《基于單片機的高壓斷路器故障檢測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)》14000字（論文）

。方案二：LCD液晶顯示器。采用LCD液晶顯示器作為系統(tǒng)的顯示器。常見的LCD顯示器有雙行可顯示的LCD1602液晶顯示器和多行可顯示的LCD12864，LCD液晶顯示器能夠顯示數(shù)字，普通漢字，甚至一些復(fù)雜漢字。顯示的內(nèi)容空間較大，擁有部分集成的字庫在其自身ROM中，通過函數(shù)便能調(diào)用起來，比較方便，但是一般LCD液晶顯示器不具備彩色顯示的功能，只能通過調(diào)光電位器進行灰黑調(diào)色，不利用遠處觀望顯示，占用的IO資源適中，能夠通過I2C協(xié)議減少IO資源的使用。方案三：OLED顯示屏。采用OLED液晶顯示屏作為系統(tǒng)的顯示器，一般在簡單系統(tǒng)開發(fā)當中會采用9.6寸OLED液晶顯示屏作為顯示器，這種OLED顯示屏，顯示的字體較小，但是具備有色顯示，清晰度很高，暫用的IO資源很少，一般主要由信號控制線和時鐘線以及電源線和接電線組成，顯示的行數(shù)和內(nèi)容空間非常豐富，是許多開發(fā)者青睞的顯示器。綜合考慮以上三種選擇，雖然數(shù)碼管器件價格并且顯示的穿透力強，但是系統(tǒng)需要對兩路電壓值等數(shù)值進行顯示，在該情況下數(shù)碼管電路如果要完全顯示電壓值狀態(tài)則需要大量的占用單片機大量的IO資源，并且編程難度較大，時間成本較高；其二，OLED液晶屏顯示的內(nèi)容太小并且成本較高，而LCD1602液晶顯示模塊的顯示區(qū)間完全能夠滿足實現(xiàn)，并且線路不復(fù)雜、成本比OLED液晶顯示器低。因此選擇LCD1602作為系統(tǒng)的顯示模塊。2.3.4電信號傳感器選型由于系統(tǒng)通過Proteus仿真軟件仿真，仿真系統(tǒng)無法通過具體模塊對電路電壓信息進行采集，但是滑動變阻器能夠簡單模擬實際用電系統(tǒng)用負載的場景，滿足電信號變化的要求，因此在Proteus仿真系統(tǒng)中，使用滑動變阻器來模擬電信號傳感器，滿足系統(tǒng)中采集電流信號和電壓信號的數(shù)值。2.3.5按鍵模塊器件選型方案一：獨立式按鍵，每個獨立式按鍵都匹配一條輸入線，接入主控系統(tǒng)的I/O管理。這種按鍵具有硬件與軟件相對簡單的特點，是直接由I/O線組成的單個按鍵，一個按鍵占用一個單獨的I/O口。這種按鍵的缺點是每個獨立按鍵都需要一個I/O口，畢竟單片機系統(tǒng)的I/O口有限，當需要的按鍵數(shù)量較多時，對單片機系統(tǒng)的消耗大，所以這種獨立式按鍵只適用于按鍵少的系統(tǒng)。方案二：矩陣式按鍵，矩陣式按鍵是單片機外部設(shè)備中所使用的排布類似于矩陣的鍵盤，由行線和列線組成，按鈕位于行線和列線的交叉點處。當系統(tǒng)需要的按鍵較多時，這種矩陣式按鍵可以節(jié)省很多I/O口從而提高I/O口的利用率，適用于需要八個以上按鍵的系統(tǒng)使用。但是這種矩陣式按鍵的軟件編程較為復(fù)雜，識別也要相對復(fù)雜一些。由于系統(tǒng)只需要3個獨立按鍵便可以按成閾值設(shè)定，同時獨立按鍵比矩陣價格便宜，所以選用方案2獨立式按鍵。2.3.6系統(tǒng)報警模塊選型方案1：MP3_TF語音播報模塊。MP3_TF語音播報模塊采用DC5V作為供電電源，與單片機元器件的供電電源系統(tǒng)的電壓范圍一致，具備9個觸發(fā)端口，結(jié)合單片機GPIO口能夠?qū)崿F(xiàn)31首MP3歌曲播放，同時其支持16G內(nèi)存TF卡，支持MP3、WAV兩種播放格式，支持多8kHz、11.025kHz、12kHz等多種工作采樣頻率[12]，支持FAT16/FAT32文件系統(tǒng)，音量可調(diào)，通過低電平觸發(fā)，支持0-2W且4-8歐喇叭負載，具備標準3.5音頻接口，支持音響、功放連接，具備有源音響接口、喇叭接口、MICRO_TF接口，無需編程控制，可以直接可實現(xiàn)語音播放。