基于单片机的漏电保护器的研究
基于单片机的漏电断路器漏电保护实现方法
·智能电器及计算机应用·低压电器（２０∞№７）通用低压电器篇基于单片机的漏电断路器漏电保护实现方法水沈坤，章兢，王善伟，戴瑜兴（湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙４１００８２）摘要：分析了分立式漏电断路器漏电流处理模块的工作原理及其在买际厩用中的不足，提出了一种基于单片机实时采样处理的漏电流处理方法。
给出了该方法的硬沈坤（１９８４一），件原理图及软件流程图。
试验表明，该方法稳定可靠、精度高，并为现场总线化的漏电写，硕ｉ击究生，苁断路器设计提供了参考。
事嵌入式系统设计关键词：漏电保护；单片机；漏电断路器；采样及控制理论的研中图分类号：’ｌ’Ｍ５“·８文献标识码：Ｂ文苹编号：１００ｌ－５５３ｌ（ｚｕ０９）ｕ７圳３ｌ奶究。
ＤｅｓｉｇｎｏｆＬｅａｋａｇｅＣｕｒｒｅｎｔＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎｆｏｒＥａｒｔｈＬｅａｋａｇｅＢｒｅａｋｅｒＢａｓｅｄｏｎＭｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓＨＥＮＫｕｎ，ＺＨＡＮＧＪｉｎｇ。
ＷＡＮＧｓｈｎｍｌ｝西，ＤＡｌＹｕｘ魄（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＩｎｆｏｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｍｃｔ：Ｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｔｌｌｅｄｅｆｂｃｔｓｉｎｐｍｃｔｉｃａｌ印ｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｒｅｓｉｄｕａｌｃｕｒｍｎｔｄｉｓｐｏｓｉｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅｏｆ８ｅｐｅｍｔｅｄｒｅｓｉｄｕａｌｃｕｎ七ｎｔｃｉｒｃｕｉｔｂｒｅａｋｅｒｗｅｒｅ鲫ａｌｙ∞ｄ，明ｄｄｉｓｐｏｓｉｔｉ∞ｍｅｔｈｏｄｏｆｒｅ８ｉｄｕａＪｃｕｒｒｅｎｔｗ鹅ｐｒｏ－ｐｏｓｅｄｂａｓｅｄ∞瑚¨眦ｓ硼ｐｌｅｏｆｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ．Ｉｔｓｈａ—ｗ盯ｅ一眦ｉｐｌｅ粕ｄｓｏｆｔｗ啪ｎｏｗｃｈａｎｗｅｒｅｇｉｖ∞．Ｔｅｓｔｓｓｈｏｗｔ｜Ｉｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｓｔａｂｌｅ，ｒｅｌｉａｂｌｅ硼ｄａｃｃｕｍｔｅ，锄ｄｃ明ｂｅｇｕｉｄａｎｃｅｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉ印ｏｆｒｅｓｉｄｕａＩＩ℃ｎｔｃｉｒｃｔｕｉｂＩ．ｅａｋｅｒｉｎｆｉｅｌｄｂｕｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｉ朗ｌ【ａ薛ｃｕｒ代ｎｔｐｍｔｅｃⅡ仰；ｍｉｃｍｐ舶蚀鲻ｏｒ；ｅａｒｔｈｌｅａｋａｇｅｂｒ∞ｋ盯；ｓ蛐ｐｌｉｎｇＯ引言漏电保护是低压用电保护中的一项重要保护技术，作为其载体之一的漏电断路器广泛用于低压供电电网中，以防止漏电火灾和人身触电伤亡事故的发生…。
基于PIC单片机的智能漏电保护器
基于 Ｐ Ｉ Ｃ单片机 的智能 漏 电保护器
龙 磊 ’ ， 张 义 ， 张培志 。 ， 李 国庆 。
（ １ ． 青 海油 田天 然 气开发公 司 ， 青 海 格 尔木 ８ １ ６ ０ ０ ０ ； ２ ． 中海石 油有 限公 司深圳 分公 司 ， 广 东 深圳 ５ １ ８ ０ ０ ０ ；
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈ ｅ ｄ ｉ ｓ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｏ ｆ ｌ ｅ ａ ｋ ａ ｇ ｅ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｄ ｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｙ ， ｓ ｅ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ａ ｌ ａ ｒ ｍ ｔ ｈ ｒ ｅ ｓ ｈ ｏ ｌ ｄ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ａ ｎ ｄ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｉ ｍｅ ， ａ ｌ ａ ｒ ｍ ｄ ｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｙ ａ ｎ ｄ ｈ ｉ ｓ ｔ ｏ ｒ ｙ ｄ ａ ｔ ａ ｉ ｎ ｑ ｕ ｉ ｙ ｒ ｏ ｆ ｃ ｏ ｍｍ ｏ ｎ ｌ ｅ ａ ｋ ａ ｇ ｅ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｌ ｅ ｋａ ａ ｇ ｅ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｕ ｓ ｅ ｄ ａ ｓ ｉｒ ｆ ｓ ｔ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ，ｔ ｈ ｅ Ｐ Ｉ Ｃ Ｍ ＣＵ－ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ ｌ ｅ ａ ｋ ａ ｇ ｅ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｓ ｔ ｓ ｏ ｆ ｌ ｅ ａ ｋ ａ ｇ ｅ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ， ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ， ｄ ｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ ｄ ｉ ｓ — ｐ ｌ ａ ｙ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ， ａ ｌ ａ ｒ ｍ ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ， ｋ ｅ ｙ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｌ ｅ ａ ｓ ｅ ｃ ｏ ｉ ｌ ｉ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎｅ ｇ ｄ ．
基于单片机的漏电保护装置设计
题目：直流稳压电源及漏电保护装置（L题）摘要稳压电源是各种电子电路、电子设备所必不可少的动力来源，对于整个电路的重要性是不言而喻的。
研究直流稳压电源，就是为了提高电源的使用性能和提高电源的电气性能。
此直流稳压电源及漏电保护装置是基于升降压电路和LDO 低压差稳压电路设计的线性直流稳压电源。
该控制器由两个独立的控制器和低压差稳压电路组成。
由于低压差线性稳压器LDO具有极低噪声、高稳压性能和低成本等优点，在便携式电子产品的低耗电源系统中得到广泛应用。
完善开关电源的直流稳压电源应具有漏电保护装置，漏电动作电流30mA的漏电保护装置，作为防止人体直接或间接保护。
关键字：LDO线性直流稳压、漏电保护目录一、系统方案设计 (1)1.1设计要求 (1)1.2总体方案设计 (1)1.3总体电路图设计 (2)1.4方案论证与比较 (3)1.4.1主控芯片单片机（MCU）的设计方案论证与选择 (3)1.4.2稳压电源的设计 (3)1.4.3漏电检测电路的设计 (4)1.4.4关断保护电路的设计 (4)二、主要单元电路的设计 (5)2.1稳压电源电路的设计 (5)2.2采样电路的设计 (6)2.3漏电检测电路设计 (7)2.4放大电路的设计 (8)2.5报警电路的设计 (9)三、程序设计 (9)四、测试方案与测试结果 (10)4.1测试仪器 (10)4.2指标测试和测试数据 (11)4.2.1输出电压范围测试结果如表1： (11)4.2.2电压调整率测试结果如表2： (11)4.2.3负载调整率测试结果如表3： (11)4.2.4过流保护： (11)4.3系统对题目的完成情况： (12)4.4结果分析： (12)五、结论 (12)参考文献： (13)一、系统方案设计1.1 设计要求1、基本要求设计一台额定电压为5V，额定输出电流为1A的直流稳压电源。
（1）转换开关S接1端，RL阻值固定为5Ω。
当直流输入电压在7~25V变化时，要求输出电压为5±0.05V，电压调整率SU≤1%。
基于51单片机的漏电检测保护装置设计—毕业设计
基于51单片机的电源漏电检测保护装置硬件设计摘要：本设计采用的是ATEML公司生产的AT89C51单片机为核心来设计智能电源漏电检测保护装置。
