基于MSP430F247的智能型电机保护器设计

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基于单片机MSP430F247稳压开关电源供电管理系统

本科毕业设计（论文）资料湖南工业大学教务处2012届本科毕业设计（论文）资料第一部分毕业论文本科毕业设计（论文）2012年6月摘要在电源的实际使用过程中，各种负载对于供电的可靠性要求不同，当单台电源不能提供负载的全部容量的时，就需要多个电源模块并联使用，以提高电源的容量和运行的可靠性。

在实际的使用过程并不是简单的把各个电源并联使用就可以让电源平均承担功率。

这是由于电源各自参数的分散性，使得每个电源的开路电压和内阻均会存在差异，通常开关电源的内阻都非常小，因此开路电压很小的差异就会导致各电源的输出电流有较大的差异，这种状态会导致各个电源的寿命衰减不一致，达不到电源的可靠性和稳定性的要求，这就要求在电源并联使用过程中使用均流技术。

本设计采用超低功耗单片机MSP430F247为主要控制核心部件，应用同步BUCK拓扑结构作为高效率的DC-DC变换；设计并制作了开关电源模块并联供电系统。

应用AMSCS 原理和ECM控制模式实现动态均流控制；使用电流并联监视器件INA194作为电流检测；使用高效率TPS5430芯片设计辅助电源。

实现了系统在500mA-4A范围内可自动分配或者手动任意预制两路DC-DC模块的电流比大小并显示相关参数。

系统元件少，性价比高、系统效率高达85%以上、很好的完成了基本部分和发挥部分的要求。

关键字：MSP430F247，AMSCS，ECM，动态均流，效率ABSTRACTThis design uses the low power consumption MCU, MSP430F247 ,as the main control the core part and uses the application of synchronous BUCK topology structure as high efficiency of the DC-DC transform .The design is made up of the switch power supply module parallel power supply system and uses AMSCS principle and ECM control model to achieve dynamic all flow control. The design uses current parallel surveillance devices,INA194, as electric current detection and successfully uses a high efficiency chip, TPS5430, to design auxiliary power supply. Finally the design realized that current can be set range from 500 mA to 4 A automatically or manually arbitrary distribution prefabricated a DC-DC module of the current size ,and can display related parameters. The system is consist of less component, higher performance price ratio, especially the system efficiency is as high as 85% above. So the system accomplished the basic part and the expression part successfully.Key word:MSP430F247; AMSCS; ECM; Dynamic all flow; Efficiency目录摘要.......................................................... I I ABSTRACT ..................................................... I II 第一章绪论. (6)1.1选题意义及目的 (6)1.2设计任务 (6)1.3设计要求 (7)1.3.1基本要求 (7)1.3.2 发挥部分要求 (7)第二章本系统总体方案设计 (8)2.1.系统方案设计与论证 (8)2.1.1 DC-DC变换器方案论证 (8)2.1.2均流控制方法及实现方案 (8)2.1.3 系统整体框图 (9)2.2.理论分析与参数计算 (9)2.2.1 DC-DC变换器稳压方法 (9)2.2.2 电流电压检测分析与计算 (10)2.2.2.1 电压检测 (10)2.2.2.2 电流检测 (10)2.2.3 均流方法的分析 (11)2.2.4 过流保护及自恢复分析 (11)第三章硬件电路设计 (12)3.1DC-DC电路设计 (12)3.2电流采集电路设计 (13)3.3辅助供电模块设计 (13)第四章软件设计部分 (14)4.1IAR FOR430简介 (14)4.2软件流程图 (14)第五章系统测试 (16)5.1主要元器件 (16)5.2测试方法 (16)5.3测试仪器清单 (16)5.4负载调整额定功率测试 (16)5.5系统效率测试 (17)5.64A均流测试 (17)5.7任意比分流点测试 (17)5.8过流保护及自动自恢复功能 (18)5.9其它功能测试 (18)5.10误差分析 (18)第六章结论 (19)参考文献 (20)致谢 (21)附录 (22)控制程序 (22)第一章绪论1.1选题意义及目的随着电力电子技术的发展,电源技术被广泛应用于计算机、工业仪器仪表、军事、航天等领域,涉及到国民经济各行各业。

