《大功率电器智能识别与安全用电控制器的设计概述4864.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大功率电器智能识别与安全用电控制器的设计概述4864.docx（57页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、天 津 大 学学 网 络 教教 育 学 院院专科毕业业论文题目：大大功率电电器智能能识别与与安全用用电控制制器的设设计完成期限限：20016年1月8日 至20116年4月20日学习中心心：嘉兴兴专业名称称：电气气自动化化技术学生姓名名：计建建国学生学号号：1322092243330522指导教师师：李娜娜娜天津大学网络教育学院专科毕业论文大功率电电器智能能识别与与安全用用电控制制器的设设计第1章 绪论论随着高等等教育的的普及，高高校的扩扩招，在在校学生生人数增增长的激激增，尤尤其是伴伴随着学学生生活活条件的的不断改改善，越越来越多多的电器器，如电电脑、电电视机、热热水器、饮饮水机等等正逐步步走
2、进学学生公寓寓，这就就要求对对学生开开放用电电，而且且高校后后勤的社社会化也也势在必必行；目目前各高高校都在在进行后后勤社会会化改革革，急需需采用高高科技手手段加强强用电管管理。现现在国内内已有多多家公司司开发、生生产学生生公寓用用电智能能管理控控制系统统，随着着该项技技术的不不断成熟熟及公寓寓管理水水平的不不断提高高，该产产品将有有广阔的的市场空空间。1.1 用电管管理的意意义用电智能能管理系系统是电电量的自自动计量量及管理理发展的的趋势，它它将促进进电力系系统的潜潜能得到到最大限限度的发发挥。基基于现代代网络通通讯技术术、微电电子技术术及模式式识别技技术，一一种全新新概念的的智能计计量及管
3、管理信息息网络急急待完善善和提高高。该计计量管理理信息网网络应用用计算机机技术、通通讯技术术等，以以智能芯芯片(如CPUU)为核核心，将将全电子子式智能能计量与与通信控控制单元元有机结结合起来来，由此此构成的的集群式式供电智智能管理理系统可可基本覆覆盖用电电管理部部门对用用户电能能计量装装置要求求的所有有功能，并并可实现现智能化化的自动动故障诊诊断。我国高校校中普遍遍存在用用电管理理落后、电电力资源源严重浪浪费的问问题，安安全隐患患日益突突出。长长期以来来，我国国高校对对校办公公区和学学生公寓寓普遍实实施免费费电量供供应，有有的还对对学生公公寓进行行了限流流定时的的供电管管理方法法，但在在用电
4、安安全和用用电节约约上存在在着诸多多矛盾和和隐患，并并且不利利于校后后勤部门门有效管管理。因因此，现现有大部部分地区区的高校校已经采采用或即即将采用用开放用用电、超超额收费费的办法法。这样样即解决决了供电电与用电电之间的的矛盾，同同时也减减轻了学学校支付付高额电电费的负负担。但但是实施施用电收收费管理理，一方方面必将将带来大大量的人人工抄表表统计收收费工作作，而传传统抄表表方式时时效性差差、统计计工作量量大、交交费手续续极为繁繁琐、容容易产生生错抄、漏漏抄和估估抄等现现象。此此外，由由于用电电的放开开又使得得电炉子子和热得得快等大大功率用用电器大大量进入入学生公公寓。由由于学生生公寓是是人口密
5、密集、用用电负载载类型多多样的场场所。当当使用以以上大功功率的电电器设备备时，很很容易引引起火灾灾等事故故，直接接威胁同同学们的的人身安安全和学学院的财财产，并并且给学学校带来来负面的的社会影影响。供供电与用用电之问问的矛后后日益突突出，传传统的电电量计量量管理系系统远远远不能满满足高校校后勤管管理数字字化的要要求，建建立智能能配电管管理系统统，成为为大势所所趋11。管理系统统可以实实现对整整个公寓寓的集中中监控，可可实现学学生公寓寓各房间间用电量量自动检检测计量量、超预预置电量量自动断断电、非非法用电电自动识识别、短短路、过过流保护护、欠费费自动提提示等功功能，可使使公寓用用电管理理自动化化