本文在分析了漏电检测模块工作原理的基础上，设计出一种基于单片机实时采样漏电信号并可接收上一级控制系统的参数要求，自动检测漏电参数，一旦检测到漏电就能达到实时断电的功能。
在软件方面，采用的是C语言编程，具有良好的可移植性。
关键词：AT89C51单片机；漏电检测；保护；硬件Based On 51 Single-chip Power Leakage Detection and Protection Device Hardware DesignAbstract: This design uses the AT89C51 microcontroller as the core the ATEML company to design intelligent power leakage detection protection device. In this paper, analyzed on the basis of the principle of the leakage detection module, design a microcontroller-based real-time sampling leakage signal can be received on the parameters of a control system requirements, automatic detection of leakage parameters, upon detection of leakage can achieve real-time power function. On the software side, using the C programming language, has good portability. Key words:AT89C51 single-chip；Leakage detection；Protection；Hardware目录1绪论 (1)1.1背景、目的及意义 (1)1.1.1接地电阻值应符合设计要求 (2)1.1.2保护措施 (2)1.1.3安装漏电保护器 (2)1.1.4安装漏电报警系统 (3)1.1.5实施等电位联结 (3)1.3研究思路和设计方案 (8)2 系统设计 (9)2.1系统设计要求 (9)2.2系统研究思路 (9)2.3系统设计图 (9)3系统硬件设计 (11)3.1过零比较器 (11)3.2漏电信号检测 (12)3.3断电保护 (13)3.4报警电路 (14)4元器件功能介绍 (15)4.1 AT89C51单片机 (15)4.1.1功能特性描述 (15)4.1.2管脚描述 (16)4.1.3引脚功能 (20)4.2过零比较器 (21)4.3继电器 (22)4.3.1继电器的工作原理和特性 (22)4.3.2继电器主要产品技术参数 (22)4.4 稳压电源 (23)5程序设计 (24)总结和展望 (28)[参考文献] (29)致谢 (31)1绪论漏电保护在电气安全领域属还未完全成熟的技术。
基于PIC单片机的智能型漏电断路器设计
基于PIC单片机的智能型漏电断路器设计电气接地故障中电弧性对地短路是引发电气火灾的重要原因。
电弧性对地短路具有很大的阻抗和电压降，它限制了故障电流，使过电流保护器不能动作或不能及时动作来切断电源，而几百毫安的漏电弧产生的局部高温可达2000℃以上，足以引燃周围的可燃物而引起火灾。
况且，用电设备分布在建筑物的各个角落，危害范围广，如不对系统的漏电进行监测和防控，就会对人身和财产安全构成威胁，存在很大的火灾隐患。
智能型漏电断路器能准确监控电气线路的故障和异常状态，能有效预防常见的因漏电导致接地电弧所引起的建筑物电气火灾事故。
为了保证人民生命财产安全，在建筑物的电源进线处及干线上安装智能型漏电断路器十分必要。
1 剩余电流产生的原因和保护原理让三相四线导线一起穿过一零序电流互感器CT，也可在中性线N 上安装一个零序电流互感器CT，利用这些CT 来检测三相的电流矢量和，即剩余电流，如图1 所示，根据电路原理可知，当电路中没有发生设备漏电或接地故障且三相负荷完全平衡时，一次侧中瞬时电流的矢量和为零，即Ia+Ib+Ic+IN=0，在电流互感器中产生磁通的矢量和等于零，此时，二次线圈中感应电流IL=0。
被保护的电路出现绝缘故障时，负载侧有对地泄载电流，零序电流互感器的矢量和不为零，即Ia+Ib+Ic+IN≠0，在电流互感器中产生磁通的矢量和也不等于零，此时，零序电流互感器二次绕组中便产生感应电流，即剩余电流IL≠0。
漏电断路器主要由零序电流互感器CT，漏电检测电路，脱扣器组成。