msp430f247

MSP430F23xMSP430F24x(1)MSP430F2410 ZHCSA15H–JUNE2007–REVISED AUGUST2011混合信号微控制器特性•低电源电压范围，1.8V至3.6V•片载比较器•超低功耗•具有可编程电平检测功能的电源电压监控器/监视器–激活模式：270μA（在1MHz频率和2.2V电压•欠压检测器条件下）•引导加载程序–待机模式(VLO)：0.3μA•串行板上编程、无需外部编程电压、由安全熔丝实–关闭模式（RAM保持）：0.1μA现的可编程代码保护•可在不到1μs的时间里超快速地从待机模式唤醒•系列产品包括：•16位精简指令集(RISC)架构，62.5ns指令周期时–MSP430F233间–8KB+256B闪存存储器，•基本时钟模块配置：–1KB RAM–内部频率高达16MHz–MSP430F235–内部极低功耗低频(LF)振荡器–16KB+256B闪存存储器–32kHz晶振–2KB RAM–具有4个精度为±1%校准频率且高达16MHz–MSP430F247，MSP430F2471(1)的内部频率–32KB+256B闪存存储器–谐振器–4KB RAM–外部数字时钟源–MSP430F248，MSP430F2481–外部电阻器–48KB+256B闪存存储器•带内部基准、采样与保持以及自动扫描功能的12–4KB RAM位模数(A/D)转换器–MSP430F249，MSP430F2491•具有3个捕获/比较寄存器的16位Timer_A–60KB+256B闪存存储器•具有7个捕获/比较寄存器（带有影子寄存器）的–2KB RAM16位Timer_B–MSP430F2410•4个通用串行通信接口(USCI)–56KB+256B闪存存储器–USCI_A0和USCI_A1–4KB RAM–支持自动波特率检测的增强型通用异步接收发器•采用64引脚四方扁平(QFP)和64引脚四方扁平(UART)无引线(QFN)封装（请见可用选项）–IrDA编码器和解码器•如需了解完整的模块说明，请查阅《MSP430x2xx –同步串行外设接口(SPI)系列用户指南》，文献编号：SLAU144–USCI_B0和USCI_B1–I2C(1)除了ADC12模块不在MSP430F24x1上执行–同步串行外设接口(SPI)外，MSP430F24x1器件与MSP430F24x器件完全一样。

基于MSP430F247单片机的智能家庭监控装置设计

科技广场2010.60引言随着生活水平，特别是物质生活水平的不断提高，人们对自己的个人安全和家庭财产安全越来越重视，安全已成为一种市场需求。

确保每一个家庭住户的生命财产安全，是建设本系统的最大意义和根本目的。

首先，无论是在家庭还是工厂，都存在着易燃气体泄露造成事故的隐患，因此要对室内的可燃气体进行检测。

当室内气体的浓度达到设定预警值时，该装置应该能够及时发出报警信号，并启动联动装置，通风或关闭气源，排除险情，有效避免火灾、爆炸、窒息、死亡等恶性事故的发生。

其次，经济的飞速发展造成城市流动人口的急剧增加，因此也出现了很多不安定因素———盗窃。

能探测非法入室盗窃者，能够及时发送警报或现场报警，即具有防盗功能，从而有效保护户主的生命财产安全。

此外，为了临时停电给我们带来的不必要麻烦，应该具有应急照明灯，当市电停止供电或恢复供电时，照明灯能自动点亮或熄灭，从而解决临时停电带来的麻烦。

除此之外，本系统还具有时钟显示功能，从而有效地为人们提供准确时间，保证人们能够按时上下班。

1系统设计采用MSP430F247单片机为控制核心构成最小系统。

将气体传感器输出的信号通过电压比较器转换成高低电平的开关信号送给单片机，单片机可通过采集电平的高低来判断是否有易燃气体泄漏。

换气扇由单片机输出控制信号经三极管驱动继电器来开启或关闭；热释电传感器输出的数字信号经过延时开关控制电路后送给单片机；报警的开启或关闭由延时开关电路控制，自动拨号由单片机输出8421码信号经译码器译码后控制继电器吸合或释放对电话模块拨号；数字时钟的秒信号由单片机内部的定时器产生，时钟的显示采用锁存器驱动数码管显示时、分。

系统框图如图一所示：2硬件电路设计本系统设计主要包括五部分：应急照明电路、室内气体检测电路、红外防盗报警、数字钟显示电路及MSP430F247外围电路。

2.1应急照明电路当突然停电时，继电器自动切换到备用电源，三极管基极被降为低电平从而使三极管饱和导通，高亮度发光二极管点亮；当不需要照明时可断开开关S3关闭照明灯。

