AVR电动机智能启动器项目设计方案

1 景介绍 随着科技的飞速发展和国民经济的稳步上升，电机设备得到了广泛的应用，数千台电动机同时运作的大企业已屡见不鲜，可以说我国已进入了高度工业化时期。而且人们的日常生活如交通、运输也已离不开电动机。然而由于我国自动化起步较晚 ,控制思想不如西方发达国家成熟和完善，在工农业生产中经常由于某些无法预知的因素，如三相电流严重不平衡、过电流、缺相、过载、堵转等使电动机发生故障，而电动机通常是企业内转动设备的主要动力，大量电动机的停运给企业造成很大经济损失及生产的混乱，特别是 大型连续化生产要求非常高的危急企业，还可能引发其他设备及人身事故，损失更为严重。因此携带保护功能的电动机智能启动器成了众多电机用户的首选。它不仅具有普通保护功能而且还在经常被忽略的启动阶段对电动机进行监控保护。 近几年来对智能启动器的研究已进入白热化，从热继电保护启动到电子智能启动，市面上的启动保护装置已层出不穷。但往往价格颇高，大型企业还是一如既往地选择国外进口产品，真正属于中低档用户的产品还是不多。就是在这样一个背景下，我们采用了目前广为流行的 8位 现控制功能的进一 步完善和成本的降低。 以前保护动作装置都以双金属片热继电器为主，它在保护电动机过载方面具有较好的效果，并且结构很简单，但在功能和动作特性上存在严重不足。近年来电动机启动保护装置开始向智能化、微机化、数字化方向发展，但目前对电动机启动阶段的保护比较单一，一般都采用启动定时限保护。该功能虽然可以基本满足启动时间较长电动机启动过程保护的需要，但对于启动时间较短或很大功率的电动机，采用该方法可能会引起电动机的损坏。因此我们选择了运 2 用三个电磁继电器切换的方式来实现启动阶段与运行阶段的分别保护。 有别于 46单片机的 。因此我们将它与功能强大的 写显示部分的处理单独由无疑问减轻了 仅实现了控制的简单模块化而且节约了控制芯片的内部资源。 业设计任务和要求 本课题主要是启动器的智能控制，其中包括电源设计、控制系统设计、继电器电路设计以及相关软件的编写。要求熟悉 握电动机启动过程的保护要领，掌握工程开发的系统步骤与技巧。 智能启动器的设计分为模拟信号的采集，信号的分析处理 和键盘显示三部分。开始我们打算和其他同学一样采用软硬件分开的任务分工制 ,但在实施两周后 ,发现对于一个项目来说 ,把软硬件完全分开来设计是很不合理的 ,而且对个人知识的掌握也有局限性 ,所以我们打算软硬相结合 ,我在负责硬件的同时还涉及到基础软件模块驱动程序的设计。另外，该课题我们采用了两种采样方式。我负责直流采样的方案即在三相信号进入单片机之前，采用相关模拟电路先整流、滤波，将交流信号先转化为直流信号，再对直流信号进行处理，我认为这样做会比直接采用交流采样简单，不用考虑相位变化信息，相对而言对单片机的内部资源的占用 也少得多，工作方面软硬件都涉及到了，具体内容包括电路原理图设计，电路板设计，软件功能（ 字滤波、采样、键盘、显示和部分保护方案）及调试等部分。这样软硬结合的分工，能够使我们得到全方位的学习和锻炼。 文结构和说明 本篇论文共分五章：第一章介绍了本课题的背景 ,引出了智能启动器的研究与开发；第二章介绍了本次设计的总体方案；第三章重点介绍了本设计中硬件部分的模块化设计以及 四章主要介绍了系统软件部分的程序设计方案，软件功能模块等，第五章则是对本次设计的总结及其今后的展望。 3 第二章 总体方案 本课题我主要采用模块化的设计方案，先对三相交流信号（电压、电流）进行整流和滤波，再由单片机的模拟 I/单片机内部进行 A/字滤波、比较、保护判断等，最后将信息输出给继电器模块使其响应动作。总体主要分硬件设计和软件设计两部分。 