6、、智能能化，提提高公寓寓管理水水平，实实现安全全、节能能、增效效。1.2 用电管管理的发发展及前前景随着电子子技术、计计算机网网络技术术和通讯讯技术的的发展，人人们己研研制出全全电子式式智能计计量系统统，在计计量方式式上采用用了远程程计算机机管理信信息网络络，基本本实现了了计量的的自动化化和网络络化，但但是以往往的研究究都没有有涉及负负载类型型的识别别问题。因因此，对对负载类类型识别别的研究究，有助助于填补补这一空空白。目前，国国内外研研究负载载模式识识别的人人较少。但但也取得得了一定定的成果果，主要要是以下下几个方方面：利用微微处理器器通过软软件进行行快速逆逆变换器器负载性性质判别别与负载载
7、参数估估算的方方法，从从而实现现对无差差拍控制制逆变换换器的输输出进行行精确控控制。对智能能交通系系统中的的图像处处理、模模式识别别和智能能控制技技术等关关键技术术进行了了深入的的研究并并将这些些技术融融合到车车牌识别别、车道道检测和和跟踪、车车型识别别系统的的具体研研究中。用小波尺度谱和相位谱对一些典型的旋转机械故障振动信号进行了分析研究。其他的还有如利用负载测量系统进行用户负载识别的方法，介绍如何运用采样理论进行采样，还考虑了周围环境对测试结果的影响。这些研究虽然简单的对负载参数进行了估算，但是，这些工作没有实现自动化，因此工作量大、效率低，不适合实时控制的需要。为更好地满足计算及判别的自
8、动化，应用了波形识别的概念，但在实用性、实时性等方面有各自的缺点:虽然讨沦了对波形的瞬时值进行采样并与相应的特征值进行对比，以判断设备的工作情况，但对整个波形的特征并未加以利用。利用窗函数对检测波形处理后经短时傅立叶变换或小波变换获得特征值由此建立二维时频域空间，利用子空间投影方法进行波形分析。但此方法中需要最优选择_维窗函数的参数，不便于波形的自动、快速分析。利用波形的瞬时值和频谱分析与电路的工作状态建立联系，然后用神经网络记忆这种映射关系，并通过应用进行了对比认为频谱分析比波形瞬时值更适合在电力电子电路检测中应用。但它所能检测的故障类别比较少，阻碍了此方法在负载类型识别中的应用。利用DSP
9、按照傅立叶变换、小波分析等算法分析了测试信号的特征，并经过比对确定系统工作状态，但没有建立系统自动比对方法。根据波形自动分析的需要，将典型波形进行傅立叶变换，所得数据形成波形模式，继而形成典型波形空间。然后利用空间模式识别方法，把测试波形模式与典型波形空间中的模式进行比较，按离差度给出测试波形与典型波形的匹配程度，从而确定测试波形类型，但当测试波形发生畸变时，权值矢量比较难选择，并且由于典型波形模式的限制，此方法的泛化能力较差2。对于系统统涉及到到的通信信方式，它它的选择择直接关关系到系系统的造造价、工工程量和和维修量量，甚至至关系到到系统的的成败。自自动计量量系统的的通讯方方式包括括双绞线线
10、通讯、光光缆通讯讯、电话话线通讯讯、电力力线载波波通讯、无无线通讯讯、卫星星通讯和和有线电电视通讯讯、蜂窝窝通讯、红红外通讯讯等多种种方式。中中国仪器器仪表学学会电磁磁测量信信息处理理仪器分分会对自自动计量量系统的的几种通通讯介质质进行了了详细的的介绍。通过对用用电管理理系统的的深入研研究，我我们发现现可以在在用电管管理系统统的基础础上实现现整个公公寓，甚甚至整个个小区的的智能化化管理。目目前已经经有了许许多类似似的管理理系统已已经应用用到楼宇宇自动化化中，而而且现行行的许多多智能住住宅小区区也实现现了远程程抄表、煤煤气、用用水管理理及自动动保安报报警等服服务，可可见智能能管理日日后必将将成为
11、以以后楼宇宇建设的的普遍标标准。智能小区区是在智智能化大大楼的基基本含义义中扩展展和延伸伸出来的的，它通通过对小小区建筑筑群四个个基本要要素(结结构、系系统、服服务、管管理以及及它们之之间的内内在关联联)的优优化考虑虑，提供供一个投投资合理理，又拥拥有高效效率、舒舒适、温温馨、便便利以及及安全的的居住环环境。由由于“智智能化”是是一个相相对的概概念，“智智能化”技技术本身身也正在在不断地地发展、完完善、直直至成熟熟，因此此智能小小区智能能化是一一个过程程，它应应当随着着智能化化技术的的发展和和人们需需求的不不断增长长而增长长。总的的来说，智智能小区区是利用用现代44C(即即计算机机、通讯讯与网