方案二：有源蜂鳴器。有源蜂鳴器內(nèi)置振蕩源，無需通過脈沖頻率信號對其進行驅(qū)動，該報警蜂鳴器適配電壓為DC3V~DC12V直流源，能夠接收到有效脈沖控制信號后，直接驅(qū)動內(nèi)部振蕩源進行鳴叫，進行達到報警的效果，由于單片機的電流驅(qū)動能力較弱，為了提高其蜂鳴器報警的效果，需要配置PNP或者NPN三極管和限流電阻實現(xiàn)對蜂鳴器報警的高電流驅(qū)動作用。綜上兩種方案，我們系統(tǒng)需要低成本、易開發(fā)、具備報警功能的器件，雖然MP3_TF語音播報模塊報警功能更強一些，但是有源蜂鳴器在價格和開發(fā)難度上均比前者強，報警強度也完全達到系統(tǒng)的要求，因此選擇有源蜂鳴器作為報警模塊。

3系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1系統(tǒng)主控部分電路設(shè)計AT89C51芯片需要設(shè)計晶振電路提供工作頻率，且一般設(shè)計復(fù)位電路用于初始化系統(tǒng)狀態(tài)。AT89C51是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89C51為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。相當于增強型的8051是在8051的基礎(chǔ)上擴展了內(nèi)部存儲器和定時器而來的，可以說51系列的加強版。具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KBEEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個16位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。AT89C51的電路圖如圖3-1所示。圖3-1AT89C51芯片原理圖AT89C51單片機內(nèi)部并沒有集成可供其工作的時鐘電路，根據(jù)AT89C51的引腳定義可知，芯片的18、19腳為時鐘頻率的輸入端，所以系統(tǒng)設(shè)計并聯(lián)型諧振電路，將時鐘信號輸出端接至18、19腳。AT89C51單片機的晶振頻率一般使用12Mhz或者11.0592Mhz進行設(shè)計，使用12Mhz晶振進行設(shè)計的目的是便于計算每一條語句所執(zhí)行的時間，但如果需要使用串口進行通訊時，12Mhz晶振在產(chǎn)生波特率時會產(chǎn)生微小的誤差，影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，所以在有串口通訊功能設(shè)計時，使用12Mhz晶振進行晶振電路的設(shè)計，本系統(tǒng)所使用的模塊需要進行串口通訊，所以系統(tǒng)使用12Mhz晶振進行設(shè)計，電路如圖3-1所示圖3-2晶振電路復(fù)位電路對于AT89C51單片機同樣重要，雖然該單片機內(nèi)置看門狗定時器復(fù)位功能，但該功能需要對程序進行設(shè)計，所以具有一定的不便性，而利用其RST端低電平有效復(fù)位的功能，可以進行復(fù)位，能夠有效地幫助開發(fā)人員進行系統(tǒng)的調(diào)試，加快系統(tǒng)開發(fā)的進程，單片機RST引腳需要持續(xù)2個時鐘周期以上的低電平時間進而完成復(fù)位功能，復(fù)位后的單片機會初始化所有寄存器，同時將代碼從頭運行，本次設(shè)計采用電容充電效應(yīng)進行設(shè)計，當引腳被置低后，利用電容的充電效應(yīng)實現(xiàn)復(fù)位功能，電路如圖3-3所示。圖3-3復(fù)位電路3.2模數(shù)轉(zhuǎn)換組件電路設(shè)計采用ADC0832芯片作為系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，該模數(shù)轉(zhuǎn)換組件由斷路器（通過獨立按鍵和繼電器模擬）和ADC0832芯片組成，芯片主要負責采集系統(tǒng)的電壓模擬量信號值，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字量數(shù)據(jù)輸出至單片機進行顯示。