硬件部分采用的高速的 机界面则运用了 正实现了模块化控制；模拟电路部分用来对输入的电信号进行预处理（整流、滤波），实现交流到直流的转换， 当然这时的直流还会有许多纹波，不是真正意义上的直流，所以还要经过软件部分的数字滤波才能消除部分纹波，减少误差。继电器的驱动电路模块用来实现继电器的开通和关断。而减压启动和保护部分分别用三个继电器的通断来实现。电源设计要求提供 125只需要硬件电路，没有软件方面的要求，通过简单的参数计算过程就可以画出相应原理图。 软件部分主要采用分层和功能模块化设计，第一层是基础层包括：继电器、键盘、显示、 A/二层主要是中断，包括外部中断和定时中断，前者用于键盘功能模块，后者用于计时、启 动和保护；第三层是保护算法用于实现各种保护功能（过流、过压、过载、堵转、断相、三相不平衡等）。 虽然软硬件分开设计，但是在一个项目的运行中，硬件和软件是始终分不开的，它们是相辅相成的。没有硬件，软件无法运行，没有软件，硬件则无法实现其功能。在本设计中，我软硬件结合，相互交叉进行，使得自己在软硬件方面都得到了很好的学习和提高。 另外本课题我采用了直流采样的信号处理方式，这也是本设计中我和同组同学的最大差异之处，相对交流采样而言，直流采样相对简单些，涉及计算少，占用系统资源少。但其也有相应的缺点，如无法对零 序电流进行处理，无法计 4 算功率等。每一个方案都有其优缺点，由于以前没有独立设计一个大项目的经验，我选择了相对简单的直流采样，但对我来说这也是第一次尝试，我希望自己能够尽力去做好。 5 第三章 基于 件设计方案 基于 片机系统模块、继电器驱动控制电路模块和读写显示芯片控制电路模块。三相模拟信号的预处理（包括整流，电平匹配）用自搭电路的形式完成。 因单片机和 继电器需 12电源模块提供两 路电源信号。 单片机系统电路模块包括 部晶振、下载接口 电器驱动控制电路模块包括三个继电器动作的逻辑控制电路、信号放大驱动电路和抗干扰电路等；读写显示芯片（ 制电路模块包括 盘以及 片选型及相关介绍 本设计以单片机 为 应用核心，通过单片机控制各种外围芯片及电路 。 重点是单片机 电器驱动电路、 键盘 电路和数码显示 电路的 应用。 电信号经过模拟电路整流滤波 处理后由 果存在危险，由继电器驱动电路来驱动一号继电器进行保护动作，同时将控制信号传入 果没有危险，继电器不动作。我们还可以通过键盘对显示和时间等进行设置，最终实现电动机启动的智能控制和实时保护。 片机是 内核具有丰富的指令集和 32个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与算术逻辑单元 (相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同 时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的 控制器最高至 10倍的数据吞吐率。另外它的程序存储器是片内 以修改上千次，对新产品 6 的开发以及升级都十分方便。我所选用的 1. 相对于其他芯片， 16有同时读写的能力 )， 462字节 132个通用 I/32个通用工作寄存器，用于边界扫描的 持片内调试与编 程，三个具有比较模式的灵活的定时器 /计数器 (T/C)，片内 /外中断，可编程串行 起始条件检测器的通用串行接口， 8路 10位具有可选差分输入级可编程增益的 有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个 及六个可以通过软件进行选择的省电模式。 另外片内 许程序存储器通过 者通用编程器进行编程，也可以通过运行于 正是基于 且它价格合理，功能强大，极其符合我们设计中低档智能启 动器的设计理念。 