zhuǎn)換時間小于4ms，逆變輸出為模擬正弦波，所以能配備服務(wù)器、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，或者用在電力環(huán)境較惡劣的地區(qū)。不間斷電源現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于：礦山、航天、工業(yè)、通訊、國防、醫(yī)院、計算機業(yè)務(wù)終端、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、UPS不間斷電源、應(yīng)急照明系統(tǒng)、鐵路、航運、交通、電廠、變電站、核電站、消防安全報警系統(tǒng)、無線通訊系統(tǒng)、程控交換機、移動通訊、太陽能儲存能量轉(zhuǎn)換設(shè)備、控制設(shè)備及其緊急保護系統(tǒng)、個人計算機等領(lǐng)域。第3章電流檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計簡述第3章電流檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1單片機原理簡介單片機是指集成在一個芯片上的微型計算機，也就是把組成微型計算機的各種功能部件，包括CPU(CentralProcessingUnit)、隨機存儲器RAM(RandomAccessMemory)、只讀存儲器ROM(Read-onlyMemory)、基本輸入/輸出(Input/Output)接口電路。定時器/計數(shù)器等部件都制作在一塊集成芯片上，構(gòu)成一個完整的微型計算機從而實現(xiàn)微型計算機的基本功能[6]。3.1.1AT89C51簡述AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k字節(jié)Flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式[4]?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。AT89C51管腳圖如下：圖3.1AT89C51引腳排列3.2A/D轉(zhuǎn)換電路3.2.1ADC0804簡述ADC0804是一個早期的A/D轉(zhuǎn)換器，因其價格低廉而在要求不高的場合得到廣泛應(yīng)用。ADC0804是一個8位、單通道、低價格A/D轉(zhuǎn)換器，主要特點是：模數(shù)轉(zhuǎn)換時間大約100us；方便的TTL或CMOS標(biāo)準(zhǔn)接口；可以滿足差分電壓輸入；具有參考電壓出入端；內(nèi)含時鐘發(fā)生器；單電源工作時（0V-5V）輸入信號電壓范圍是0V-5V；不需要調(diào)零等等[2]。ADC0804管腳圖如下：圖3.2ADC0804管腳圖3.2.2ADC0804外圍電路以及與單片機的鏈接圖圖3.3ADC0804外圍電路圖調(diào)整變阻器HAUBLAN20K，使輔助參考端VREF腳得到2.5V標(biāo)準(zhǔn)參考電壓。在CLKIN、CLKOUT端設(shè)計RC振蕩電路，由于ADC0804頻率限制在100～1460kHz，通過對頻率公式F=1／(1.1RC)的計算，選擇電阻R=20k，電容C=200pF，即可得到符合設(shè)計要求的頻率。圖3.4ADC0804與單片機的的鏈接圖3.3數(shù)碼管顯示電路3.3.174HC4511管腳與工作原理本設(shè)計選用74HC4511作為驅(qū)動芯片,以七段數(shù)碼管管作為顯示器件的顯示模塊最為系統(tǒng)的輸出.為了數(shù)碼管的保險器件.我們在數(shù)碼管與驅(qū)動芯片之間加1K歐姆的電阻作為限流電阻,保證驅(qū)動芯片以及數(shù)碼管的安全運行74HC4511管腳圖如圖3.5：3.3.2七段數(shù)碼管引腳與工作原理在單排年級應(yīng)用系統(tǒng)和智能化儀器儀表中廣泛使用各種顯示器來顯示數(shù)據(jù)文字或者是圖形畫面，其中最常用的顯示器是LED(發(fā)光二級管顯示器)，因為它具有驅(qū)動電路簡單，配臵靈活方便，功耗低響應(yīng)速度快，可靠性高以及易于實現(xiàn)而且價格低廉等優(yōu)點[7]。LED顯示實際上是由若干發(fā)光二級管構(gòu)成的，當(dāng)發(fā)光管導(dǎo)通時，相應(yīng)的一個點或者是一個筆畫發(fā)光，控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符。圖3.5發(fā)光管接入電路的具體接法3.4系統(tǒng)整體電路原理圖基于單片機的霍爾電流電流檢測系統(tǒng)的原理圖如圖7所示，系統(tǒng)由一個主控系統(tǒng)和一個檢測模塊組成。