12、络络、自控控、ICC卡)技技术，通通过有效效的传输输网络，将将多元信信息服务务与管理理、物业业管理与与安防、住住宅智能能化系统统集成，为为住宅小小区的服服务与管管理提供供高技术术的智能能化手段段，以期期实现快快捷高效效的超值值服务与与管理，提提供安全全舒适家家居环境境。系统不仅仅要实现对小区的的住户管管理、信信息查询询，而且且实现小小区的自自动抄表表系统。小小区用户户水、电电、煤气气三表输输出的脉脉冲信息息由智能能控制器器读出，再再通过LLon网网络传输输到小区区的管理理中心，管管理中心心读出三三表读数数，并打打印出来来。先进进的可以以与银行行连接，定定期通过过银行系系统扣费费，从而而实现远远
13、程抄表表与自动动扣费结结合。此外，在在原系统统的基础础之上，通通过扩展展，可以以实现用用电营业业管理系系统。代代替传统统人工方方式的用电管管理，这种管管理方式式存在着着许多缺缺点,如如：效率率低、保保密性差差,另外外时间一一长,将将产生大大量的文文件和数数据,这这对于查查找、更更新和维维护都带带来了不不少的困困难。随随着科学学技术的的不断提提高,计计算机科科学日渐渐成熟,其强大大的功能能已为人人们深刻刻认识，因此有必要进行计算机管理。他不但具有传统用电管理的优点，还有以下几个优点：(1) 提供多多种客户户服务和和服务项项目，以以提高优优质服务务水平。(2) 实现数数据的一一致性。(3) 实现管
14、管理流程程的必要要约束。(4) 实现主主要业务务的质量量控制(5) 提高管管理的效效率。1.3 课题的的来源及及主要研研究内容容1.3.1 课课题来源源本课题应应学校学学生公寓寓的建设设需要，对对学生宿宿舍的用用电管理理一直以以来就存存在许多多问题进进行解决决。目前前很多学学生喜欢欢用电热热杯、热热得快甚甚至电炉炉之类的的一些大大功率电电器，容容易引发发安全事事故。而而且市场场上有不不少产品品的质量量、安全全性很难难得到保保证。对对于这些些电器的的使用应应加以限限制，保保护学生生的生命命财产安安全。同时，一一些学生生节约用用电的意意识淡薄薄，这样样往往容容易造成成一些电电能的不不必要浪浪费。高
15、高效的电电能管理理能减少少电能的的浪费。1.3.2 主主要研究究内容本研究课课题将在在以下几几个方面面展开工工作:(1) 集群式式供电智智能管理理系统的的下位机机软件编编程。下下位机的的软件程程序包括括与上位位机串口口通信、单单片机数数据采集集和数据据保存等等工作。(2) 对用电电过程中中的负载载类型进进行识别别。一般般情况下下，电压压波形为为正弦波波，即标标准电压压;当一些些学生公公寓由于于年代久久远，供供电设备备和线路路老化，线线路容量量不足时时，会使使电压波波形产生生畸变，成成为非正正弦波，即即削顶电电压。本课题要要实现在在以上两两种电压压波形下下负载类类型的识识别。其其目的就就是限制制
16、大功率率性负载载(如电炉炉子、热热水器等等)。但允允许使用用计算机机负载，可可以根据据要求设设定限制制允许使使用的计计算机功功率的值值(一般设设定为5500WW),当当检测到到用户使使用非法法电器时时，将立立即断电电，一段段时间后后，恢复复供电，如如继续使使用，将将再次断断电，并并记录。第2章 系统统的组成成及功能能介绍2.1 系统的的主要组组成如图2.1所示示，整个个设计系系统由上上位计算算机、中中继器模模块、数数据检测测模块、控控制模块块以及继继电器执执行模块块等几部部分组成成。其中中数据检检测模块块主要完完成对原原始数据据的采集集，经过过整流滤滤波，信信号调理理后，通通过A/D转换换器将
17、模模拟信号号转换为为数字信信号，然然后送到到控制模模块中的的单片机机进行分分析处理理，判断断是否学学生宿舍舍使用了了大功率率电器；并将分分析结果果送到继继电器执执行模块块。而继继电器执执行模块块则主要要是执行行单片机机送过来来的控制制命令：通断电电。中继继器模块块则是数数据检测测及控制制模块和和上位计计算机之之间进行行数据传传递的桥桥梁；上上位计算算机则主主要是人人性化的的显示各各用电参参数，并并通过它它进行数数据的调调用和控控制。图2.11 系统统总体的的框图2.2 系统及及各主要要模块的的介绍首先本系系统设计计的功率率智能控控制器是是接在房房间回路路的主干干线上。通通过电流流互感器器采集主