图 如图 3口 A（ 为 A/可作为 7 8位双向 I/有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口 端口 B（ 端口 C（ 端口 D（ 同之处在于它们的第二功能。 复位输入引脚。持续时间超过最小门限时间的低电平将引起系统复位。持续时间小于门限间的脉冲不能保证可靠复位。 端口 。不使用 引脚应直接与 用 反向振荡放大器与片内时钟操作电路的输入端。 反向振荡放大器的输出端。 A/ 数字电路的电源。 地。 （ 1） 核 主要任务是保证程序的正确执行，它能够访问存储器、执行运算、控制外设以及处理中断。它包含了 术逻辑单元、状态寄存器、通用寄存器（ X、 Y、 Z）、堆栈指针、指针执行时序、复位与中断处理等。 （ 2） 据存储器空间和程序存储器空间。此外，有 三个存储器空间都为线性的平面结构。另外 16于存放程序指令代码。 （ 3）系统时钟 系统时钟有 I/步定时器时钟和 时钟。时钟源分为两种：外部时钟和内部时钟。该课题所选择的是外部时钟（外部晶体振荡器）。 图 3丝位 种模式适合于噪声环境，而且这种模式的频率范围比较宽。当保持 荡器的输出信号幅度比较小。大大降低了功耗，但是频率范围比较窄，不能驱动其他时钟缓冲器。 图 3晶体振荡器连接图 晶振参数的设定 :在本设计中我选用了 因为该频率不仅可以提供标准触发信号而且可以降低功耗节约单片机内部资源及产生标准串行波特率。 （ 4）系统复位 5个复位源：上电复位、外部复位、看门狗复位、掉电检测复位和 设计主要采用了上电复位（开关机时）和看门狗复位（单片机故障时）。 （ 5） I/每个端口都有三个 I/据寄存器 据方向寄存器 脚 个端口引脚都具有三个寄存器位 : （ 6）计数器 本设计只需采用一个定时中断计数器即 采用了快速 T/C 9 可以由内部同步时钟或外部异步时钟驱动，如果没有时钟源 T/取 时寄存器的内容更新为 行写操作时， 数器的计数序列取决于寄存器 的设置。 （ 7） 内置 是一个 10位的逐次逼近型 一个 8通道的模拟多路复用器连接，能对来自端口 路单端输入电压进行采样。并且包含一个采样保持电路，以确保在转换过程中的电压恒定。 器件内含 数模转换过程：在 的情况下，再把 ，转换将在 下一个上升沿时启动。真正的采样保持操作在转换启动后的 转换过程中， ；转换完成时，它将被硬件自动清 0。 ，将有一个使 次转换与通常转换差别就是要多 12个 0 200钟频率过高会降低转换精度。它有系统时钟信号和一个可设定分频比的分频器提供频率。 ），转换结果被放入 单次转换的结果计算式如下： 式中，参考电压。 本设计采用了功能强大的 用于数码管显示驱动和键盘R E 0 2 4 10 扫描控制，并且内置时钟振荡电路，可以动态驱动 8位数码管或者 64位 有 烁、移位、段位寻址、光柱译码等功能；同时还可以进行 64键的键盘扫描； 线串行接口或者 2线串行接口与单片机等交换数据；可以对单片机提供上电复位信号。它具有如下优点： 显示 驱动： 内置电流驱动级，段电流不小于 15电流不小于 80 动态显示扫描控制，直接驱动 8位数码管、 64位发光管 4级光柱。 可选数码管的段与数据位相对应的译码方式或者 于显示一个特殊字符。 数码管的数据左移、右移、左循环、右循环。 各数码管的数字独立闪烁控制，可选快慢两种闪烁速度。 任意段位寻址，独立控制各个 64级光柱译码，通过 64个 扫描极限控制，支持 1到 8个数码管， 只为有效数码管分配扫描时间。 可以选择字驱动输出极性，便于外部扩展驱动电压和电流。 键盘控制： 芯片内置 64键键盘控制器，本设计选择 4 2矩阵键盘扫描。 内置按键状态输入的下拉电阻，内置去抖动电路。 键盘中断，可以选择低电平有效输出或者低电平脉冲输出。 