被保护电路有漏电或人体触电时，只要漏电或触电电流达到漏电动作电流值，零序电流互感器的二次绕组就输出一个信号，经过集成电路放大器放大后送给CUP，CPU 输出驱动信号使漏电脱扣器动作驱动断路器脱扣，从而切断电源起到漏电和触电保护作用。
2 断路器控制器的。
基于PIC单片机技术的漏电继电器
第一作者:周喜章,男,1967年生,1992年毕业于长沙水利电力师范学院。
从事继电保护及微机保护方面的研究与开发。
基于PIC 单片机技术的漏电继电器周喜章 南京工程学院(210013)摘 要 M icrochip 公司开发的PI C 单片机具有较好的性能。
简要介绍了PIC 单片机的基本特点以及由PI C 单片机构成的漏电继电器的工作原理及其软件和硬件设计。
叙 词:单片机 漏电继电器 软件 硬件中图分类号:T P368.1Leakage C urrent Relay Based on PIC Single ChipZH OU X iz hangNanjing Eig ineering Institute (210013)Abstract:T he P IC Sing le chip dev eloped by M icro chip has better performance.T he basic features of P IC sing le chip and the operation principle of leakage relay made by PI C single chip and its hardware design and software desig n w ere introduced.Key words:single chip leakage current realy software hardware1 PIC 系列单片机M icrochip 公司开发、研制和生产单片机产品起点高、技术性能具有以下优点:(1)哈佛总线结构。
PIC 系列单片机在架构上采用了与众不同的哈佛总线结构,在芯片内部将数据总线和指令总线分离,并且采用不同的宽度,便于实现指令提取的 流水作业 ;便于实现全部指令的单字节化、单周期化,从而有利于提高CPU 执行指令的速度,并能确保数据的安全性。
浅谈基于PIC单片机的多选择性漏电保护
相应的仿真芯片， 所有 的开发系统 由一专用 的仿真芯片支持， 实时性 还没有 出现过仿 真结 果与实际运行结 内部资源丰富的 Ｐ Ｉ Ｃ单 片机 作为 电机控制 系统 为核 心， 借 由外 非常好。就我个人的经验看， 部 电位 器或者 外部 电压模 拟量 、 外部 脉 冲信 号 、 内部 电位 器 、 上位 果不同的清况 。 ４ 硬 件 结 构 机、 键盘模块及精巧的电机 驱动 电路模块 以及较 为精确 的霍尔传感 漏 电起作为低压电网 中不容忽视的重点部分， 其构成 中是通过 器来控制 电机 的启动 ／ 停止 、 换向、 加减速及 其定 位， 经由Ｌ Ｃ Ｄ显示 感测电路部分 、 控制处 理电路部分 、 输 出电路部分等组成。 模块作为电机的运行状态的指示。 ４ ． １ 感测 电路设计 低压 电网是当前电力输送的主要方式， 随着低 压线路分支线路 感测 电路用于实现漏电量的采集和变换， 直接关系到漏 电检测 不断增 多， 电容量 日益扩 大， 发 生漏 电或触 电的机率也随之增 多， 在 生活 中的漏 电保护器要求不断提高 。漏 电保护 器是 一种 用来防． 比 的准确度和灵敏度， 是控制处理 的重要依 据。被检测支路导线穿 人 Ｃ Ｔ ， 若 支路无漏 电情况， 则 Ｚ Ｃ Ｔ输 出电压 ｕ ＿ ０ ； 若支 路有漏 电情况， 因为触 电和漏 电原 因造成的安个事故的有力保护器械， 确保在低压 Ｚ 电力 系统发生触 电或者漏 电故障 的时候， 各级 漏电保护 电器能够及 则 Ｚ Ｃ Ｔ输 出电压。电压提升 电路使 双极性 交流信号变成适合单 片 可供采集 和分析 。选择 设定模块采用 ２个 多 时 的跳 闸， 有 效的预防了各种事故损失 的进一 步扩大 。在漏 电保护 机处理 的单极性信号， 其 中是通过设定合理 的电流整定值和动作 的延 时， 使得事故发生 时 路拨码开关 串接 电阻接人单片机 Ｒ Ｂ端 口的 ８个 Ｉ ／Ｏ口， 以选择 动 各级漏 电保护 电器有选择性 的动作， 能够保证 停电范 困局 限于发 生 作 电流整 定值 和 动作 延 时 时 间 。动 作 电流 整 定 值设 定 为 四档 ： ０ ｍ Ａ ， １ ０ ０ ｍ Ａ ，３ ０ ０ ｍＡ ， ５ ０ ０ ｍＡ ；动作延 时设定 为 四档 ０ ｓ ２ ｓ ， ｌ ｓ ， ２ ｓ ． 因 事故 的分支线之 内， 避免造成城市 区域大规模 的停 电。在智能化技 ５ 术不 断发展 的今 天， 各种智 能技术不断 利用， 在 漏电保护器 中， 运用 此， 可搭配选择 １ ６种不同的漏 电闽值和动作延时时间。 