該模塊采用DC5V的電源給單片機進行穩(wěn)壓供電，電源范圍與單片機電量需求范圍相適配，該模塊的外接管腳主要由供電管腳VCC、信號地管腳GND、AD芯片使能管腳/CS、時鐘輸入管腳CLK、數(shù)據(jù)輸出管腳DO、數(shù)據(jù)接收管腳DI以及選通管腳CH0和CH1組成，由于系統(tǒng)設(shè)計中只需要采集兩路電壓信號，因此在電路設(shè)計中，將直接將CH0、CH1分別接在對應(yīng)的滑動變阻器的電壓輸出端進行電壓信號采集，將AD芯片使能管腳/CS、時鐘輸入管腳CLK分別與單片機的P3.4管腳、P1.1管腳相連接，將數(shù)據(jù)輸出管腳DO、數(shù)據(jù)接收管腳DI串接后接入單片機P3.5管腳，因為該DI/DO一個是輸出一個輸入，工作不沖突，因此能按上述電路進行連接，將模擬繼電器拒動的按鍵端與單片機的P3.6引腳，完成系統(tǒng)功能設(shè)計。其系統(tǒng)電路連接如圖3-5所示。圖3-4模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片電路連接設(shè)計3.3顯示器模塊的電路設(shè)計該系統(tǒng)采用LCD1602液晶顯示模塊作為系統(tǒng)的顯示器模塊，該顯示器模塊主要負責顯示電壓值等信息，該模塊與單片機之間的通信采用并行數(shù)據(jù)通信的方式，為標準的14腳硬件接口，采用DC5V的直流穩(wěn)壓電源進行供電，與單片機的供電系統(tǒng)電源相適配，該顯示的電路外接管腳由VSS電源地管腳、VDD電源管腳、VEE液晶顯示器灰度調(diào)整管腳、RS數(shù)據(jù)/指令寄存器管腳、RW讀/寫信號管腳、E使能管腳、DB0~DB7雙向數(shù)據(jù)管腳。在硬件電路連接設(shè)計中，分別將該LCD1602液晶顯示器的VSS電源管腳、供電管腳VDD與單片機VCC管腳、DC5V供電管腳相連接，將顯示器對比度管腳VEE與接入系統(tǒng)電源正負極形成有效回路，將RS數(shù)據(jù)/指令寄存器管腳、RW讀/寫信號管腳、E使能管腳分別與單片機P2.5管腳、P2.6管腳、P2.7管腳相連接，分別將LCD1602液晶顯示器的DB0管腳~DB7管腳與單片機的P0.0~P0.7管腳相連接并串接上拉電阻，將LCD1602液晶顯示器的VEE背光調(diào)節(jié)管腳直接與單片機主控芯片的GND引腳相連接，該LCD1602液晶顯示器模塊電路連接設(shè)計如圖3-5所示。圖3-5液晶顯示器電路連接設(shè)計3.4電信號傳感器電路設(shè)計 系統(tǒng)通過滑動變阻器模擬電信號傳感器直接將兩路電信號傳感器接入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的CH0、CH1通道。具體如圖3-6所示。圖3-6液晶顯示器電路連接設(shè)計其中電阻RV1和RV12分別模擬電壓互感器和電流互感器，電壓互感器的電路如圖3-7所示，電流互感器的電路如圖3-8所示。圖3-7電壓互感器電路連接設(shè)計圖3-7電流互感器電路連接設(shè)計3.5系統(tǒng)按鍵模塊電路設(shè)計系統(tǒng)采用3個輕觸式開關(guān)按鍵，系統(tǒng)3個輕觸按鍵采用共地的接法，按鍵S1、按鍵S2、按鍵S3分別代表功能設(shè)置按鍵、數(shù)字加1按鍵、數(shù)字減1按鍵。按鍵模塊通過輕觸實現(xiàn)按鍵的電平信號輸入，當按鍵按下時按鍵輸入低電平，低電平為有效信號；松開按鍵時則系統(tǒng)內(nèi)部管腳拉高，處于高阻狀態(tài)。在電路設(shè)計中，分別將四個輕觸式開關(guān)按鍵的一端采用共地接法，并接到單片機主控制板的GND上，分別將另一端的信號管腳與單片機主控制板的PA8管腳、PA9管腳、PA10管腳、PA11管腳相連接，按鍵模塊的具體硬件電路連接設(shè)計如圖3-7所示。