被測電流通過ACS712芯片時，該芯片利用霍爾效應(yīng)，將被測電流轉(zhuǎn)換成0~5VDC模擬信號，該模擬量經(jīng)A/D裝換變成數(shù)字量。A／D采樣處理模塊主要是對從ADC0804采集來的數(shù)據(jù)進行處理，完成對二進制數(shù)據(jù)BCD碼的轉(zhuǎn)換，并且通過Pl口輸出顯示，Pl口的低4位輸出BCD碼，高4位為數(shù)碼管的片選信號。ADC0804與AT89C51的連接采用循環(huán)掃描的方式。當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，ADC0804向CPU發(fā)出一個信號，CPU對轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量進行處理，使數(shù)碼管顯示當(dāng)前的電流值。圖3.7系統(tǒng)原理圖第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1單片機開發(fā)及調(diào)試工具本系統(tǒng)的軟件編程使用的是美國KeilSoftware公司出品的Keil4，是51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢。Keil4軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點，Keil4生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢[8]。4.2電流檢測裝置軟件程序流程圖圖4.1電流檢測裝置軟件流程圖4.3系統(tǒng)程序設(shè)計4.3.1定時器計數(shù)程序T1和T0是兩個獨立的定時器/計數(shù)器，相互之間不會影響。至于定時和計數(shù)功能，則由寫入TMOD（定時器/計數(shù)器方式控制寄存器）的值，來確定當(dāng)前定時器是定時功能還是計數(shù)功能。因此在程序中，可以設(shè)臵標(biāo)志位TR0和TMOD配合，當(dāng)TR0是1時，定時器就執(zhí)行計數(shù)功能，開始計數(shù)。定時器需要計數(shù)16位數(shù)，因此選擇定時器為模式1，即設(shè)臵TMOD=0x01。程序如下：#include"Public.h"u8Cnt100ms;u8Cnt1s;voidTimer0ISR(void)interrupt1{TL0=(u8)(IntervalOneMs);TH0=(u8)(IntervalOneMs>>8);ADC0804Start();//啟動ADC轉(zhuǎn)換}voidTimer0Initial(void){TMOD|=0x01;//設(shè)臵定時器0為模式1TL0=(u8)IntervalOneMs;//初始化低8位TH0=(u8)(IntervalOneMs>>8);//初始化高8位ET0=1;//允許定時器0中斷TR0=1;//啟動定時器0,開始計數(shù)}4.3.2外部中斷程序中斷能使處理器在運行過程中對外部事件發(fā)出的中斷請求及時地進行處理，處理完成后又立即返回斷點，繼續(xù)進行處理器原來的工作。系統(tǒng)對ADC0804轉(zhuǎn)換結(jié)果執(zhí)行外部中斷，當(dāng)系統(tǒng)未能讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時繼續(xù)返回ADC0804等待轉(zhuǎn)換完畢。中斷程序如下：#include"Public.h"externu8ADCResult;voidINT0ISR(void)interrupt0//外部中斷0服務(wù)函數(shù){ADCResult=ADC0804ReadADResult();//取得ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果}voidINT0Initial(void){IT0=1;//指定外部中斷0下降沿觸發(fā)EX0=1;//使能外部中斷}4.3.3初始化MCU程序根據(jù)系統(tǒng)要求，單片機要有外部中斷、定時器計數(shù)，因此初始化單片機時要初始化外部中斷以及定時器來實現(xiàn)上述功能。初始化MCU程序如下：#include"Public.h"voidMCUInitial(void){GlobalInterruptDisable();//禁止全局中斷INT0Initial();//初始化外部中斷Timer0Initial();//初始化Tmer0GlobalInterruptEnable();//允許全局中斷}4.3.4ADC0804啟動、讀取轉(zhuǎn)換程序ADC0804的啟動：ADC0804中的A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器在滿足一定條件是開始一個轉(zhuǎn)換過程，這個條件就是：在實現(xiàn)片選WR=0的前提下，引腳上出現(xiàn)一個上升沿。