同时， 一也可 所 以有很 大的灵活性 。 低功耗 的 Ｐ Ｉ Ｃ单片机可实现智能化操作， 可以根据不同 的应用条件 通过修改程序来改变选择其它值， ４ ． ２ 控制处理 电路 实施多选择性漏电保护 。 ２ 检 测 原 理 及 方 法 控 制处理 电路 的核 心是 Ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｃ ｈ ｉ ｉ ｐ公 司的 Ｐ Ｉ Ｃ １ ６ ｃ ７ １ １ 单 片机 ， ／ Ｄ转换器将 感测电路输出的单极性 模拟信号， 转换 零序电流互感 器（ Ｚ Ｃ Ｔ ） 的铁芯是环状 的， 主电路 导线 穿越其 中或 其 内置 的 ８位 Ａ 在其上绕几 圈作为一次绕组， 二 次绕组则 用漆 包线均匀而对称地绕 为可供 单片机处理 的数字信号 ，完成一次转换 所需 的时间为 ８ ０／ Ｓ ，完全满 足实 时动作的处理要求。该单 片机还具有内部看门狗电 在铁芯上 。其检测原理为， 当被保护 电路元漏 电故 障时， 由基 尔霍 夫 Ｕ 电流定律 可知 ， 在正常情况 下通 过零序 电流互 感器 的一次绕组 电流 路从 而具有较强的电磁抗 干扰能力 。 ４ ． ３ 输 出电路设计 的相量和恒等于零 。即使三相 负载不对称上式也同样满足 。 这样， 各 定时报警 系统和漏 电脱扣信号 系统在设计 中是 利用单机 片的 相线工作 电流在零序 电流互感器 环状 铁芯中所产生 的磁通相量 和 也恒等于零 。因而 ， 零 序电流互感器 的二次绕组没有感应 电动势 产 系统性能分析，定时报警和漏 电脱扣信号单片机 Ｒ Ａ ２和 Ｒ Ａ ３ 端口 定时报警部分选用 发光二极管指示 。为防止 电磁 干扰， 漏电脱 生， 漏 电保护 电器不动作 ， 系统保 持正常供电。一旦 被保 护电路或设 提供， 备 出现漏电故障或有人触 电时， 将产生漏 电电流（ 也称剩余 电流） ， 使 扣信号经光电耦合 器与强 电部分脱扣线圈隔离， 只要超过漏 电阈值 ， 得通过 零序电流互感器 的一 次绕组 的各相电流 的相量和不再恒定 单片 机控制端便会输 出信号使脱扣器脱扣 。当处于实验运行 时， 可 ５ ｖ电压通过按扭 开关接 到 Ｒ Ａ ３ ，以便 检验脱扣器是否正常 为零 。零 序电流互感器使用 高性 能的坡莫合金作 为铁 芯的磁性 材 外接 ＋
基于AT89C51单片机电动汽车漏电保护系统
基于AT89C51单片机电动汽车漏电保护系统摘要：在电动汽车充电或使用的过程中，漏电问题一直是不可忽视的安全隐患。
为保证电动汽车的安全稳定运行，设计了一种基于AT89C51单片机的漏电保护系统。
该系统通过检测电动汽车充电器输出电压和电流波形，实现了电流漏电和电压漏电的检测，并通过继电器切断电源，达到了漏电保护的目的。
实验结果表明，该系统具有准确性高、保护可靠、操作简便等优点，可为电动汽车的安全保障提供有效的技术支持。
关键词：AT89C51单片机、漏电保护、电动汽车、电流波形、电压波形Abstract:In the process of charging or using electric vehicles, leakage has always been an unavoidable safety hazard. Inorder to ensure the safe and stable operation of electric vehicles, a leakage protection system based on AT89C51 microcontroller is designed. The system detects the voltage and current waveform of the electric vehicle charger output, realizes the detection of current leakage and voltage leakage, and cuts off the power through the relay to achieve leakage protection. The experimental results show that the system has the advantages of high accuracy, reliable protection, simple operation, etc., and can provide effective technical support for the safety guarantee of electric vehicles.Keywords: AT89C51 microcontroller, leakage protection, electric vehicle, current waveform, voltage waveform1.引言随着电动汽车的逐渐普及，汽车产业正在发生巨大的变化。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