基于单片机控制的电机保护装置设计

基于单片机控制的电机保护装置设计前言电机保护装置是一种用于保护电机免受损坏的装置。

它的作用是监控电机的工作状态，自动断开电路，防止电机过载、过流、电压不稳定等问题。

在工业生产中，电机是非常重要的设备，它的损坏会导致生产线停滞，对企业产生极大的经济损失。

因此，电机保护装置的研究和设计具有非常重要的实际意义。

本文基于单片机控制，设计了一种电机保护装置。

该装置采用了多种保护手段，包括电流保护、过压保护和温度保护。

通过传感器和单片机的协同工作，能够实现高效、精准的电机保护。

接下来，将从电机保护的需求和目标、设计原理、硬件设计和软件设计几个方面对该装置进行详细描述。

需求和目标电机保护装置的主要需求是能够高效、精准地保护电机。

为了实现这一目标，需要具备以下特点：1.能够监测电机的工作状态：电机的运行状态受到多种因素的影响，包括电流、电压、温度等。

因此，电机保护装置需要能够监测这些因素的变化，并及时做出响应。

2.能够自动断开电路：当电机受到过载、过流、电压不稳定等问题时，电机保护装置需要能够自动断开电路，防止电机进一步受损。

3.具备良好的稳定性和可靠性：电机保护装置需要具备良好的稳定性和可靠性，确保在各种复杂的工作环境下，保护电机的效果都能够得到保证。

设计原理电机保护装置的设计原理是：通过传感器检测电机的工作状态，将各种状态的信号输入单片机，由单片机进行处理，根据预设条件判断是否需要断开电路。

具体实现过程如下：1.电流检测：通过电流传感器检测电机传输的电流信号，将得到的电流值输入单片机。

当电流超过设定值时，单片机将断开电路。

2.电压检测：通过电压传感器检测电机输入的电压信号，将得到的电压值输入单片机。

当电压过低或过高时，单片机将断开电路。

3.温度检测：通过温度传感器检测电机的温度值，将得到的温度值输入单片机。

当温度过高时，单片机将断开电路。

除此之外，电机保护装置还需要具备其他保护手段，比如漏电保护、短路保护、过流保护等。

基于MSP430F2274单片机智能万用表的设计

中图分类号：４２Ｔ０Ｎ
文献标识码：Ａ
文章编号：７ — ０７２０）４０１— ２１２１４（０８０ — ０４０６
ＴｈｓｇｆＩｔｌｇｎｕｔ — ｔｓｅｓｄｏＳ４０２７ＣＵｅＤｅｉｎｏｎｅｌｅｔＭｌｉ— ｅｔｒＢａｅｎＭＰ３Ｆ２４Ｍｉ
马中秋
（冈职业技术学院黄
摘
湖北
黄冈
４８０）３００
要：系统采用ｒ公司的单片机ＭＰ３Ｆ２４作为系统的控制核心，ＡＤ数据采集、本Ｉ１Ｓ４０２７由／功能转换、以及键盘显示等
模块组成。该系统将被测信号转换成与其成比例关系的电压，经１位Ａ５４转换送单片机进行数据处理，再２Ｄ７结合继电器
第１卷第４Ｏ期２ＯＯ８年１２月
黄冈职业技术学院学报
ＪｕｎｌｆａｇＴｇＰｌｔｃｎｃｏｒａｎ￣ｎｏｙＮ４１１ｏ．Ｄｃ２０ｅ．０８
基于ＭＰ３Ｆ２４单片机智能万用表的设计Ｓ４０２７
ＫｅｒｓＭＳ４０２７ｙｗｏｄ：Ｐ３Ｆ２４；Ｃｍｅｏｕｃｏ；ＡＤ７ｎｔｌｅｌｔ— ｔｓｒｏ￣ｎｆｎｔｎｉ５４；Ｉｅｉｎｍｕｉｅｔｌｇｔｅ
近年来，随着现代科学技术和微电子技术的发展，电
ＭａＺｈｏｎｇ— ｑｉ－ｕ
（ｕｎｇｎｏｔｈｉＣｌｇＨａｇａｇＰｌｅｎｃｏｌｅｙｃｅ

基于MSP430F2274单片机智能万用表的设计

要 : 本系统采用 T I 公司的单片机 MSP430F2274 作为系统的控制核心 , 由 A/ D 数据采集、功能转换、以及键盘显示等
模块组成。该系统将被测信号转换成与其成比例关系的电压 , 再经 12 位 AD574 转换送单片机进行数据处理 , 结合继电器完成量程的自动转换 , 然后通过显示电路实时显示测试参数。另外 , 该系统还具有相对误差测量、自动关机等功能。通过实验测试 , 该系统满足设计要求 , 具有精度高、工作性能稳定、容易操作等优点。关键词 :MSP430F2274; 功能转换 ; AD574; 智能万用表中图分类号 :TN402 文献标识码 : A 文章编号 : 1672- 1047( 2008) 04- 0014- 02
图1
总体电路设计
2. 2 系统硬件电路设计 2. 2. 1 以 AD574 为核心的 A/ D 转换电路该电路将电阻、电压经转换电路转换后的模拟电压信号转换成数字信号送单片机处理 , 完成对数据采集。为了提高系统的精度 , 采用 12 位逐次逼近型的 AD574, A/ D 转换电路如图 2 所示。 AD574 是 12 位的 A/ D 转换器 , 片内自备时钟基准源 , 最大转换时间为 25us, 转换精度为 0. 05% , 所以适合于高精度的快速转换采样系统。图 4 R/ V 转换电路 2. 3 系统软件设计该系统软件设计采用 C 语言编程 , 主要完成对系统数据的处理和控制 , 主程序流程图如图 5 所示。首先对 I/ O 口、 LCD、 AD574 等进行初始化 , 然后主菜单显示 , 通过不同的按键进入不同的功能子程序 , 完成不同的任务。

基于MSP430步进电机控制器的设计

基于MSP430步进电机控制器的设计摘要随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，它广泛用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中，其在各个国民经济领域都有应用。