實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的時序如圖8，實現(xiàn)WR=0后，使用一個上升沿信號就可以啟動轉(zhuǎn)換過程。圖中TR2是時間延遲，時間TR3是轉(zhuǎn)換時間。ADC0804轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取：在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束以后，ADC0804的RD引腳將給出一個低脈沖，如果把這個引腳直接連接到單片機的外部中斷引腳，這個低脈沖將引起單片機中斷，單片機可以在中斷處理程序中讀取ADC0804的轉(zhuǎn)換結(jié)果。圖4.2ADC0804的時序轉(zhuǎn)換圖4.3ADC0804轉(zhuǎn)換器的工作時序ADC0804啟動、讀取程序如下：#include"Public.h"voidADC0804Start(void){iADC0804WR=0;iADC0804WR=1;//上升沿啟動ADC0804轉(zhuǎn)換}voidADC0804Initial(void){iADC0804WR=1;iADC0804RD=1;//初始狀態(tài)為WR,RD均為高電平}u8ADC0804ReadADResult(void){u8ADTemp;iADC0804RD=0;//低電平為讀數(shù)狀態(tài)ADTemp=iADC0804DATA;//讀取數(shù)據(jù)口iADC0804RD=1;returnADTemp;//返回ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果}4.3.5霍爾傳感器ACS712的計算函數(shù)程序查找ACS712數(shù)據(jù)手冊可得到計算函數(shù)為如下#include"Public.h"floatACS712ReadCurrent(u8ADCValue){return(float)30*(ADCValue-127)/101;}[9]4.3.6七段數(shù)碼管顯示程序系統(tǒng)選用4個共陰極數(shù)碼管來分別顯示檢測電流的十位、個位、小數(shù)點后一位、小數(shù)點后倆位，再將計算結(jié)果轉(zhuǎn)換成BCD碼并在數(shù)碼管中顯示出來。7段數(shù)碼管顯示程序：#include"Public.h"u8DisplayBCD[4];u8codeSelectTable[]={0x70,0xB0,0xD0,0xE0};voidHEXTOBCD(u16Hex){DisplayBCD[3]=Hex/1000;//千位DisplayBCD[2]=Hex%1000/100;//百位DisplayBCD[1]=Hex%100/10;//十位DisplayBCD[0]=Hex%10;//個位}voidDisplaySevenSegment(u16DisplayData){staticu8Sel;u8P0Temp;HEXTOBCD(DisplayData);//轉(zhuǎn)換成BCD碼P0Temp=P0;P0Temp&=0xF0;P0Temp|=DisplayBCD[Sel];//要顯示的BCD碼P0Temp&=0x0F;P0Temp|=SelectTable[Sel];//選中一只數(shù)碼管P0=P0Temp;if(++Sel>3)//四個數(shù)碼管輪流顯示{Sel=0;}}4.3.7主程序主程序用來調(diào)用上述子程序，包括初始化單片機、初始化ADC0804等等#include"Public.h"u8ADCResult;floatCurrent;u16CurInt;voidPowerOnInitial(void){ADC0804Initial();//初始化ADC0804}voidmain(void){MCUInitial();//初始化MCUPowerOnInitial();//初始化上電默認狀態(tài)while(1){Current=ACS712ReadCurrent(ADCResult);//根據(jù)ADC的轉(zhuǎn)換結(jié)果計算出電流值CurInt=Current*100;//電流值*100以便顯示DisplaySevenSegment(CurInt);//顯示電流值}}第5章過流保護系統(tǒng)設(shè)計第5章過流保護系統(tǒng)設(shè)計5.1PT7M6lOl的結(jié)構(gòu)及工作原理PT7M6lOl是Per\o"IC（integratedcircuit）集成電路"IComTechnology(百利通)公司的新產(chǎn)品，是一種可檢測lOOmV超低電壓的電壓檢測器。