电动机节能保护器的软件电路设计与分析

电动机节能保护器的软件电路设计与分析 电动机节能保护器 1.电动机节能保护器的软件电路设计与分析 系统软件采用 MCS-51汇编语言编写，采用模块化结构设计，主要由主程序、判断启动子程序、启动延时子程序、 A/D转换子程序、过流 (反时限 )判断子程序、三相电流不平衡判断子程序、判断切换子程序等多个子程序组成。 2.程序流程图与调试过程 电动机节能保护器的程序流程图如图 3-5所示。 调用过程如下 : 单片机上电后，主程序先进行开机自检，然后设定各 I/O口、定时器 (包括看门狗定时器 )的工作状态，再对程序中用到的变量、信号量进行初始化，并使用定时器中断和A/D中断。 系统初始化完毕后，调用判断启动子程序，先判断电动机在 Y下还是下启动，并以此为依据设定相关参数的值，再根据 A/D转换结果判断定子电流是否为零。若为零，则电动机未进入启动过程，继续调用判断启动子程序 ；若不为零，则表明电动机已进入启动过程，程序转入下一环节。判断启动过程中需给硬件保护电路发复位信号，以防止保护器上电时硬件保护误动作。 电动机节能保护器的程序流程图 电动机进入启动过程后，单片机调用启动延时子程序，判断启动过程中不平衡故障。若有，则保护动作，单片机进入等待复位状态 ；若无，则启动延时过后，程序转入下一环节。 启动过程结束后，单片机循环调用过流 (反时限 )判断子程序、三相电流不平衡判断子程序和判断切换子程序。若有保护动作，单片机进入等待复位状态 ；若满足切换条件，则发出切换信号，继续循环调用上述三个子程序 ；如发现硬件保护动作，则单片机直接进入等待复位状态。 为了防止电动机在临界负载点附近发生频繁的切换 (又称临界点振荡 )，单片机在通过 A/D采样采入临界负载率以后，程序需加入回差值，本设计的回差值设为 3%。回差值设定临界负载率的调整均为抑制临界点振荡的有效方法。 3.保护器软件抗干扰分析以及抗扰措施 单片机在程序执行过程中，因各种干扰的存在，会使得 PC出现错误，单片机程序便脱离正常轨道运行，出现“跑飞”现象。当程序“跑飞”到某个单字节指令上时，便自己自动纳入正轨 ；当程序“跑飞”到某个双字节指令上，若恰恰在取操作码时刻落到其操作数上，则 CPU误把操作数当成操作码，程序仍将出错 ；当程序“跑飞”到某个三字节指令上时，由于有两个操作数，则 CPU误把操作数当成操作码的机率就更大。 为尽量减轻“跑飞”现象对整个系统造成的严重后果，在程序设计时，需加入一些抗干扰措施，以尽快将“跑飞”的程序“拉回来”。 指令冗余。 指令冗余是指对某些重要指令的连续重复以及在关键地方人为地插入一些单字节指令 NOP。 例如：对保护动作指令可在程序中写入 CLR P0.2 CLR P0.2 CLR P0.2 可降低该指令不被执行的概率。 还可以在双字节指令和三字节指令后插入两个单字节指令 NOP，这可以保证其后面的指令不会被拆散。特别是其后面为对于程序流向起决定作用的指令时 (如 RET, RETI, ACALL, LJMP, JZ等 )，或者是某些对系统工作状态起重要作用的指令 (如SETB, EA等 )，若在这些指令前插入两个单字节指令 NOP，可保证乱飞的程序迅速纳入轨道，确保这些指令正常执行。 软陷阱。软陷阱是指在一些没有写任何指令的EPROM的空闲区，写上无条件跳转指令 : LJMP MAIN 这样就能使程序“跑飞”到该处时，将程序“拉回”到入口处。 看门狗技术。 看门狗技术是指当程序因干扰而在某处出现死循环后，一段时间 (人为设定 )过后，程序回到入口处。其原理是 :人为设定看门狗定时器的溢出值，程序在看门狗定时器未溢出时，喂看门狗，使得看门狗定时器恢复到初始定时值 ；当程序因干扰而在某处出现死循环后 ；看门狗得不到喂，看门狗定时器溢出，程序回到入口处。 本设计中使用的主芯片 P87LPC767单片机自带看门狗。 喂看门狗就是执行指令 : WDFeed: MOV WDRST, #lEH MOV WD