圖3-7按鍵模塊硬件電路連接設(shè)計3.6系統(tǒng)報警模塊電路設(shè)計系統(tǒng)報警模塊由蜂鳴器、驅(qū)動三極管和1kΩ限流電阻構(gòu)成，該報警組件主要負責當系統(tǒng)的檢測值超出閾值時則進行報警，實現(xiàn)告警功能，系統(tǒng)通過低電平對該組件進行有效控制，單片機通過IO口以低電平的方式進行驅(qū)動報警，在系統(tǒng)電路設(shè)計中，分別將蜂鳴器的正極端與三極管的發(fā)射極直接連接，將蜂鳴器的負極直接與系統(tǒng)的信號低GND引腳相連接，將該蜂鳴器組件的控制端引腳與單片機的P2.3引腳相連接，將報警模塊與單片機電路連接設(shè)計如圖3-8所示。圖3-8蜂鳴器硬件電路連接設(shè)計3.7繼電器模塊的電路設(shè)計采用繼電器磁件、三極管、一個1KΩ電阻、通斷指示燈組成系統(tǒng)的繼電器組件，該組件負責模擬系統(tǒng)的斷路器，電信號值正常則連通，反之則斷開。在電路設(shè)計中，將該繼電器模塊的信號輸入控制端分別與單片機的信號控制端P2.4管腳相連接，將繼電器的一端接在單片機主控制器DC5VVCC端，將另一端接在三極管的集電極，將三極管的基機與單片機控制器的GND管腳相連接，形成繼電器報警組件。當主控制器通過將信號控制管腳的電平信號拉低，輸出低電平后，三極管發(fā)射極導(dǎo)通，處于放大區(qū)工作模式，電流放大，提高繼電器的驅(qū)動能力，單片機通過控制繼電器的吸合直接指示燈亮，反之，信號控制管腳輸出高電平，使其不吸合，指示燈不亮，其電路連接設(shè)計如圖3-9所示。圖3-9繼電器模塊程序設(shè)計流程圖4系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1軟件設(shè)計準備工作軟件設(shè)計籌備工作階段是軟件設(shè)計必經(jīng)過程，也是保障系統(tǒng)開發(fā)的順利推進。一般系統(tǒng)開發(fā)，首先需要確定系統(tǒng)開發(fā)需求，并且根據(jù)開發(fā)需求確認工作細節(jié)和時間節(jié)點，但一些復(fù)雜系統(tǒng)的開發(fā)需要先采用MATLAB建立模型進行仿真，仿真通過后才確定后續(xù)工作時間節(jié)點，不過本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，不屬于復(fù)雜系統(tǒng)，因此可以直接對功能需求確認后即可安排工作時間節(jié)點。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用KEIL軟件搭載C語言對該系統(tǒng)進行開發(fā)，KEIL搭載C語言開發(fā)系統(tǒng)前期需要注意一下事項，第一，在建立系統(tǒng)工程時，需要以英文名作為系統(tǒng)的工程文件名稱，否則無法順利生成編譯文件；第二，建立主函數(shù)文件時，需要以.c作為文件尾綴，否則KEIL軟件不但不能給該主文件程序進行高亮顯示，并且也無法使其能夠生成編譯文件；第三，若無國產(chǎn)芯片百分百吻合的情況下，則需要在軟件中選擇單片機型號與系統(tǒng)主控硬件實物一致的芯片，否則編譯無法正確執(zhí)行，導(dǎo)致編譯出錯；第四，確定上述問題無誤后，則對該系統(tǒng)需要使用的庫函數(shù)進行確定，并更根據(jù)開發(fā)需求決定是否將新版本的庫函數(shù)包進行加載，但在該加載工作前需要確認系統(tǒng)加載是否兼容現(xiàn)有版本的程序，在不影響的情況完成庫函數(shù)包的升級，完成該工作后，則開進行程序開發(fā)工作。1.系統(tǒng)編程之初。