18、主电路中中的电流流信号，经经过整流流、滤波波以及信信号调理理，送到到A/DD转换芯芯片TLLC25543转转换成数数字信号号，然后后送到单单片机中中，根据据编制好好的程序序进行分分析，处处理。其其中程序序一般要要具有以以下特点点：首先先根据功功率单个个最小禁禁用电器器接入时时的功率率，来设设定单个个电器的的上限值值（一般般单个功功率都不不大于3300WW）。由由于常规规小功率率电器接接入时，电电流的瞬瞬间变化化量将不不会超过过设定值值，所以以电路能能正常供供电。但但是当有有单个功功率在设设定值以以上的电电器接入入时，瞬瞬时电流流的变化化量将超超过允许许使用单单个电器器的上限限值，单单片机主主控
19、器将将记忆该该值。为为了防止止由于冲冲击电流流或电网网干扰等等原因产产生的误误动作，在在规定的的时间内内将连续续采样NN次，通通过进一一步的比比较和分分判断，确确保一旦旦有大功功率电器器接入，立立即进行行跳闸停停电操作作。通过过设置总总功率上上限值，一一方面可可限制总总用电功功率，另另一方面面可实现现用电安安全保护护。该控控制器还还可以配配合其他他控制器器来设置置触电、过过载、短短路等保保护功能能，更加加有效的的防范了了一些用用电安全全事故的的发生，确确保学生生的用电电安全。2.2.1 数据据检测模模块数据检测测模块包包括电流流互感器器、电压压形成放放大电路路、整流流滤波电电路和信信号调理理电
20、路。该该控制器器采用的的是由简简单的电电流负感感器采样样，经桥桥式整流流、滤波波后再经经过一个个简单的的限幅保保护电路路直接将将线性的的电压信信号送至至A/DD转换器器。其限限幅保护护电路主主要是用用来保护护A/DD芯片，2.2.2 控控制模块块控制模块块主要由由A/DD转换器器，单片片机，时时钟电路路和复位位电路组组成。AA/D转转换器主主要是进进行模数数的转换换。单片片机主要要实现对对A/DD转换器器输入的的信号进进行分析析、处理理，其中中系统的的算法就就是在这这里完成成的。它它是整个个控制系系统的核核心。时时钟电路路和复位位电路，顾顾名思义义，分别别是提供供时钟周周期和进进行复位位的。2
21、.2.3 继继电器执执行模块块继电器执执行模块块是光电电耦合器器，三极极管以及及继电器器等组成成的。当当控制信信号从单单片机出出来后，先先经过光光电耦合合器进行行强弱电电的隔离离，而后后又经三三级管放放大来驱驱动继电电器动作作。通过过继电器器的断和和闸来实实现房间间的通断断电。2.2.4 中继继模块中继模块块主要是是为了实实现众多多单片机机和上位位机之间间的通信信。考虑虑到传输输距离和和可靠性性等因素素，故决决定在单单片机和和中继模模块之间间采用RRS4885总线线进行传传输。然然后通过过中继模模块内的的RS4485和和RS2232转转换器将将RS4485成成RS2232标标准，和和上位机机进
22、行通通信。其其中两种种标准分分别如下下：RS2332是美美国电子子工业协协会EIIA（EElecctroonicc Inndusstryy Asssocciattionn）于119622年制定定并于119699年最后后一次修修订而成成的一种种串行总总线的物物理接口口标准，此此标准规规定了串串行传输输中，主主控摸板板与从属属模块间间的物理理连线线线路的机机械、电电气、功功能和过过程等特特性双端端都必须须遵守的的共同约约定。RRS2332的标标准总线线为255线，不不过在实实际应用用中并非非25条条线全都都用到，如如果只有有一个终终端，删删去未定定义的和和专用与与同步传传输的信信号线，RRS233
23、2中常常用的信信号线只只有9条条。一般般使用上上的计算算机都是是用9针针插座作作为异步步通讯的的连接器器3。RS4885是一一种电气气标准，而而不是象象RS2232那那样既是是物理标标准又是是电气标标准。RRS4885标准准规定，无无论是发发送还是是接收数数据，均均用两条条线传输输双端（差差分）信信号。该该标准允允许驱动动器（发发送端）输输出为2V6V，接接收器可可以检测测到2000mVV的输入入信号电电平。RRS4885是半半双工，在在某一时时刻发送送另一时时刻接收收，当用用于多即即互连时时，可以以节省信信号线，便便于高速速远距离离传送3。第3章 系统的的硬件设设计3.1 数据检检测模块块的