提供按键释放标志位，可供查询按键按下与释放。 支持按键唤醒，处于低功耗节电状态中的 外部接口： 同一芯片，可选高速的 4线串行接口或者经济的 2线串行接口。本设计采用了 4线串行接口，它支持多个芯片级联，时钟速度从 0到 2约引脚。 内置上电复位，可以为单片机提供高电平有效和低电平有效复位输出。 11 件功能模块的设计 相模拟信号的预处理模块 本模块主要处理的是将输入的原始信号进行硬件滤波和整流。 其电路原理图如下： 电压部分： 电流部分 图 3硬件整流和滤波电路 12 电流要先进电流互感器，将电流量转化为相应的电压量，因为单片机内部是对电压量进行分析处理的。经过互感器后再经一个整流桥图中 交流电转化为有纹波的直流，然后经过模拟 滤波电路（由电阻、二级管、电容等组成）处理，电路图如图 3 电压部分和电流部分原理一样，不同之处在于电压部分是经过电压互感器（变压）后在进行整流、滤波处理。 图 3 13 （ 1） I/O 端口 如图 3A、 中 于设计时考虑到芯片的模拟 I/节 省资源的情况下电压信号的输入我通过了一个多路选择开关再与 样可以节省两个端口，以备其他未考虑信号的输入。 图 3多路选择开关 除了通用数字 I/多数端口引脚都具有第二功能。下面对本设计用到的端口第二功能介绍如下 : 端口 从机输出信号 ) 从机输入信号 ) S (引脚 ) 模拟比较负输入 )； T/ 模拟比较正输入 )； 外部中断 2输入 ) 1 (T/ 0 (T/； 输出 ) 14 端口 定时振荡器引脚 2) 定时振荡器引脚 1) 两线串行总线数据输入 /输出 ) 两线串行总线时钟线 ) 端口 T/ T/ T/匹配输出 ) T/匹配输出 ) 外部中断 1的输入 ) 外部中断 0的输入 ) （ 2）片内基准电压 于掉电检测，或者是作为模拟比较器或有两种情况加上电阻 V，去掉 V，也可以是 5V）。 图 3电压 注 :图 3容用来滤波 15 电器驱动模块 本设计采用了三个继电器 (它们都采用的是常开触点。其中别表示降压启动和启动完成后全压运行的两个状态。 图 3三继电器的驱动电路 如图 32V，采用三极管的目的是为了放大电流信号以驱动继电器。信号在进入三极管之前还必须由光耦消除干扰信号，相关电路如图 3 图 3光耦抗干扰电路 当电机启动时，继电器 机进入降压启动过程；当电流平稳后，继电器 示进入了全压运行阶段；当电机遇到危险时，继电器 行保护动作。 另外为了避免 们加入了一个逻辑互锁 16 电路来避免这种情 况的冲突，真正实现保护、启动和运行的分时控制。由于市面上恰好有相关功能的芯片，因此为了节约时间，我直接采用了 74内部逻辑电路如图 3 图 3互锁逻辑电路 真值表如下 :（ 1表示开、 0表示合） 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 写显示功能模块 读写显示功能模块是本设计硬件设计的重点，数码管驱动及键盘的控制采用芯片 设计模块化。它可通过 4线或 2线 串行接口与单片机等交换数据，并且可以对单片机提供上电复位信号。 17 图 3因为 线串行接口是由硬件实现的，单片机可以频繁地通过串行接口进行高速操作，不降低 2线串行接口是由软件与硬件共同实现的 ,不适合不间断地频繁操作 ,所以我采用了 4线接口。 由图 3片机可 以通过操作命令分别启用、关闭、设定这两个功能。 (1)显示驱动 序为 部具有电流驱动级，可以直接驱动共阴极数码管。段驱动引脚 段 A，引脚 驱动引脚 个数码管的阴极。 8矩阵的发光二级管 4个独立发光管二极管或者 64级光柱。 且只为有效数码管分配扫描时间，降低扫描极限可以提高数码管的 显示亮度。 个 8位的数据寄存器用于保存 8个字数据，分别对应于所驱动的 8个数码管或者 8组发光二极管。