研究步进电机的控制系统，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。

本设计是采用MSP430单片机对步进电机的控制，通过I/O口输出的时序方波作为步进电机的控制信号，信号经过芯片ULN2003驱动步进电机；同时，用 4个按键来对电机的状态进行控制，并用数码管动态显示电机的转速。

系统由硬件设计和软件设计两部分组成。

其中，硬件设计包括MSP430单片机的电源模块、键盘控制模块、测速模块、步进电机驱动（集成达林顿ULN2003）模块、数码显示（SM420361K数码管）模块6个功能模块的设计，以及各模块在电路板上的有机结合而实现。

软件设计包括键盘控制、步进电机脉冲、数码管动态显示以及转速信号采集模块的控制程序，最终实现对步进电机转动方向及转动速度的控制，并将步进电机的转动速度动态显示在LED数码管上，对速度进行实时监控显示。

软件采用在IAR for MSP430软件环境下编辑的C语言。

本系统具有智能性、实用性及可靠性的特点。

关键词：步进电机 MSP430单片机角位移转速控制方向控制AbstractWith the development of microelectronics and computer technology, increasing demand for stepper motor, which is widely used in printers, electronic toys and consumer products such as CNC machine tools, industrial robots, medical equipment and electrical products, and its various national fields are applied. Of stepper motor control system to improve the control accuracy and response speed, energy conservation and so important.This design is used MSP430 of Stepping motor control, through the IO port as a square wave output of the timing of step motor control signal, the signal through the ULN2003 driver chip stepper motor; the same time, with four buttons to the status of the motor control, and dynamic display with digital control motor speed.System consists of hardware and software design of two parts. Among them, the hardware design, including minimum system MSP430 microcontroller, power supply module, keyboard control module, stepper motor drive (integrated Darlington ULN2003) module, digital display (SM420361K digital control) module, speed modules (including the Hall probe UGN3020) six function modules, and each module in the circuit board to achieve the organic combination. Software design, including keyboard control, stepping motor pulse, the digital dynamic display and speed signal acquisition module, control procedures, and ultimately to the stepper motor rotation direction and rotation speed control of stepper motor rotation speed and dynamic display in the LED digital tube, real-time monitoring of the speed display. Software used in the software environment to edit IAR for MSP430 C language. This system has the intelligence, practicality and reliability features.Key Words：Stepping motor MSP430 Angular displacement Speed control Direction control目录摘要 (I)第一章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2国内外发展现状 (1)1.3本文设计的任务 (3)第二章系统概述 (4)2.1系统的总体框架 (4)2.1.1 系统的组成 (4)2.1.2系统的工作原理 (5)2.2系统的主要功能 (5)2.2.1 步进电机的主要功能 (5)2.2.2 系统的特点 (5)3.1MSP430系列单片机简介 (6)3.1.1 MSP430系列单片机功能特性 (6)3.1.2 MSP430系列单片机的应用 (8)3.2MSP430F149型单片机 (8)3.2.1 MSP430F149的引脚图 (8)3.2.2 MSP430F149的微处理器CPU (9)3.2.3工作方式 (9)3.3步进电机 (11)3.3.1 步进电机概述 (11)3.3.2 步进电机的特性 (11)3.3.3 步进电机的种类 (12)3.3.4 永磁步进电机的控制原理 (12)3.4步进电机控制器系统的组成 (14)3.4.1 电源设计 (15)3.4.2 键盘控制电路 (15)3.4.3 LED数码显示电路 (16)3.4.4 测速电路介绍 (18)3.4.5 步进电机驱动电路 (19)第4章控制系统软件的设计 (22)4.1程序设计前期准备 (22)4.1.1 程序设计平台 (22)4.1.2 程序设计思路 (24)4.2程序流程图 (25)4.2.1 主程序流程图 (25)4.2.2 读键盘子程序流程图 (26)4.2.3 键盘处理子程序流程图 (27)4.2.4 电机控制中断程序流程图 (30)第5章系统调试 (35)5.1系统的调试 (35)5.2运行结果 (35)第6章总结 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录 (41)南京工业大学本科生毕业设计（论文）第一章绪论1.1 课题背景当今社会，电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。

玩具小车的设计

玩具小车的设计JIUJIANG UNIVERSITY毕业设计题目智能玩具小车设计英文题目Intelligent toy cardesign院系机械与材料工程学院专业机械设计制造及自动化姓名祝正瑶班级A1012指导教师潘旭红刘良文二零一四年五月摘要随着电子技术的发展，数字电路应用领域的扩展，现今社会，产品智能化、数字化已成为人们追求的一种趋势，玩具领域也是如此，智能玩具越来越受到人们的关注和睛睐。