24、设计计数据检测测模块包包括电流流互感器器、电压压形成放放大电路路、整流流滤波电电路和信信号调理理电路。该该控制器器采用的的是由简简单的电电流负感感器采样样，经桥桥式整流流、滤波波后再经经过一个个简单的的限幅保保护电路路直接将将线性的的电压信信号送至至A/DD转换器器。其限限幅保护护电路主主要是用用来保护护A/DD芯片。数数据检测测模块如如图3.1所示示。电流互感器电压形成放大电路整流滤波电路信号调理电路限幅保护电路图3.1 数据检测模块本模块电电路的核核心部件件是电流流互感器器，它实实时的采采集着目目标房间间的电流流瞬时变变化。电电流互感感器是将将一次回回路的大大电流成成正比的的变换为为二次小
25、小电流以以供给测测量仪器器、仪表表、继电电保护及及其他类类似电器器。电流互感感器的基基本电路路如图33.2所所示。电电流互感感器的一一次绕组组和二次次绕组饶饶在同一一个磁路路闭合的的铁心上上。如果果一次绕绕组带电电而二次次绕组开开路，则则互感器器成为一一个带铁铁心的电电抗器。一一次饶组组中的电电压降等等于铁心心磁通在在该绕组组中引起起的电动动势，铁铁心磁通通也在二二次绕组组中感应应出相应应的电动动势。如如果二次次绕组回回路通过过一个阻阻抗形成成回路，则则二次回回路中将将产生一一个电流流， 图 33.2 电流互互感器基基本电路路电流在铁铁心中产产生的磁磁通趋向向于抵消消一次绕绕组 Ipp一次电电
26、流；IIs二次电电流； 电流产生生的磁通通。忽略略误差时时，二次次回路电电流 N11一次绕绕组；NN2二次绕绕组；与一次回回路 电流之之比等于于一次绕绕组匝数数与二 Zpp负荷阻阻抗次绕组匝匝数之比比。 电流互感感器的用用途是实实现被测测电流值值的变换换，与普普通变压压器不同同的是其其输出容容量很小小。一般般不超过过数十伏伏安，供供给电子子仪器或或数字保保护的互互感器，输输出功率率可能低低到豪瓦瓦级。一一组电流流互感器器通常有有多个铁铁心，即即具有多多个二次次绕组，提提供不同同的用途途。中压压（如110kvv级）的的某些类类型电流流互感器器，可能能只有11-3个个二次绕绕组。而而超高压压的电流
27、流互感器器的二次次绕组可可能多达达6-88个。电流互感感器的一一次绕组组通常串串联与被被测量的的一次电电路中，二二次绕组组通过导导线或电电缆接仪仪表及继继电保护护等二次次设备。电电流互感感器二次次电流在在正常运运行及规规定的故故障条件件下，应应与一次次电流成成正比，其其比值和和相位误误差不超超过规定定值。电电流互感感器的规规定一次次电流和和额定电电流是作作为互感感器性能能基准的的一次电电流和二二次电流流。电流互感感器按其其用途和和性能特特点分为为两大类类：一类类是测量量用互感感器，主主要在电电力系统统正常运运行时，将将相应电电路的电电流变换换供给测测量仪表表，积分分仪表和和其他类类似电器器，用
28、于于运行状状态监视视、记录录和电能能计量等等用途。另另一类是是保护用用互感器器，主要要在电力力系统非非正常运运行和故故障状态态下，将将相应电电路的电电流变换换供给继继电器保保护装置置和其他他类似电电器，以以便启动动有关设设备清除除故障，也也可以实实现故障障监视和和故障记记录等4。测量用和和保护用用两类电电流互感感器的工工作范围围和性能能差别很很大，一一般不能能共用。但但可以组组装在一一组电流流互感器器内，由由不同的的铁心和和二次绕绕组实现现测量和和保护功功能。电流互感感器的用用途是实实现被测测电值的的变换，与与普通变变压器不不同的是是其输出出容量很很小。一一般不超超过数十十伏安，供供给电子子仪
29、器或或数字保保护的互互感器，输输出功率率可能低低到毫安安级。系统所用用电路如如图3.3所示示：图 3.3 电电流互感感器及检检测电路路3.2 控制模模块的设设计3.2.1 单单片机的的介绍及及选择AT899C511是一种种带4KK字节闪闪烁可编编程可擦擦除只读读存储器器（FPPEROOMFFalssh PProggrammmabble andd Errasaablee Reead Onlly MMemoory）的的低电压压，高性性能CMMOS88位微处处理器，俗俗称单片片机。该该器件采采用ATTMELL高密度度非易失失存储器器制造技技术制造造，与工工业标准准的MCCS-551指令令集和输输出管