它不仅支持数据寄存器中的字数据左移、右移、左循环、右循环和各数码管的独立闪烁控制，而且还支持任意段位寻址，可以用于独立控制发光管 设计正运用了该特性。 默认情况下， 时 8个数据寄存器中字数据的 18 位 7位 0分别对应 8个数码管的小数点和段 G段 A，当数据位为 1时，对应的数码管的段就会点亮；当数据位为 0时，则对应的数码管的段就会熄灭。通过设定， 作于 方式主要应用于数码管驱动，单片机只要给出二进制数 如图 3个数码管和一组 共八个 )。所有数码管的相同段引脚（段 A段 联后通过串接的限流电阻 接限流电阻的阻值越大段驱动电流越小，数码管的显示亮度越低， 00至 1降低芯片本身的功耗应选择较大的阻值。各数码管的阴极分别由 图 3(2) 键盘扫描 4键的键盘扫描功能，我们可以在 8 8矩阵中任意去掉不用的按键。我所设计的键盘采用了 8*1的键盘方式，为了防止键被按下后在 在 阻值可以从 10 在键盘扫描期间， 余 7个引脚输出低电平； 没有键被按 19 下时， 有键被按下时，例如连接 当 了防止因为按键抖动或者外界干扰而产生误码， 有当两次键盘扫描的结果相同时，按键才会被确认有效。如果 记录下该按键代码，并通过 4线串行接口中的 时单片机可以通过串行接口读取按键代码；在没有检测到新的有效按键之前 ，就是说，同一时刻，不能有两个或者更多的键被按下；如果多个键同时按下，那么按键代码较小的按键优先。 位，位 2位 0是列扫描码，位 5位 3是行扫描码，位 6是状态码（键按下为 1，键释放为 0）。单片机可以在任何时候读取按键代码，但一般在 时按键代码的位 6总是 1，另外，如果需要了解按键何时释放，单片机可以通过查询方式定期读取按键代码，直到按键代码的位 6为 0。 图 3键盘芯片连接图 (3)四线串行接口 线串行接口，包括 4个信号线：串行数据输入线 行数据时钟线 行数据加载线 行数据输出线 中， 认是高电平。 启用键盘扫描功能后作为键盘中断和数据输出线，默认是高电平。 20 电平表示位数据 1，低电平表示位数据 0，串行数据输入的顺序是低位在前，高位在后。 其下降沿从 2位移位寄存器，在 此原理 0而可以实现高速串行输入输出。 2位数据，作为操作命令分析并处理，无论移位寄存器中的 12位数据是否有效， 片机不能 将 是 单片机 I/ 图 3接口框图 在未启用键盘扫描功能时， 位寄存器中的最低位数据总是在 21 当启用键盘扫描功能后， 认是高电平。当 片机被中断后， 发出读取按键代码命令， 位按键代码的最高位；单片机继续输出串行时钟，在 位按键代码的剩余 6位，顺序是高位在前，低位在后； 7位按键代码输出完毕后，无论 图 3脉冲波形图 如图 3 输出一位数据，即向 0，并向 以同样的方式，输出读取按键代码命令的位数据 向 中包括一个上升沿使 即在 读取一位数据，即从 6，并向 以同样的方式，输入按键代码的位数据 由于 在电源上产生较大的毛刺电压，如果电源线或者地线的布线不合理，会影响单片机或者 使 用较粗的电源线和地线，在靠近 22 源模块设计 因单片机和 继电器需 12电源模块主要是提供两路电源信号。为了提高电源抗干扰能力，在电源模块输入端利用电容和变流器来实现交流滤波，经过变流器的交流信号通过整流、滤波电路转化为直流信号，滤波信号一路经过变压器将一次侧 220时将二次侧信号经光电耦合通过开关电源反馈到一次侧，从而进一步提高电源抗干扰能力；另外，滤波信号通过另一变压器，在二次侧 得到 12于驱动继电器。系统设计之初，为了简化电路、节省成本曾采用自耦变压器将一次侧电压信号通过两次变压在二次侧获得 12在实际应用中发现容易造成两路电源信号的干扰，最终采用两个变压器分别提供两路电源信号的方法。 