传统玩具与智能玩具相比，在玩具市场上智能玩具以经占据了相当大的份额并且统治了市场的高端部份。

基于人们对智能玩具的关注和喜爱，本次课题我们设计了一款智能玩具小车.本论文研究的是一个智能玩具小车,小车平台采用普通四驱遥控玩具小车底盘，使用TI单片机（MSP430F247）为系统控制器，通过3个带有透镜的红外传感器进行障碍物信息采集。

直流电机驱动电路由芯片L298构成，同时利用PWM 技术进行电机调速控制。

并辅以相应的语音播报提示。

关键词:MSP430F247、智能玩具小车、语音播报、自动避障、语音芯片AbstractWith the development of electronic technology, expanding digital circuit applications, today's society, the product of intelligent, digital has become a trend that people pursue, toys field, too, smart toys and more attentions eye gaze. Compared with traditional toys intelligent toys, intelligent toys in the toy market was occupied with a large share of the high-end part of the market and the ruled. Smart toys based on people's attention and love, this issue we designed a smart toy car.This thesis is an intelligent toy car, four-wheel drive car platform using ordinary remote control toy car chassis, using the TI SCM (MSP430F247) for the system controller through three lenses performed with infrared sensors obstacle information acquisition. DC motor drive circuit constituted by the L298 chip, while using PWM technology for motor speed control. Supplemented by the corresponding voice broadcast prompts.Keywords: MSP430F247, intelligent toy car, voice broadcast, automatic obstacle avoidance, voice chip目录一、玩具市车场分析1.我国玩具车市场现状中国是一个玩具车生产大国，但并不是一个玩具车生产强国。

基于MSP430的电动机智能保护器设计

摘要：系统地分析了电动机的故障特征，出基提于检测故障电流正序、负序和零序电流分量的故障保护判据，时根据电动机的发热特性，立了基于同建
ａｉｈｍｅｉｆｔｈｒｌｍｏｌｉｎｆｒｅ．ＵｓｎｇｒｔｔｃｏｈｅｔｅｍａｄｅＳｉｅｒｄｉｓｅｏｗｏｋｏｓＳＰ４ｃｏ— ｏｒｌｅ．ｕｐｒｌｗｒｌｓＭ３０ｍｉｒ —ｃｎｔｏｌｒＵ．ｎｔｔｒａｉｅｔｏｉｏｉｆｈｍｏｏｎｄａｉｏｅｌｚｈｅｍｎｔｒｎｇｏｔｅｔｒａ — ｃｉｖｙｈｓｚｒｔｃｉｎｔｒｏｕａｔｏｏｈｅｅｓｎｔｅｉｅｐｏｅｔｏｏｖａｉｓｆｕｌｆｍ — ｔｒａｉｉａｎｃｍｅｔｏｆｔｅｐａａｅｅ．ｏｎｄｄｇｔｌｅａｔｎｈｒｍｔｒＫｅｗｏｄｙｒｓ：ＭＳＰ４０３ｍｉｒ — ｃｎｒｌｒｃｏｏｔｏｌｅｕｎｉ；ｔｓｍｍｅｒｃｌｃｍｐｙｔｉａｏｏｎｅｔｏｄ；ｎｔｌｉｅｅｎｔｍｅｈｉｅｌｇｎｃ
文献标识码：Ｂ
０引言
我国电动机保护的研究已有半个世纪之久，最早有以熔断器、继电器构成的保护方式，体熔断热熔往往会造成电机缺相运行而烧毁，热继电器保护而方式动作缓慢、回时间长，返不适合在中小型电动机中使用；电子式电机保护装置随着电子技术的迅速发展应运而生，已制成安全可靠的集成电路电机现保护器，但这类保护器的综合保护装置大多采用纯硬件结构，在扩展功能不够灵活等缺陷；存随着单片机应用技术的成熟，能型多功能型保护装置应运智

基于MSP430的低压电动机保护装置的设计及研究

起的，而绕组的过热往往是流经绕组的电流大引起的。
依据流经绕组的电流，可以把电动机故障形式分为对称故障和不对称故障两类。对称故障主要包括：过载、堵转和三相短路等。其主要特征是：三相电流仍基本对称，同时出现过电流。故障严重程度基本反映在过电流的程度上。因此，
ｆａｕｅｅａｓｒｓｎｅｎｄｔｉＴｅｓｆｒｅｉｎｆｏｈｒｓｇｖｎｉｈｎ．ｔｒｔｅｅｔｒｓａｌｏｐｅｅｔｄｉｅａｌｈｏｔｅｄｓｇｗｃａｔｉｉｅｎｔｅｅｄＡｆｈｒ．ｗａｌｅ
［摘要］基￣ＭＳ４０电动机保护装置是在传统的电机保护装置上集成了多种保护措施，ｑＰ３的Ｚ实现了对低压电
动机故障的判断和保护。本文系统地分析了电动机故障，通过以电流为判据，将电机保护分解为过流覆盖电动机所有常见故障类型。本文介绍了保护装置采用的保护算法，使用带减法滤波的傅氏算法。硬件电路的构成及其特点也给予详细的介绍。最后提出了软件设计流程。经实验表明，
该装置能在故障时有效地保护电动机。［关键词］ＭＳ４０单片机；电动机保护；保护算法；电动机故障Ｐ３
［中图分类号］Ｔ０＋Ｍ３７．３［文献标识码］Ａ［文章编号］１０。９３（０７）２０２ —４００３８２００．０３０
维普资讯
２ｏ．０７ №２
大电机技术
２３
基于ＭＳ４０的低压电动机保护装置的设计及研究Ｐ３
黄辉，姚尧