30、脚脚相兼容容。由于于将多功功能8位位CPUU和闪烁烁存储器器组合在在单个芯芯片中，AATMEEL的AAT899C511是一种种高效微微控制器器，为很很多嵌入入式控制制系统提提供了一一种灵活活性高且且价廉的的方案。如如图3.4所示示：(1) 主要特特性： 与MCCS-551 兼兼容 4K字字节可编编程闪烁烁存储器器 寿命：10000写/擦循环环 数据保保留时间间：100年 全静态态工作：0Hzz-244Hz 三级程程序存储储器锁定定 1288*8位位内部RRAM 32可可编程II/O线线 两个116位定定时器/计数器器 片内振振荡器和和时钟电电路 图3.4 AT89C2051引脚(2) 管脚说说
31、明 ： VCCC：供供电电压压。 GGND：接地。 P0口口：P00口为一一个8位位漏级开开路双向向I/OO口，每每脚可吸吸收8TTTL门门电流。当当P1口口的管脚脚第一次次写1时时，被定定义为高高阻输入入。P00能够用用于外部部程序数数据存储储器，它它可以被被定义为为数据/地址的的第八位位。在FFIASSH编程程时，PP0 口口作为原原码输入入口，当当FIAASH进进行校验验时，PP0输出出原码，此此时P00外部必必须被拉拉高。 P1口口：P11口是一一个内部部提供上上拉电阻阻的8位位双向II/O口口，P11口缓冲冲器能接接收输出出4TTTL门电电流。PP1口管管脚写入入1后，被被内部上上拉
32、为高高，可用用作输入入，P11口被外外部下拉拉为低电电平时，将将输出电电流，这这是由于于内部上上拉的缘缘故。在在FLAASH编编程和校校验时，PP1口作作为第八八位地址址接收。 P2口口：P22口为一一个内部部上拉电电阻的88位双向向I/OO口，PP2口缓缓冲器可可接收，输输出4个个TTLL门电流流，当PP2口被被写“11”时，其其管脚被被内部上上拉电阻阻拉高，且且作为输输入。并并因此作作为输入入时，PP2口的的管脚被被外部拉拉低，将将输出电电流。这这是由于于内部上上拉的缘缘故。PP2口当当用于外外部程序序存储器器或166位地址址外部数数据存储储器进行行存取时时，P22口输出出地址的的高八位位
33、。在给给出地址址“1”时，它它利用内内部上拉拉优势，当当对外部部八位地地址数据据存储器器进行读读写时，PP2口输输出其特特殊功能能寄存器器的内容容。P22口在FFLASSH编程程和校验验时接收收高八位位地址信信号和控控制信号号。 PP3口：P3口口管脚是是8个带带内部上上拉电阻阻的双向向I/OO口，可可接收输输出4个个TTLL门电流流。当PP3口写写入“11”后，它它们被内内部上拉拉为高电电平，并并用作输输入。作作为输入入，由于于外部下下拉为低低电平，PP3口将将输出电电流（IILL）这这是由于于上拉的的缘故。PP3口也也可作为为AT889C551的一一些特殊殊功能口口。如表所示示： 各管脚的
34、的备选功功能 PP3.00 RXXD（串串行输入入口） P3.1 TTXD（串串行输出出口） P3.2 /INTT0（外外部中断断0） P3.3 /INTT1（外外部中断断1） P3.4 TT0（记记时器00外部输输入） P3.5 TT1（记记时器11外部输输入） P3.6 /WR（外外部数据据存储器器写选通通） PP3.77 /RRD（外外部数据据存储器器读选通通） PP3口同同时为闪闪烁编程程和编程程校验接接收一些些控制信信号。 RSTT：复位位输入。当当振荡器器复位器器件时，要要保持RRST脚脚两个机机器周期期的高电电平时间间。 AALE/PROOG：当当访问外外部存储储器时，地地址锁存
35、存允许的的输出电电平用于于锁存地地址的地地位字节节。在FFLASSH编程程期间，此此引脚用用于输入入编程脉脉冲。在在平时，AALE端端以不变变的频率率周期输输出正脉脉冲信号号，此频频率为振振荡器频频率的11/6。因因此它可可用作对对外部输输出的脉脉冲或用用于定时时目的。然然而要注注意的是是：每当当用作外外部数据据存储器器时，将将跳过一一个ALLE脉冲冲。如想想禁止AALE的的输出可可在SFFR8EEH地址址上置00。此时时， AALE只只有在执执行MOOVX，MMOVCC指令是是ALEE才起作作用。另另外，该该引脚被被略微拉拉高。如如果微处处理器在在外部执执行状态态ALEE禁止，置置位无效效。