口的设计 接口是单片机与外部连接的部件，如果没有相关接口就没办法和外部进行通信和数据信息的交互。在本设计中我采用了 中 （ 1）同步串行下载口 33线同步数据传输，有 7种可编程的比特率和传输结束中断标志，可以从闲置模式唤醒，作为主机时具有倍速模式。 系统包括两个移位寄存器和一个主机时钟发生器。配置为 8比特的数据移入从机。传输结束后 输结束标志 23 配置为从机时，只要 时可以通过软件更新 使 此时 至 个字节完全移出之后，传输结束标志 接收方向有两个。在发送时一定要等到移位过程全部结束后才能对 接收数据时，需要在下一个字符移位过程结束之前通过访问 则会丢失数据。 图 3 从机的互连 (2)图 3如图 3分别为 试模式选择 )、 试时钟 )、 试数据输入）、 试数据输出）。 在 个 旦 4 输入信号即被拉高， 时 于悬空挂态， 制器不移位数据，因此必须连接一个上拉电阻或有上拉电阻的硬件。 另外还有一些连接模拟信号的接口如 图 3其他接口 路板的设计 图 3理图的绘制 首先创建出绘图界面，调出原理图中所要用到的器件，用绘图工具把所有的元件连接起来，由于原理图在一张 以在几张图纸中分功能模块画出总图的分图，最后再把这些分图在一张图纸中进行连 25 接。把图中相应的器件上分别标上相应的数值，并把封装号分别填入到器件的编辑属性窗口中，最后对元件进行编号。 图 3原理 图 图 3图时分几个单元来完成，为将整个硬件原理图表示清楚，在此放入一张图中供分析，单元图放在附录中。 在绘制原理图过程中出现一些问题，现做一小结： 1 ； 脚与线没有连上； 须非 2元件跑到图纸界外：没有在元件库图表纸中心创建元件。 3创建的工程文件网络表只能部分调入 成 为 4当使用自己创建的多部分组成的元件时，千万不要使用 26 原理图绘制完后进行电器检查（ 生成网络表，就可以绘制 电路板中把元件排列整齐，最后的工作就是布线了。在 线是完成产品设计的重要步骤，可以说前面的准备工作都是为它而做的，在整个 布线的设计过程限定最高，技巧最细、工作量最大。 面布线及多层布线，我采用了双面布线。 布线的方式也有两种：自动布线及交互式布线，在自动布线之前，可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线，输入端与输出端的边线应避免相邻平行，以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离，两相邻层的布线要互相垂直，平行容易产生寄生耦合。 在画图和生成 1网络载入时报告 2打印时总是不能打印到一页纸上： ， 择显示所有隐藏的字符，缩小 后移动字符到边界内。 3 表示这个网络没有连通，看报告文件，使用选择 设计过程中应保证零件封装无误，这也生成 同的元件可共用同一零件封装，同种元件也可有不同的零件封装，在此对零件封装做一小结： , ,0805 , 100u,2 , , , , 27 , , , , 10 014 ,0805 1K,0805 ,0805 , 46K, , ,章小结 本章主要介绍了硬件部分的设计，在硬件电路设计中我们需要处理 好控制系统，输入输出接口，继电器驱动，键盘显示以及抗干扰等一些设计。 更深一步了解了 作原理以及它们之间的连接和控制方式等，学会了用 整个过程有了清晰的了解，并自己动手焊元件，掌握了许多实际焊接工作中的小窍门。在这一部分的设计中真正让我体会到实践的乐趣。 28 第四章 基于 件设计方案 本课题的软件部分我采用了层次化、模块化的设计方案。全局分三层：第一层是基础功能模块层； 第二层是中断层，它包括定时中断和外部中断；第三层是保护算法。层次化使结构清晰，三层采用调用关系，一层比一层高级。