與一般電壓檢測器不同的是，它有獨立的電源輸入端V\o"CC"CC，供器件內(nèi)部電路用，它是一種四端器件，如下圖所示。圖中Vcc是外接電源輸入端、IN是被檢測的電壓輸入端、GND是電源負端、OUT是檢測結(jié)果輸出端，輸出\o"電平"電平信號[10]。如圖所示：圖5.1PT7M6lOl引腳圖該器件的輸出級有\(zhòng)o"MOS是-種金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)管，它分為N溝道和P溝道兩種導(dǎo)電類型，用這兩種溝道場效應(yīng)開關(guān)管構(gòu)成互補對稱型器件，這就是CMOS數(shù)字集成電路。"CMOS(推挽輸出)及開漏輸出兩種結(jié)構(gòu)。在\o"互補金屬氧化物半導(dǎo)體——一種大規(guī)模應(yīng)用于集成電路芯片制造的制作工藝"CMOS輸出結(jié)構(gòu)中，又分成檢測電壓超過1OOmV時，輸出為低電平的，稱為CL型(在型號后綴中用CL表示)；在檢測電壓超過lOOmV時)輸出為高電平的稱為CH型；在型號后綴中用CH表示)。開漏輸出型在輸入超過1OOmV時，輸出低電平，稱為NL型。三種不同結(jié)構(gòu)如下圖5.2所示[11]。下面以CH型為例說明其工作原理。該器件由一個帶滯后電壓的比較器、\o""反相器及由一個P-MOSFET及一個N-MOSFET組成的推挽輸出級組成。被檢測的電壓輸入比較器的\o""同相端，1OOmV的基準(zhǔn)電壓輸入比較器的反相端，比較器的輸出電平信號經(jīng)反相后輸入輸出級。當(dāng)輸入的檢測電壓從OmV升到1OOmV前，比較器輸出低電平，經(jīng)反相器輸出高電平。這高電平使輸出級的P-MOSFET截止，而使N-MOSFET導(dǎo)通，使OUT端輸出低電平；當(dāng)輸入的檢測電壓上升到大于lOOmV后，比較器輸出高電平，經(jīng)反相器反相后輸出低電平。這個低電平使輸出級的N-MOSFET截止，而使P-MOSFET導(dǎo)通，則OUT輸出為高電平。即Vin>1OOmV，使Vout為高電平(H)的)稱為CH型。CL型、NL型的工作原理讀者可自行分析[12]

圖5.2CL型CH型NL型當(dāng)Vin>1OOmV后，若Vin電壓下降到1OOmV時，0葉端輸出仍為高電平，一直要到Vin降到90mV時，Vout才由高電平跳變到低電平，即有1OmV的滯后電壓。這滯后電壓可避兔輸入的檢測電壓有一些紋波電壓時，使輸出產(chǎn)生震蕩[13]。CH型的輸入輸出特性如下圖所示(其中箭頭表示跳變的方向)。圖5.3CH輸入輸出特性PT7M6101有SC70-4、SOT23-5及TO94三種封裝供用戶選擇，分別用型號后綴C4、TA及N表示。例如CH型SOT23-5封裝的型號為PT7M61O1CHTA。三種不同封裝的引腳排列如下圖所示。圖5.4SC70-4、SOT23-5、TO94封裝PT7M61O1的主要參數(shù)：工作電壓范圍0.9~5.5V；靜態(tài)電流大小與工作電壓Vcc有關(guān)：Vcc=1.2V時為7.5μA、Vcc=1.8V時為9μA、Vcc=3.6V時為l6μA：檢測電壓的閬值電壓VTH=lOOmV，在工作溫度范圍內(nèi)，其精確度在lOOmV±3%范圍內(nèi)；推挽輸出為高電平時，Vout≥0.8Vcc，輸出為低電平時，Vcc≤0.2Vcc；滯后電壓典型值為1OmV；工作溫度范圍為-40~+85℃。5.2過流保護電路及工作原理過流保護電路如下圖所示。圖5.5過流保護電路原理圖它是由P-MOSFET(VT1)、負載\o"電阻"電阻（RL)、電流檢測\o"電阻"電阻(Rs)、CH型電壓檢測器(PT7M6101CHTA)、\o"是用較小的電流去控制較大電流的一種\“自動開關(guān)\”"繼電器(J)、驅(qū)動三極管(VT2)及\o"LED--發(fā)光二極管"LED等組成。其工作原理如下：接通電源開關(guān)以后，若工作電流正常時，VT1的柵極G經(jīng)全申，器的常閉觸頭后接地，使VT1的Vgs=5V，VT1導(dǎo)通，5V電源經(jīng)VT1后給負載RL供電，工作電流為Il(小于最大允許電流Ilmax負載電流Il流過Rs后，在Rs上的電壓Vrs=Il×Rs<1OOmV。則CH型電壓檢測器輸出低電平，VT2截止，繼電器不吸合，LED也不亮，繼電器的常閉觸頭接地，保證負載正常工作0一旦負載電流超過最大允許電；充IL叩x,則流過Rs后的壓降Vrs>lOOmV，電壓檢測器(CH型)輸出高電平[14]。這個高電平使VT2導(dǎo)通，繼電器得電吸合，常閉觸頭斷開，常開觸頭接地。