在采購模塊設(shè)備時，需要尋找該模塊設(shè)備的規(guī)格說明書，從規(guī)格書中明確該模塊的對接協(xié)議、驅(qū)動方式，對無法確定功能協(xié)議的模塊可以通過網(wǎng)絡(luò)串口助手工具通過發(fā)送規(guī)格書中的協(xié)議，查看報文的反饋是否與規(guī)格書標注一致，通過協(xié)議一致性，確定協(xié)議功能。另外，如果需要簡單測試功能模塊，也可以通過使用PROTUES仿真軟件對程序算法和功能模塊進行功能測試和驗證。2.語句注釋和模塊化編程。在系統(tǒng)程序開發(fā)過程中，能夠?qū)幊毯瘮?shù)功能和程序語句進行注釋，可以提高編程效率，能夠?qū)?fù)雜系統(tǒng)變得直接可視化，尤其在多人參與一個系統(tǒng)開發(fā)或者需要對系統(tǒng)進行功能維護時，該語句注釋作用顯得尤為重要，其能夠幫助系統(tǒng)中不同模塊開發(fā)功能的人員對其他編程人員編寫的代碼快速解讀，實現(xiàn)工作的高效率。另外，模塊化編程同樣重要，編程的模塊，能夠提高系統(tǒng)的移植能力，并且能夠給與程序維護人員清晰的功能邏輯思路，達到快速維護的效果，也能夠讓系統(tǒng)框架性能更加穩(wěn)定。4.2系統(tǒng)的主程序設(shè)計系統(tǒng)主程序設(shè)計流程如下：步驟一：系統(tǒng)初始化，初始化單片機的定時器、控制狀態(tài)標志位等，對顯示器模塊進行清屏操作，對模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0832芯片進行標志位的設(shè)置。步驟二：按鍵閾值設(shè)置，利用按鍵設(shè)置系統(tǒng)采樣電壓數(shù)值和電流的閾值大小。步驟二：啟動ADC0832進行信號采集。步驟三：單片機采樣ADC0832的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)并處理。步驟三：顯示器模塊顯示當前電壓數(shù)據(jù)值。步驟四：系統(tǒng)判斷采樣數(shù)值是否超出閾值，如果有超出則驅(qū)動蜂鳴器進行報警，繼電器斷開（模擬斷路器斷開），反之則不進行報警、繼電器保持吸合。至此，系統(tǒng)進入輪循狀態(tài)。系統(tǒng)主程序設(shè)計流程圖如下圖4-1所示。開始開始初始化初始化按鍵設(shè)置閾值按鍵設(shè)置閾值啟動啟動ADC0832單片機采樣ADC0832的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)并處理單片機采樣ADC0832的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)并處理顯示器模塊顯示顯示器模塊顯示當前電壓數(shù)據(jù)值不報警且繼電器吸合N數(shù)據(jù)變化？不報警且繼電器吸合N數(shù)據(jù)變化？YY啟動報警且繼電器斷開啟動報警且繼電器斷開圖4-1系統(tǒng)主程序流程圖4.3系統(tǒng)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片系統(tǒng)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0832對CH0、CH1的程序設(shè)計流程步驟主要為以下幾步：（1）單片機向通過P1.2指令/數(shù)據(jù)管腳對ADC0832的AD使能管腳/CS進行拉低操作（注：/CS管腳的低電平狀態(tài)需要持續(xù)到單片機讀取完轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)后再拉為高電平禁用芯片狀態(tài)），同時對P1.1時鐘管腳CLK進行拉高操作，此時開始進行AD轉(zhuǎn)換。該信號為ADC0832的啟動采樣模擬量信號。（2）單片機開始向ADC0832的時鐘信號管腳輸出時鐘脈沖信號，同時單片機對ADC0832的DO/DI管腳發(fā)送信號，進行CH0、CH1通道進行選擇，選擇方法為，首先，單片機將時鐘信號管腳的電平置為高電平（步驟1，已設(shè)置，表示啟始信號），并在第2、3個脈沖下沉之前，單片機向ADC0832的DI端發(fā)送兩位數(shù)據(jù)，輔助完成對CH0、CH1的通道選擇。