电工理论与新技术_朱红_电动机的综合保护器设计

基于MSP430的电动机智能保护器设计朱红，张晓冬，张金霞北京交通大学电气工程学院北京 100044摘要：系统分析电动机的故障特征，提出基于检测故障电流正序、负序和零序电流分量的故障保护判据，同时根据电动机的发热特性，建立了基于电流模拟的电机热模型，推导了该模型的计算方法。

采用超低功耗 MSP430单片机实现电动机保护的检测，实现了电动机多功能故障保护以及参数的数字化整定。

关键词：MSP430单片机；对称分量法；智能化中图分类号：TP206+.3文献标识码：BThe Design of the motor synthesize protection Based on MSP430Zhu Hong , Zhang Xiao-dong ，Zhang Jin-xiaBeijing Jiaotong University, Beijing,100044Abstract: Analyzing the fault-characteristic of motor, the fault-criterion is gained, which is based on the detection of the positive-sequence, negative-sequence and zero-sequence current ,meanwhile, according to the thermal features, motor thermal model based on current-Fabrication is established, arithmetic of the thermal model is inferred. Using super low work loss MSP430 Micro-Controller Unit to realize the monitoring of the motor and achieve synthesize protection to various fault of motor and digital enactment of the parameter.Key words: MSP430 Micro-Controller Unit; symmetrical component method；Intelligence0 引言我国电动机保护的研究已有半个世纪之久，最早有以熔断器、热继电器构成的保护方式，熔体熔断往往会造成电机缺相运行而烧毁，而热继电器保护方式动作缓慢、返回时间长,不适合在中小型电动机中使用；电子式电机保护装置随着电子技术的迅速发展应运而生，现已制成安全可靠的集成电路电机保护器，但这类保护器的综合保护装置大多采用纯硬件结构，存在扩展功能不够灵活等缺陷；随着单片机应用技术的成熟，智能型多功能型保护装置应用而生，完善的功能扩展和智能化的参数设定与控制展现其广阔的发展前途。

基于单片机的智能电机保护器设计

基于单片机的智能电机保护器设计智能电机保护器是一种可以对电机进行全面保护的装置，其基于单片机的设计可以提供更加智能化和精确的保护功能。

本文将详细介绍基于单片机的智能电机保护器的设计。

首先，智能电机保护器需要能够检测电机的各种参数，例如电流、电压、温度等。

为此，可以使用一系列传感器来测量这些参数。

例如，可以使用电流传感器来测量电机的电流，电压传感器来测量电机的电压，温度传感器来测量电机的温度等。

这些传感器可以与单片机进行连接，将测量到的参数传输给单片机进行处理。

接下来，需要设计合适的保护算法来判断电机是否处于危险状态。

例如，如果电机的电流超过了额定值，就可能会导致电机过热，从而损坏电机。

因此，可以设置一个电流阈值，当电流超过这个阈值时，保护器应该立即采取措施来停止电机的运行，并发出警报信号。

类似地，可以根据电压和温度的测量值来判断电机是否处于危险状态。

如果电机的电压过低，可能会导致电机无法正常工作。

如果电机的温度过高，则可能会损坏电机。

因此，可以设置电压和温度的阈值，并根据测量值判断电机的状况。

此外，智能电机保护器还可以添加一些额外的功能。

例如，可以添加一个定时开关功能，让用户可以设置电机的启动时间和停止时间。

还可以添加远程控制功能，通过手机或者其他智能设备远程监控和控制电机。

整个智能电机保护器的设计可以使用单片机控制和处理各种数据。

单片机可以根据传感器测量到的参数进行判断，并控制电机的运行。

当检测到危险状态时，单片机应该采取相应措施，例如停止电机的运行或者发出警报。

在硬件设计方面，可以使用单片机开发板作为控制器，将传感器与单片机连接，同时添加可视化接口，通过LCD显示屏来显示电机的状态和参数。

此外，还可以添加一些按钮和开关，用于设定和控制保护器的功能。

在软件设计方面，可以使用C语言编程来实现单片机的控制和处理功能。

通过编写相应的算法，单片机可以根据传感器测量值来判断电机的状况，并控制电机的启动和停止。

基于单片机的智能电机保护器的设计

《工业控制计算机》2021年第34卷第6期115基于单片机的智能电机保护器的设计Design of I s Pelligest MoPor ProPecPor Based on MCU李红卫朱凌彤(山东鲁碧建材有限公司，山东莱芜271103)摘要:介绍了一种采用ATmaga16单片机设计的智能电机保护器，该产品可有效解决传统热继电器保护功能少、无断相保护、重复性能差、性能指标落后等问题，实际应用表明具有良好的性价比和市场推广价值。