36、 /PSEEN：外外部程序序存储器器的选通通信号。在在由外部部程序存存储器取取指期间间，每个个机器周周期两次次/PSSEN有有效。但但在访问问外部数数据存储储器时，这这两次有有效的/PSEEN信号号将不出出现。 /EAA/VPPP：当当/EAA保持低低电平时时，则在在此期间间外部程程序存储储器（000000H-FFFFFFH），不不管是否否有内部部程序存存储器。注注意加密密方式11时，/EA将将内部锁锁定为RRESEET；当当/EAA端保持持高电平平时，此此间内部部程序存存储器。在在FLAASH编编程期间间，此引引脚也用用于施加加12VV编程电电源（VVPP）。 XTAAL1：反向振振荡放大大
37、器的输输入及内内部时钟钟工作电电路的输输入。 XTAAL2：来自反反向振荡荡器的输输出。(3) 振荡器器特性： XTTAL11和XTTAL22分别为为反向放放大器的的输入和和输出。该该反向放放大器可可以配置置为片内内振荡器器。石晶晶振荡和和陶瓷振振荡均可可采用。如如采用外外部时钟钟源驱动动器件，XXTALL2应不不接。有有余输入入至内部部时钟信信号要通通过一个个二分频频触发器器，因此此对外部部时钟信信号的脉脉宽无任任何要求求，但必必须保证证脉冲的的高低电电平要求求的宽度度。 (4) 芯片擦擦除：整个PEEROMM阵列和和三个锁锁定位的的电擦除除可通过过正确的的控制信信号组合合，并保保持ALLE
38、管脚脚处于低低电平110mss 来完完成。在在芯片擦擦操作中中，代码码阵列全全被写“11”且在在任何非非空存储储字节被重重复编程程以前，该该操作必必须被执执行。 此外，AAT899C511设有稳稳态逻辑辑，可以以在低到到零频率率的条件件下静态态逻辑，支支持两种种软件可可选的掉掉电模式式。在闲闲置模式式下，CCPU停停止工作作。但RRAM，定定时器，计计数器，串串口和中中断系统统仍在工工作。在在掉电模模式下，保保存RAAM的内内容并且且冻结振振荡器，禁禁止所用用其他芯芯片功能能，直到到下一个个硬件复复位为止止。3.2.2 控控制模块块的设计计数据检测测模块采采集到的的目标房房间电流流变化的的模拟
39、量量经A/D转换换送给单单片机，采采用122位串行行A/DD转换器器TLCC25443。TTLC225433是有111个模模拟量输输入通道道的122位开关关电容逐逐次逼近近A/DD转换器器，具有有转换速速度快、稳稳定性好好、与单单片机接接口简单单，且性性价比好好等优点点。可通通过一个个三态的的串行输输出端与与主处理理器或其其他外围围串行高高速传输输数据。该器件片片内含有有一个114通道道模拟开开关，可可选择111路模模拟量输输入中的的任意一一个或三三个内部部自测电电压中的的一个。片片内产生生转换时时钟并由由片I/O CCLOCCK同步步。在允允许的工工作温度度范围内内A/DD转换时时间小于于1
40、0uus。片片内还设设有采样样保持持电路。器器件的基基准电压压有外部部电路提提供。其其A/DD转换输输出数据据的长度度和格式式可编程程为以下下几种方方式：(1) 单极性性或双极极性输出出（有符符号的双双极性，对对应与所所加基准准电压的的1/22）。图3.5 TLC2543管脚功能(2) MSBB（D111位）或或LSBB（DOO位）作作前导输输出。 (3) 可变输输出数据据长度（88位、112位、116位）。TLC225433有200个引脚脚，多种种封装形形式，其其管脚排排列如图图3.55所示。管管脚功能能及说明明如下：AINN0AINN10：11个个模拟输输入端，输输入电压压范围：0。33-
41、（VVcc + 00.3VV）。对对4.11MHZZ的I/O时钟钟，驱动动源阻抗抗必须小小于或等等于500欧。CS：片选端端。CSS的下降降沿，将将复位内内部计数数器，并并控制和和使用DDATAAO、DDATAAI和CCLOCCK；CCS的上上升沿，将将在一个个设置时时间内禁禁止DAATAII和CLLOCKK信号。 DAATAII：串行行数据输输入端，88位控制制字以MMSB为为前导从从该端输输入。前前4位串串行地址址选择下下一个即即将被转转换的模模拟输入入或测试试电压；后4位位用于选选择输出出数据的的长度和和格式。DATTAO：用于AA/D转转换结果果输出的的三态串串行输出出端。DDATAA