這樣使VTI的柵極G與源極S經(jīng)過R1接在一起，Vgs=0，VT1截止；與此同時，常開觸頭接地，使繼電器自保(保持吸合狀態(tài))，LDE亮。VT1截止，使RL的Il≈0，Vrs≈OV，CH型電壓檢測器的輸入Vin=OV，其輸出Vout也為低申，平)則VT2截止，但繼電器J因自保，保持了負載電源的斷開，并且LED一直亮著，指示出已發(fā)生了過流狀態(tài)。電路在檢測后，排除過流故障后，再合上電源開關(guān)K，電路又恢復(fù)正常。上圖中C1是防止在有過流發(fā)生時避免繼電器發(fā)生震蕩而設(shè)置的。有關(guān)參數(shù)的計算及選擇（1）電流檢測電阻Rs的計算與選則：負載的正常工作電流為IL，最大的允許工作電流為Imax。Imax是根據(jù)負載的工作情況來設(shè)定。當(dāng)Imax設(shè)定后，Rs可按Rs=lOOmV/Imax(A)計算，例如，Imax設(shè)定為2A,則Rs=100mV/2A=50mΩ。Rs可選擇高精度采樣電阻，其標(biāo)準(zhǔn)阻值為0.010、0.0150、0.020······。功耗為2W。不可采用一般的貼片式電阻，其誤差太大會影響電路精確度。（2）VT1的選接:VTI為P-MOSFET其要求為:VT1的Vds要大于電源電壓；其漏極電流Id要大于Imax；并且要選擇其導(dǎo)通電阻Rds(on)。在本例中，選擇型號為Si9934DY的雙P-MOSFET。其主要參數(shù)如下：Vds=12V、Vgs=4.5V時，Rds(on)=0.05Ω，Id=±5A。該P-MOSFET為8引腳SO-8封裝，內(nèi)部有兩個獨立的P-MOSFET。如果將內(nèi)部兩P-MOSFET并聯(lián)，則其Rds(on)減小一半，而Id增加一倍，Rds(on)=0.025Ω，Id=±1OA。Si9934DY的引腳排列如下圖所示[15]。圖5.6Si9934DY引腳圖例如，Il=4A，Rds(on)=0.02Ω，則在VT1上的壓降Vdp=Il×Rds(on)=4A×0.02Ω，即Vdp=0.01V。其功率損耗Pd=Vdp×Il=0.1V×4A=0.4W由上述計算可知，在VT1上的電壓降及功率耗損是很小的。實際上Rds(on)=0.05Ω是Vgs=4.5V時的值，現(xiàn)Vgs=5V時。并聯(lián)后的Rds(on)值小于0.055Ω的。則Vdp與Pd會更小一些。（3）繼電器J的選擇由于繼電器觸頭通過的電流極小可采用超小型直流小功率電磁繼電器，其額定電壓為50mV。壽命>10的5次方。5.3電路模塊由于該電路簡單、尺寸不大，有一定的通用性，有可能做成模塊，如下圖所示。Vdd為電源輸入端，GND為地，Vl與Vdet之間接Rl,Vdet與GND之間接Rs。如圖所示圖5.7過流保護電路模塊第6章軟件系統(tǒng)仿真第6章軟件系統(tǒng)仿真6.1仿真軟件介紹Proteus軟件是英國Labcenterelectronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學(xué)的教師、致力于單片機開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。功能特點：Proteus軟件具有其它EDA工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能是：1．原理布圖；2．PCB自動或人工布線；3．SPICE電路仿真。革命性的特點：1．互動的電路仿真，用戶甚至可以實時采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。2．仿真處理器及其外圍電路，可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配臵的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設(shè)計開發(fā)環(huán)境[16]。6.2系統(tǒng)仿真過程與結(jié)果在Proteus中繪制系統(tǒng)原理圖如圖6.1為了能夠多次取值仿真，便于更準(zhǔn)確測設(shè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，將原電路圖中的電源電路改為了一個模擬電流源直接與ACS712連接。如圖6.2雙擊原理圖中的單片機，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*.HEX圖6.1系統(tǒng)原理圖 圖6.2系統(tǒng)輸入端圖6.3錄入程序點擊確定對系統(tǒng)進行仿真。我們將模擬電流源電流大小調(diào)整為4，測試通過系統(tǒng)檢測后得到并顯示的結(jié)果是否一致。