网络高等教育
本科生毕业论文（设计）
题目：基于单片机的漏电保护器的研究
学习中心：重庆万州奥鹏学习中心
层次：专科起点本科
专业：电气工程及其自动化
年级： 2013年秋季
学号： ************
学生：
指导教师：**
完成日期： 2014年05月20日
内容摘要
基于单机片技术以中性点接地供电系统为例，阐述了漏电保护的概念及其重要性；通过对漏电保护特性的研究分析，给出了单片机实现漏电保护系统的信号采集、处理与控制保护的硬件电路实现，提出了切实可行的软件设计方案，并通过对漏电动作电流和时间等相关参数的整定与输出控制，最终达到安全用电的目的。
关键词：漏电保护器；电流型；单片机
目录
内容摘要 (2)
引言 (4)
1 绪论 (5)
1.1 漏电保护器的研究背景及意义 (6)
1.2 国内外发展情况 (6)
2 单片机简介 (8)
2.1 单片机及其应用系统 (8)
2.2 单片机的分类 (8)
2.2.1 按字长分 (8)
2.2.2 按控制要求分 (9)
2.2.3 按制造工艺分 (9)
3 漏电保护器简介 (10)
3.1 漏电保护器的分类 (10)
3.2 漏电保护器的作用 (11)
3.2.1 防止人身触电 (11)
3.2.2 防止漏电引起的火灾 (12)
3.2.4 降低对保护接地电阻的要求 (12)
3.3 漏电保护器的工作原理 ............................................... 1错误!未定义书签。
4 漏电保护器的硬件设计 (14)
5 漏电保护器的软件设计 (18)
6 结论和展望 (22)
参考文献 (23)
引言
目前国家已经制定相应标准, 要求在建筑中必须使用漏电保护器。
低压电网的触电、漏电保护已经引起我国各用电部门及劳动保护部门的高度重视，建立科学的完善的触电、漏电保护体系已迫在眉睫。
1 绪论1.1 漏电保护器的研究背景及意义
1.2 国内外发展情况
2 单片机简介
单片机(Single Chip Micro Controller)是单片微型计算机的简称。
微型计算机的两大分支之一，是以发展面向对象的用于实时测控领域的微控器(Micro Controller Unit)。
单片机是20世纪70年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯片，几乎把微型计算机系统的各功能模块都集成在同一块芯片上，完成整个系统的功能，实现“系统单片机”。
其最基本特征是体积小、功耗低、运行可靠和价格低廉，使其得到了广阔的应用前景及更强的生命力。
近些年来，单片机发展迅速，涌现出了许多高性能新型机种。
在智能机器人、数控车床、工业控制、智能仪表仪器、信息通信、交通、航运、家电、汽车等诸多领域中取得了广泛的应用。
几乎很难找到哪个领域没有单片机的足迹。
特别是单片机嵌入(隐藏或埋藏之意)式系统的开发与应用，标志着计算机技术发展史上又一个新的里程碑。
通过本章的学习应熟悉计算机中的数制和编码，了解80C51系列单片机的概念、特点、发展及应用领域，理解典型单片机系列的基本情况。
2.1 单片机及其应用系统
单片机是指集成在一个芯片上的微型计算机，也就是把组成微型计算机的各种功能部件，包括CPU (Central Processing Unit )、随机存取存储器RAM ( Random Access Memory ) ,只读存储器ROM (Read-OnlyMemory)、基本输入/输出(Input/Output)接口电路、定时器/计数器等部件都制作在一块集成芯片上，构成一个完整的微型计算机，从而实现微型计算机
的基本功能。
单片机应用系统是以单片机为核心，配以输入/输出、显示、控制等外围电路和软件，能实现一种或多种功能的实用系统。
单片机应用系统由硬件和软件两部分组成，硬件是应用系统的基础，软件则在硬件的基础上对其资源进行调配和使用，从而完成应用系统所要求的控制任务，二者缺一不可。
2.2 单片机的分类
目前单片机品种很多，至少有五十多个系列、三百多个品种。
可按以下方式进行分类:
2.2.1 按字长分