42、O在CCS为高高电平时时处于高高阻状态态，而当当CS为为低电平平时可输输出数据据。当CCS有效效时，CCLOCCK的下下降沿将将上一次次的转换换结果的的各位从从DATTAO端端依次移移出。EOCC：转换换结束信信号，输输出。在在I/OO周期的的最后一一个CLLOCKK下降沿沿后，EEOC从从高电平平变为低低电平，并并保持低低电平直直到转换换完成及及数据准准备传输输。CLOOCK：输入/输出时时钟端。CCLOCCK接收收串行输输入并完完成以下下功能：在CLLOCKK的前八八个上升升沿，将将八个输输入数据据位移入入输入数数据寄存存器，其其中前44位为模模拟通道道地址；CLOOCK的的第四个个下降沿
43、沿开始对对所选通通道信号号进行采采样；CCLOCCK的下下降沿将将前一次次转换的的数据的的其余位位依次移移出DAATAOO端；在在I/OO周期CCLOCCK的最最后一个个下降沿沿使EOOC变低低并开始始A/DD转换。REFF+：正正基准电电压端。基基准电压压的正端端（通常常为Vccc）被被加到RREF+。最大大的输入入电压范范围取决决于加在在本端与与加在RREF-端的电电压差。REFF-：负负基准电电压端，即即基准电电压的低低端。Vccc：正电电源端。通通常接+5V，GGND为为电源接接地端。其工作特特性图如如图3.6所示示：图3.66 TTLC225433工作特特性TLC225433与单片片
44、的接口口电路如如图3.7所示示。VCC+5VVCCP1.3DATAOUTP1.5P1.4ADDRESSI/O CLOCKP1.2CS TLC1543GNDGNDATC892051图 3.7 TLCC25443与单单片机接接口电路路系统中我我们选用用AT889C220511单片机机。该芯芯片的功功能与MMCS-51系系列单片片机完全全兼容，并并且还具具有程序序加密等等功能，物物美价廉廉，经济济实用。从上节管管脚说明明可看出出，ATT89CC20551没有有提供外外部扩展展存储所所需的地地址锁存存和读写写控制信信号。因因此，利利用ATT89CC20551构成成的单片片应用系系统时，不不能象AAT8
45、99C511那样扩扩展存储储器等设设备，可可以根据据情况与与I2CC或SPPI串行行总线设设备接口口。系统中各各I/OO管脚功功能分配配见表33.1：表3.11 系统统I/OO管脚功功能表接出接入功能接出接入功能P1.00发光二级级管工作指示示灯P3.00485 RO接收输入入P1.11485 DE*RE收发控制制P3.11485 DI发送输出出P1.22A/D CS端端片选信号号P1.55A/D DINNPUTT数据输出出P1.33A/D I/OO CLLK脉冲信号号P1.66A/D EOCC转换结束束信号输入入P1.44A/D DOUUT数据输入入P1.77光耦合器器4N225继电器驱动信
46、号号3.2.3 时时钟与复复位电路路单片机工工作的时时间基准准是由时时钟电路路提供的的。在单单片机的的XTAAL1和和XTAAL2两两个管脚脚，接一一只晶振振及两只只电容就就构成了了单片机机的时钟钟电路，如如图3.8所示示。单片机的的复位方方式有上上电自动动复位和和手工复复位两种种，图33.9所所示是551系列列单片机机常用的的上电复复位和手手动复位位组合电电路，只只要VCCC上升升时间不不超过11ms，它它们都能能很好地地工作。图3.88 时钟钟电路 图33.9 复位电电路3.3 继电器器执行模模块3.3.1光电电耦合器器的介绍绍光电耦合合器是一一种把电电子信号号转换成成为光学学信号，然然后
47、又回回复电子子信号的的半导体体器件。当当电流移移向电耦耦合器的的输入面面（图33.100），光光学信号号由发光光二极管管输出 。输出出面的光光学感应应器察觉觉之，同同时电流流移动。 图3.110 电电耦合器器的操作作原理图3.111 电电耦合器器当超过原原定水平平的电流流输入电电耦合器器的初级级面，次次级面则则接地，以以及0VV输入微微型电脑脑。敬请留意意，由於於衔接电电耦合器器初级面面和次级级面的电电流供应应有异，噪噪音可 被过滤滤，同时时避免干干扰信号号的传送送。3.3.2 光光电耦合合电路在本单片片机应用用系统中中，需驱驱动继电电器工作作，为了了防止电电器干扰扰信号从从前向和和后向通通道进入