圖6.4調(diào)整電源輸入點擊開始按鈕開始系統(tǒng)測試系統(tǒng)正常運行，數(shù)碼管顯示出檢測結(jié)果為4.15,在系統(tǒng)誤差允許的范圍內(nèi)，檢測結(jié)果與電流源給定值基本相等，符合設(shè)計要求。圖6.6仿真結(jié)果結(jié)論結(jié)論通過此次畢業(yè)設(shè)計，我不僅把知識融會貫通，而且豐富了大腦，同時在查找資料的過程中也了解了許多課外知識，開拓了視野，認識了將來電子的發(fā)展方向，使自己在專業(yè)知識方面和動手能力方面有了質(zhì)的飛躍。畢業(yè)設(shè)計是我作為一名學(xué)生即將完成學(xué)業(yè)的最后一次作業(yè)，他既是對學(xué)校所學(xué)知識的全面總結(jié)和綜合應(yīng)用，又為今后走向社會的實際操作應(yīng)用鑄就了一個良好開端，畢業(yè)設(shè)計是我對所學(xué)知識理論的檢驗與總結(jié)，能夠培養(yǎng)和提高設(shè)計者獨立分析和解決問題的能力；是我在校期間向?qū)W校所交的最后一份綜和性作業(yè)，從老師的角度來說，指導(dǎo)做畢業(yè)設(shè)計是老師對學(xué)生所做的最后一次執(zhí)手訓(xùn)練。其次，畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)是老師檢驗其教學(xué)效果，改進教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量的絕好機會。畢業(yè)的時間一天一天的臨近，畢業(yè)設(shè)計也接近了尾聲。在不斷的努力下我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的大概總結(jié)，但是真的面對畢業(yè)設(shè)計時發(fā)現(xiàn)自己的想法基本是錯誤的。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了自己原來知識太理論化了，面對單獨的課題的是感覺很茫然。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)?？傊还軐W(xué)會的還是學(xué)不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學(xué)會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學(xué)會了。參考文獻參考文獻何立民.單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)配置與接口技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學(xué),1990:94-107李曉荃.單片機原理與應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2000:47-59劉和平.單片機原理及應(yīng)用[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,2002:55-61重一.利用霍爾傳感器芯片設(shè)計直流電流檢測電路[J].傳感器技術(shù),2003,12(06):8-13陳杰,黃鴻.傳感器與檢測技術(shù)[M].高等教育出版社,2002.36-41張欣,陸申龍.新型霍爾傳感器的特性及在測量與控制中的應(yīng)用[J].大學(xué)物理,2002(10)：15-19D.C.Yu,J.C.Cummins,Z.Wang,H.J.Yoon,Lj.A.Kojovic,CorrectionofCurrentTransformerDistortedSecondaryCurrentsDuetoSaturationUsingArtificialNeuralNetworks,TransactionsonPowerDelivery,Vol.16,No.2,pp.189-194,April2001.徐愛鈞.單片機高級語言C51應(yīng)用程序設(shè)計[M].北京：電子工業(yè)出版社,2002.16-21宋吉江,牛軼霞.用霍爾傳感器測量大電流[J]-中國設(shè)備管理,2001,54(02):43-48Lj.A.Kojovic,ComparisonofDifferentCurrentTransformerModelingTechniquesforProtectionSystemStudies,SummerMeeting,Chicago,D.H.Boteler,Q.Bui-Van,J.Lemay,DirectionalSensitivitytoGeomagneticallyInducedCurrentsoftheHydro-Quebec735kVPowerSystem,OnPowerDelivery,Vol.9,No.4,October1994,pp.1963-1971白韶紅.