基于P87LPC767单片机的剩余电流保护器

论文摘要

本文在分析国内外剩余电流保护器产品性能现状基础上,设计了以P87LPC767单片机为控制芯片的智能剩余电流保护器,具有显示、数据存储、查询、档位手动设置与自动浮动、动作相别指示等功能,充分利用P87LPC767单片机的资源,提出了系统的整体方案和实施的方法。本文重点阐述了剩余电流有效值和相位的测量方法。分析比较了数字采样技术的三种方法即同步采样、非同步采样、准同步采样法,结合剩余电流保护器功能要求,选择其中的非同步采样法,对于非同步采样产生的误差采用软件插值修正,保证了测量的精度,降低了产品成本,提高了性价比。对信号的测量,充分利用P87LPC767单片机的外部中断、定时器等资源,采用“半周波”采样测量计算有效值,较好地解决了数据采样运算与保护器运行实时性的矛盾。文中对制作调试的要点:判据的实现、多延时程序设计、误差分析与控制、电磁兼容性设计进行了重点分析。提出了剩余电流保护动作的两类判据;提出了减小测量误差的软硬件措施;利用已有基准信号作为单片机中断的触发信号,实现多延时任务程序的设计,提供了一种在没有定时器情况下编写延时、定时任务程序的方法;利用采样过程对高频干扰进行监测,有效地解决了系统电磁兼容性问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题研究的目的和意义
• 1.2 剩余电流保护器简介
• 1.2.1 剩余电流保护器简介
• 1.2.2 剩余电流保护器的相关标准
• 1.3 国内外研究现状
• 第二章 智能型剩余电流保护器的系统组成
• 2.1 智能型剩余电流保护器的技术指标
• 2.1.1 智能型剩余电流保护器技术指标要求
• 2.1.2 智能型剩余电流保护器技术指标、功能要求分解
• 2.2 P87LPC767单片机简介
• 2.2.1 P87LPC767单片机的特点
• 2.2.2 P87LPC767单片机的管脚简介
• 2.2.3 P87LPC767单片机的中断系统
• 2.3 智能型剩余电流保护器总体方案
• 第三章 剩余电流有效值测量
• 3.1 数字采样技术简介
• 3.1.1 同步采样法
• 3.1.2 非同步采样法
• 3.1.3 准同步采样法
• 3.1.4 几种采样方法的比较
• 3.2 有效值测量电路与测量原理
• 3.2.1 有效值测量电路
• 3.2.2 有效值测量原理
• 3.2.3 程序设计
• 第四章 剩余电流相位测量
• 4.1 相位测量电路
• 4.2 相位测量原理
• 4.3 程序设计
• 第五章 系统设计、制作、调试的几个要点
• 5.1 判据的实现
• 5.2 多延时程序设计
• 5.3 误差分析与控制
• 5.3.1 CT线性度造成的误差
• 5.3.2 运算放大器的零漂造成的误差
• 5.3.3 采样保持与A/D转换造成的误差
• 5.3.4 误差的控制与修正
• 5.4 系统的抗干扰措施（电磁兼容性EMC）
• 5.4.1 电磁干扰对系统工作的影响
• 5.4.2 硬件抗干扰设计
• 5.4.3 软件抗干扰设计
• 第六章 其它模块设计
• 6.1 显示电路
• 6.2 按键电路
• 6.3 串行存储器接口电路
• 第七章 软件设计
• 7.1 主程序
• 7.2 多延时程序（基准信号触发的中断服务程序）
• 第八章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文
• 作者简介