关键词：电机保护器；AVR单片机;热继电器Abstract:This paper introduces a kind of intelligent motor protector designed by ATMEGA16single chip microcomputer.The product can effectively solve the problem of traditional thermal relay,such qs less protection function,no open phase protection,poor repetition performance and backward performance index.The practical Mpplication shows that it has good cost performance and market promotion value.Keywords：motor protector,AVR microcontroller,thermal relay水泥厂现场粉尘较大，环境恶劣，使用的电机经常要重载启动或电动，对电机的要求越来越高。

传统的热继电器保护是金属机械式电动机过载保护,结构简单，价格低廉,在保护电动机过载方面具有反时限特性,但其保护功能较少,对电机堵转、频繁启动等故障不能起到保护作用。

基于单片机的智能电机保护器设计

运营探讨基于单片机的智能电机保护器设计柳丽雅（江苏省江阴中等专业学校，江苏无锡随着工业技术的创新，单片机及电机等逐渐应用于工业领域，且取得了较好的发展。

然而电机在运行中，经常出现故障，因此在基于单片机研究的基础上探究智能电机保护器的设计。

在分析电机保护理论和常见故障的基础上，对电机保护器进行总体设计，包括振荡电路、复位电路、开关量输入输出以及模拟量输入输出等模块，具有单片机；智能电机保护器；系统方案设计Design of Intelligent Motor Protector Based on SCMLIU Liya(Jiangyin Secondary Vocational School of Jiangsu Province, WuxiAbstract: With the innovation of industrial technology, single-chip microcomputers and motors have graduallyhave achieved better development.operation, so the design of the intelligent motor protector is explored on the basis of the research based on the single-在系统整体结构的设计中，采用三相电压以及三相电流的采样模式，采集电流信号，将相关电路信A/D转化器的处理将相关电路信息传，之后与系统设定的阈值进行对比，确定电机是否存在故障。

如果电机出现故障问题，则会提供故障类型判断，并且单片机通过控制继电器可以实现报警保护。

同时，在系统的控制中，通过键盘输入的方式可以设计额定电流、启动时间以及额定电压等参数，最终确保电机的稳定运行。

软件方案设计在本次软件方案设计中，结合电机保护器的设计，语言，工具选择Keil C51，经过软件的编译后将相关信息传输到单片机的芯片，进而实现对电。

基于MSP430F149单片机的智能化电动机保护器

基于MSP430F149单片机的智能化电动机保护器闫长财;闫武林【摘要】计论了基于MSP430F149单片机的智能化电动机保护器,该保护器充分利用了MSP430F149单片机的各种功能,能够对电动机的故障进行实时显示和保护.经对初步设计的样机进行实验和测试,其各项保护功能均达到了预期的效果,其对于所出现的各种故障能够及时、准确地进行识别和处理.【期刊名称】《电气传动自动化》【年(卷),期】2017(039)005【总页数】5页(P40-44)【关键词】电动机保护器;单片机;保护;选用【作者】闫长财;闫武林【作者单位】天水二一三电器有限公司,甘肃天水741024;天水二一三电器有限公司,甘肃天水741024【正文语种】中文【中图分类】TM301;TP23在大规模现代化生产中，对电动机既有长时间连续工作的要求，也有间隙、变负荷、变速等各种状态运行要求和进行集中监控的要求。

电动机保护器也向着具有测试、自检测、故障识别、受控、自处理等智能化功能和要求的方向发展。

单片机及其应用技术的发展为电动机保护的研制提供了新的解决方案。

基于MSP430F149单片机的电动机保护器是一种多功能的智能电机保护器，对于电动机的过载、缺相、短路、堵转、过压、接地／漏电、欠载等造成的故障具有判断、保护、报警、控制等功能。

