论文总字数：22094字

摘 要

电动机，作为现代工业、农业等领域的主要动力设备，其作用无可替代，它的重要性不言而喻；而且，电机本身造价高昂，如果工业生产线上的电机由于某些故障损毁，那将带来巨大的损失。所以研究一种能够保障电机安全、可靠运行的装置势在必行，这种装置就是电机保护器。

近年来，电机保护器的发展已经进入瓶颈，但随着微电子技术和计算机技术的发展出现了转机，各种类型的微处理器的出现给电机保护器的发展注入了新的活力，于是出现了基于各种微处理器的电机保护器的研究。到如今，基于微处理器的电动机保护器已经较为广泛的应用于实际生产活动中。

本文就是围绕“基于微处理器的电机保护器研究”这一主题展开，以STC12C5A60S2单片机为核心，为直流电机设计一种智能保护器。它的智能体现在，能自行判断故障类型、故障严重程度，以及能根据故障的严重程度实施不同的保护动作。该保护器主要针对直流电机容易出现的短路、过载、堵转、过电压和欠电压等常见故障进行智能保护。

本文的主要研究内容包括：

1. 关于电机保护器的工作原理介绍。
2. 关于短路、过载、堵转、过电压和欠电压等常见故障的特征分析和保护思路。
3. 关于智能直流电机保护器的实现，包括元器件选型、编程语言及开发环境选择、硬件系统设计和软件系统设计等几个方面。

关键词：直流电机保护器;单片机;故障诊断;智能保护

Design of dc motor protector based on mcu

Abstract

Motor as the main power equipment of modern industry, agriculture and other fields,it’s irreplaceable role and importance is self-evident; moreover, the motor itself is too costly, if the industrial production line of motor damage due to some fault, it would be huge losses. So study a way to protect the motor, and means imperative reliable operation of such a device is the motor protector.
In recent years, motor protector has entered the bottleneck of the development, but with the development of microelectronics and computer technology, a turning point, the emergence of various types of microprocessor motor protection development has injected new vitality, so there Research based on a variety of microprocessor motor protector. By now, a microprocessor-based motor protection has been more widely used in actual production activities.
This article is to focus on "research-based microprocessor motor protection," the themes to STC12C5A60S2 microcontroller core, to design an intelligent DC motor protector. It is reflected in intelligence can be judged on their own fault type, fault severity, and according to the severity of the failure of the implementation of different protection action. The main protection against short-circuit the DC motor prone to overload, stall, over-voltage and under-voltage common faults and other intelligent protection.
The main contents of this paper include:
1, on the motor protector works presentation.
2, on the short circuit, overload, locked rotor, over-voltage and under-voltage characteristics common fault analysis and protection of ideas.
3, on the intelligent DC motor protector implementations, including several aspects of component selection, select the programming language and development environment, hardware design and software design.

KEYWORDS:DC motor protector ; microcontroller; fault diagnosis; Intelligent Protection

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 引言 5

1.1 课题背景及意义 5

1.2 关于国内电机保护器的研究现状和历史 5

1.3 本课题的主要任务和内容 6

1.3.1 任务内容 6

1.3.2 本课题的主要工作 7

1.4 本章小结 7

第2章 设计原理 8

2.1 电机保护器的基本原理 8

2.2 检测原理 8

2.3 电机保护原理 9

2.4 本章小结 10

第3章 保护器的硬件实现 12

3.1 相关硬件简介 12

3.1.1 单片机选取 12

3.1.2 A/D转换 13

3.1.3 可编程控制电路X5045 15

3.1.4 基准电源MC1403 15

3.2 硬件电路设计 16

3.2.1 硬件系统结构 16

3.2.2 各模块概述 16

3.3 PCB的绘制 22

3.4 本章小结 22

第4章 系统软件设计 23

4.1 程序设计语言选择 23

4.2 软件开发环境简介 24

4.3 各模块程序设计 25

4.3.1 主程序设计 25

4.3.2 人机交互程序设计 26

4.3.3 调整参数子程序设计 29

4.3.4 电压、电流的采集子程序设计 30

4.4 本章小结 31

第5章 系统测试及分析 32

5.1 功能测试 32

5.2 可靠性测试 32

5.3 本章小结 32

结论 33

参考文献 33

致谢 34

引言

课题背景及意义

电动机是当前应用最广泛的动力设备，供电系统 70%的电能是通过电动机消耗的,由于交流电机具有结构简单、制造方便、运行可靠以及价格低廉等优点，因而被广泛应用于工农业、交通运输、国防等领域^[1]。

随着时代的进步，人们对生产水平的要求也越来越高，相应的也对在生产过程中占据重要地位的电机提出跟高的要求，电机的运行环境越发苛刻；虽然随着电机技术的发展，电机也在不断走向成熟，但仍然难以面对复杂多变的运行环境，故障频发，因此对于电机保护器也提出了更高要求。

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