NEC公司的UPD75XX系列、NS公司的COP400系列、夏普公司的SMXX系列；Intel公司的MCS-48系列和MCS-51系列列、Microchip公司的PIC 16CXX系列PICI7CXX系列以及PIC1400系列、Motorola公司的M68HC05系列和M68HC 11系
列、Zilog公司的z8系列；Intel公司的MCS-96/98系列、Motorola公司的M68HC 16系列、NS公司的783XX系列；Hitachi公司的SuperH(简称SH)系列等等。
2.2.2 按控制要求分
(1) 通用型——通用型单片机是一种基本芯片，它内部资源比较丰富，性能全面且适用性强，能覆盖多种应用需求。
用户根据需要，可设计一个以通用单片机芯片为核心再配以其他外围电路的测控系统。
(2) 专用型——专门针对某些产品的特定用途而制作的单片机，例如，电度表和IC卡读写器上的单片机等。
专用型单片机针对性强且数量巨大，对系统结构的最简化、可靠性和成本的最佳化等方面都作了全面的考虑，所以专用单片机具有十分明显的综合优势。
2.2.3 按制造工艺分
(1) HMOS工艺—高密度短沟道MOS工艺，具有高速度、高密度的特点。
(2) CHMOS(或HCMOS)工艺——互补的金属氧化物的HMOS工艺，是CMOS与HMOS 的结合，具有高密度、高速度、低功耗的特点。
3 漏电保护器简介
漏电保护器，又称剩余电流动作保护器，是指在规定条件下，当剩余电流达到或超过给定值时能自动断开电路的机械开关电器或组合电器。
它可以同时完成三个功能，即检测剩余电流、将剩余电流与基准值相比较、执行机构断开被保护电路。
3.1 漏电保护器的分类
漏电保护器经过几十年的发展，已经形成了一个品种非常齐全、非常庞大的产品系列，下面将根据不同的方法将其进行分类。
（7）根据脉冲电压作用下防止误动作的性能分为：在脉冲电压作用下能动作的漏电保护器、在脉冲电压作用下不动作的漏电保护器(简称脉冲电压不动作型漏电保护器)；
（10）根据剩余电流是否含有直流分量可分为：AC型漏电保护器（对突然施加或缓慢上升的交流正弦波剩余电流能可靠脱扣）、A型漏电保护器（对突然施加或缓慢上升的交流正弦波剩余电流，脉动直流剩余电流和脉动直流剩余电流迭加0.006A平滑直流电流均能可靠脱扣）。
3.2 漏电保护器的作用
3.2.1 防止人身触电
3.2.2 防止漏电引起的火灾
3.2.3 降低对保护接地电阻的要求
3.3漏电保护器的工作原理
限于我们现有的物理知识，要详细、准确地理解漏电保护器的工作原理，目前还有一定的困难，但粗略地、大概地了解它的工作情况，以使我们能知道它铭牌上所标技术指标的含义还是可能的。
图3.3.1 漏电保护器主体框图
4 漏电保护器的硬件设计
图4.1 硬件电路主框
漏电保护器的硬件部分主要由供电电源电路、三相交流电电压电流检测电路、漏电检测电路、单片机电路、液晶报警显示电路、电机控制电路和按键设置电路组成, 见图 4.1。
图 4.2 电源电路
5 漏电保护器的软件设计
图5.1 软件整体框图
设置状态机实现整个系统的设置, 包括过压、欠压值和过流值的设定。
状态机的状态图见图5.2。
状态机在4个按键的控制下, 完成各个状态之间的转换, 详细的状态转换关系见图5.3。
在过压设置、欠压设置、电流设置及漏电设置状态中, 按设定键进入数值设定状态, 在此状态可通过+/-控制键设定相应的设定值, 按确定键, 设定值被设置, 并保存在EEPROM中, 再按退出键返回原状态, 如果在数值设定状态下, 按+/-控制键设定相应的设定值后, 按退出键则退还到原状态, 设定值并不改变。
之后通过按退出键, 直至返回空闲状态, 完成设置。
在设定状态下, 其它功能不起作用。
(4) 采样数据
漏电保护器采用500ms采样一次数据, 即采7路数据包括3路电压、3路电流和漏电电流信号。
电路中用单片机本身自带的A/D转换器实现，A/D采样的程序可参考STC89C51RC/RD系列单片机应用手册。
(5) 数据处理及控制
图5.4 电机控制软件框图
根据采集的数据判断电压、电流和漏电流是否正常, 如果不正常, 则控制电机使电源电路断开, 同时声音报警电路报警出错状况, 相应的故障指示灯亮。
框图如图7所示。
在电机控制中, 需要对位置信号采样, 通过对位置的检测，判断电机是否到达预定的位置，以停止电机的转动, 框图见图5.4。
(6) 液晶显示
液晶显示电路显示采样电路的电压、电流值, 同时和键盘配合设置过压、欠压、过流和漏电值。
实际中采用的是122x32位的点阵式液晶(TG12232G), 可以显示两行汉字, 本部分程序主要为该液晶模块的接口程序, 具体参考产品手册。
在液晶显示的同时, 设计中还采样发光二级管对过压、欠压和漏电进行报警, 软件实现非常简单, 只要对相应端口置低(共阳极)就可以了。
同时通过语音芯片编程, 通过声音报警。