1 电动机故障分析电动机的损坏主要是绕组过热和绝缘性能降低引起的，而绕组的过热往往是流经绕组的电流过大引起的。

根据流经绕组的电流，可以把电动机故障形式分为对称故障和不对称故障两类。

对称故障主要包括过载、堵转和三相短路等。

其主要特征为：三相电流仍基本对称，同时出现过电流，故障严重程度基本反映过电流程度，因此常用过电流程度判断此类故障。

对于严重的三相短路的保护，应采用速断跳闸；对于堵转故障的保护，应采用短时限跳闸；对于过载应采用反时限跳闸，其反时限特性应与电动机的温升特性相配合。

不平衡故障又可分为非接地性故障和接地性故障两种。

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等功能，必须依赖于计算机才能实现测控，一旦计算机出现故障，测控就会中断．对这些特点，针采用Ｔ公司的ＭＳ４０２７ＩＰ３Ｆ４单片机作为智能模块的主控芯片，设计了一种具有自主数据采集、数据处理、据通信和输出控制能力的智能型电机保护数
波形如图３所示．中Ａ和Ｂ相是占空比为５％的其０
方波．编码器每旋转１，周Ａ相和Ｂ相输出固定数目的脉冲（测试时使用的每转脉冲数为５０个）当编０．
码器正向旋转时，Ａ相比Ｂ相超前１４个周期；／当编
码器反向旋转时，Ｂ相比Ａ相超前１４个周期．图／从３可以看出，若在Ａ相上升沿检测到Ｂ相为０低电（
器，利பைடு நூலகம்用旋转编码器测量电机的转速和转向，能实现电机的过流保护和三相电流不平衡的保护功能．
关键词：Ｐ３Ｆ４ＭＳ４０２７单片机；旋转编码器；据采集；数数据通信；智能型电机保护器
中图分类号：Ｐ０Ｔ２６文献标识码：Ａ
中国在电机保护领域的探索已经长达几十年，统的电机保护器存在着功能单一、传精度不高、扩展不灵活等缺点．随着单片机应用技术的逐渐成熟，能型电机保护器应运而生，完善的功能扩展和智能化智其
第２９卷
第６期
吉首大学学报（自然科学版）
ＪｕｎｌｆｉｏｎｖｒｔＮｔｒｃｅｃｄｔｎｏｒａｏｓｕＵｉｓｙ（ａｕａＳｉｅＥｉｏ）Ｊｈｅｉｌｎｉ
Ｖｏ．２Ｎｏ１９．６Ｎ０．２０ｖ０８
２００８年１１月
指旋转编码器输出的２组脉冲相位差是９。通过这２组脉冲不仅可以用来测量转速，０．而且还可以用来判断旋转的方向．旋转编码器应用于转速和转向的测
量时，常有Ａ、、通Ｂｚ三相输出．转编码器的输出旋
正旋输出
ＮＯ－．－
Ｉｌ
图２电源供电电路
１２旋转编码器原理和抗抖动电路设计．
１２１旋转编码器原理．．
旋转编码器是用来测量转速和转向的装置ｊ它分为单路输出和双路输出２．
种．技术参数主要有每转脉冲数和供电电压．单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出是
的功能框图如图１示．所
１１电源供电电路设计．
由于电源模块中既有需要＋５Ｖ供电的芯片又
图１智能型电机保护器的框图
有需要＋．３３Ｖ供电的芯片，因此必须在电路中设计电平转换电路．考虑到降压电路易于实现，所以＋５Ｖ
系统所设计的智能型保护器的核心是一个
ＭＰ３Ｆ４单片机，Ｓ４０２７它能利用自身带有的丰富的外围模块以及少量的外部芯片来实现ＬＤ显示、盘Ｃ键
输入、串行通信、电流采样、出控制等功能．护器输保
反旋输出
图３旋转编码器的输出波形
平）或在Ａ相下降沿检测到Ｂ相为１高电平）则表示Ａ相超前Ｂ相９。反之，在Ｂ相上升沿检测到，（，０；若
的参数设置奠定了其广阔的发展前景．笔者利用ＭＰ３Ｆ４Ｓ４０２７单片机的特点，实现了一种智能型电机保护器的设计口，该系统具有自主处理能力，能独立完成数据采集、数据处理、数据通信和输出控制的功能，能够较为可靠地对电机起到保护作用．
１智能型电机保护器的结构
文章编号：０７— ９５２０）６— ０５— ４１０２８（０８００６０
基于ＭＳ４０２７的智能型电机保护器设计Ｐ３Ｆ４
张天瑜
（无锡市广播电视大学机电工程系，江苏无锡２４１）１０１摘要：目前市场上的电机保护器大多不具有自主处理能力，无法独立完成数据采集、数据处理、数据通信和输出控制
部分采用７０片来实现从＋ｌ＋的电压转换，＋３３Ｖ部分则采用Ｓ６０８５芯２～５Ｖ而．Ｐ２５芯片来实现从＋５
～
＋．３３Ｖ的电压转换．电源部分的硬件电路设计如图２所示．为了降低系统的功耗，Ｐ３Ｆ４ＭＳ４０２７单片机采用一个频率为３Ｈ的时钟信号．２ｋｚ为了消除电源的输入
纹波对单片机的影响，电源的管脚处接一个电容量为０１Ｉ在．Ｆ的电容来实现滤波．了保证复位电路的ｘ为可靠性，护器采用ＭＡ８９复位芯片来组成复位电路，保Ｘ０同时在复位芯片ＭＸ０Ａ８９电源的管脚处也接一个电容量为０１Ｉ．ｘＦ的电容以减小干扰．
收稿日期：０８— ９—１２００２
作者简介：张天瑜（９０一）男，１８，江苏无锡人，无锡市广播电视大学机电工程系讲师，江南大学硕士生，主要从事电力电子、控制、通信、小波领域的研究．
吉首大学学报（自然科学版）
第２９卷