模块化使得程序在功能实现上简单明了。 其中基础层涉及到继电器、键盘、显示、 A/D、硬件数字滤波等功能模块。 具体方案如下： (1)首先进行程序 初始化 ，包括 数码管 设置 、从 定电流、启动时间和保护时间。然后进行 A/波，每调用一次 A/次采取 50个数据。通过多次采样、排序、求平均值，采用平均值滤波，提高系统高干扰性能。 (2)采样完成后判断电动机是否启动，若已启动开始数码管显示以及各种保护判断、处理。首先根据读取的 A/后进行误差修正，一方面通过比较确定最大电流值和最小电流值，然后分别放入显示单元；另一方面通过误差修正值进行各种保护判断：若三相输入电流中任一相结果为零，则断相成立，立即启动保护； 三相输入电流中最高相与最低相差值大于 33%额定电流时， 三相不平衡成立，立即启动保护； 在正常运行状态下，电动机电流大于 电流反时限保护动作 。 件开发语言、工具和环境介绍 的开发主要有两种语言：汇编语言和 设计我所选用的是 着单片机技术的发展，程序空间和数据空间都在增大，代码空间和程序效率不如以前重要了，汇编的优势不如以前，往往使得程序冗长，而 （ 1）开发迅速，无需记住大量的汇编指令。 29 （ 2）维护方便，支持不断改进，它的可读性和模块化使维护更加方便。 （ 3）便于合作开发，可以把系统分成几个任务，每个任务之间很少联系。 （ 4）方便移植，由于 平台相关的代码不多，因此在不同平台间移植很容易。 我所采用的编译器是 不是一个集成开发环境，仅仅是一个 其他编译器相比， 是完全自由软件。它的源代码都可以得到，并很容易编译，因此它适用于任何平台（特别是任何 程。 何做。对于多数人这个还是有些难度的，不过现在可以使用 另外开发环境我选择了 是由 开发的 运行于 于软仿真的芯片仿真器，用于在线硬件仿真的接口。 仿真器适配器我选用了 序设计 始化和主程序 初始化： 单片机内部初始化 外围芯片初始化 程序： 三相电压、电流的 A/字滤波，保护算法分析 在电压，电流采样完成后分别运行保护算法，如果出现故障进入相应的 故障处理程序。 主程序的流程图如图 4 30 图 4主程序流程图 开始初始化 ： A T m e g a 16 、 52 初始化设定E E P R O M 设定值读入该相电流或电压是否采样 8 次 ？是否采样到第六路 ？调 A / D 转换子程序对采样的 50 个数据排序取 32 个进行求和对 32 个数据和求平均数据保存8 次采样数据求和对和求平均将平均值存储调用保护算法子程序是否有故障保护器动作采样次数加 1采样相数加 11 础功能模块 (1) 数字滤波模块 数字滤波功能块主要是将采样得到的信号进行滤波，滤除纹波和外界的部分干扰。我采用的方案是分六路信号 (b a c)进行采样，先分别采 50个数据，并进行 模拟量转换为数字量。在 50个数据中去掉前后9个，得到六组 32个数据，再对每组进行求和求平均，得到六个平均值（ 按此方式循环采样 8次，再对这 8组数据求和求平均，最终得到的一个六维数组，即最终与额定值进行比较的采样值。 该模块是进行直流采样的关键部分，也是最可能产生误差的地方。 其中涉及到排序和 A/速排序子程序我采用了 别对六组 32个数据进行从小到大排序。 相关程序如下： a,n) i,j; j=0;jai+1) ai;ai=ai+1;ai+1= 32 数字滤波部分程序的流程图如图 4程序见附件） 图 4数字滤波 程序流程图 (2) A/由于 与 端口用一个 8路的模拟开关连接。有两种工作方式分别为：查询方式和中断方式。在查询方式中，次转换均由置位 第一次置位 数 （ i ） ( 3 % ) 若结果 为 真，则三相不平衡成立， 立即保护动作 过电流 (过载、欠压、堵转等 ) 当电动机在负载变大 ,