集成霍爾傳感器的發(fā)展[J].自動化儀表,2003,24(03):34-42任春麗,唐求.電能質(zhì)量遠程監(jiān)測管理系統(tǒng)[J].儀表技術(shù)與傳感器,2011,17(3):58-61.王維檢.電力系統(tǒng)繼電保護基本原理[M].清華大學(xué)出版社,1991.24-41.賀家李,宋從矩等.電力系統(tǒng)繼電保護原理[M].中國電力出版社,1994.48-53.徐英雷,許峻峰.基于單片機的霍爾傳感器測試系統(tǒng)[J].電力機車技術(shù),2001,3(04):21-32致謝在本次畢業(yè)設(shè)計中，我得到了指導(dǎo)老師張玉財老師的熱心指導(dǎo)。自始至終關(guān)心督促畢業(yè)設(shè)計進程和進度。幫助解決畢業(yè)設(shè)計中遇到的許多問題。還不斷向我傳授分析問題和解決問題的辦法，并指出了正確的努力方向，使我在畢設(shè)過程中少走很多彎路。在這里非常感謝張老師的指導(dǎo)和幫助，并致以誠摯的謝意！同時，身邊的同學(xué)給了我許多的幫助。在此，我向身邊關(guān)心我的同學(xué)致以誠摯的謝意！另外，系里的領(lǐng)導(dǎo)和老師也給了我們必要的指導(dǎo)，我也向系和年級的領(lǐng)導(dǎo)們表示衷心的感謝！最后感謝學(xué)院對我這幾年的培養(yǎng)。

畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：日期：指導(dǎo)教師簽名：日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名：日期：

學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日

指導(dǎo)教師評閱書指導(dǎo)教師評價：一、撰寫（設(shè)計）過程1、學(xué)生在論文（設(shè)計）過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、學(xué)生掌握專業(yè)知識、技能的扎實程度□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學(xué)生綜合運用所學(xué)知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力□優(yōu)□良□中□及格□不及格4、研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計方案的合理性□優(yōu)□良□中□及格□不及格5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計）期間的出勤情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計）質(zhì)量1、論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格三、論文（設(shè)計）水平1、論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）指導(dǎo)教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日評閱教師評閱書評閱教師評價：一、論文（設(shè)計）質(zhì)量1、論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計）水平1、論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）評閱教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日致謝教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見教研室（或答辯小組）評價：一、答辯過程1、畢業(yè)論文（設(shè)計）的基本要點和見解的敘述情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、對答辯問題的反應(yīng)、理解、表達情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學(xué)生答辯過程中的精神狀態(tài)□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計）質(zhì)量1、論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？