（3）ADC0832的模數(shù)轉(zhuǎn)換開始。單片機向ADC0832的脈沖第四個脈沖下沉開始，DO輸出轉(zhuǎn)換的最高位DATA7，并在每一個脈沖下沉時，DO輸出下一位數(shù)據(jù)，從高7位到低0位，直到第十一個脈沖時下沉時輸出DATA0，此時ADC0832完成一個字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出。（4）拉高使能/CS管腳，拉低時鐘CLK管腳，單片機完成一幀數(shù)據(jù)的采樣。開始開始模塊初始化模塊初始化單片機拉低CS、單片機拉高CLK單片機拉低CS、單片機拉高CLK模擬量采樣通道選擇模擬量采樣通道選擇單片機采樣完轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)？N單片機采樣完轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)？NYY單片機拉高CS、單片機拉低CLK，ADC0832芯片返回數(shù)據(jù)DATA單片機拉高CS、單片機拉低CLK，ADC0832芯片返回數(shù)據(jù)DATA圖4-3AD轉(zhuǎn)換程序流程圖4.4顯示模塊程序設(shè)計LCD1602液晶可以直觀的顯示電壓數(shù)值和電流數(shù)值以及閾值調(diào)整過程內(nèi)容，是實現(xiàn)人機交互的主要部分，液晶顯示控制程序主要為端口的初始化和對寄存器的讀指令和寫指令，通過單片機讀寫數(shù)據(jù)，將要顯示的內(nèi)容在液晶上顯示出來。LCD1602程序設(shè)計流程主要有如下步驟：系統(tǒng)上電，單片機向LCD1602進行初始化操作。（1）單片機向LCD1602進行讀狀態(tài)操作。（2）單片機向LCD1602進行寫命令操作。（3）單片機向LCD1602進行讀數(shù)據(jù)操作。（4）單片機向LCD1602進行寫數(shù)據(jù)操作。（5）CD1602將數(shù)據(jù)進行顯示，并重回開始狀態(tài)繼續(xù)掃描。LCD1602顯示程序流程圖如下圖4-4所示。開始開始初始化初始化讀狀態(tài)讀狀態(tài)寫命令寫命令讀數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)顯示返回返回圖4-4LCD1602顯示程序流程圖

4.5報警模塊程序設(shè)計系統(tǒng)報警模塊程序設(shè)計步驟如下：步驟1：模塊初始化，控制器發(fā)送對模塊發(fā)送初始化狀態(tài)標志位；步驟2：判斷是否超出閾值，控制器對當前系統(tǒng)進行判斷，判斷是否超出設(shè)定值，如果超出設(shè)定值則輸出低電平，驅(qū)動聲光報警器進行報警，反之則輸出高電平，不驅(qū)動聲光報警器報警；該模塊程序設(shè)計流程如圖4-5所示。開始開始模塊初始化模塊初始化輸出高電平，報警器不報警N超出閾值？輸出高電平，報警器不報警N超出閾值？YY輸出低電平，報警器報警輸出低電平，報警器報警圖4-5報警器模塊程序設(shè)計流程

4.6按鍵模塊程序設(shè)計系統(tǒng)通過按鍵完成閾值加1減1以及設(shè)置操作，按鍵模塊程序設(shè)計流程如下：步驟一：按鍵模塊初始化，單片機初始化按鍵模塊的脈沖輸入標志位；步驟二：判斷是否有低電平輸入，如果有則說明有按鍵按下，反之則繼續(xù)判斷；步驟三：單片機識別脈沖輸入的鍵值。步驟四：單片機判斷是否有高電平輸入，如果有則說明按鍵松開，反之則繼續(xù)判斷；步驟五：按鍵有效并執(zhí)行鍵值對應(yīng)工作。該按鍵模塊的程序設(shè)計流程如圖4-6所示。開始開始模塊初始化模塊初始化NN低電平輸入？低電平輸入？YY判斷有按鍵按下判斷有按鍵按下識別鍵值識別鍵值N高電平輸入？N高電平輸入？YY按鍵動作有效按鍵動作有效執(zhí)行對應(yīng)鍵值功能執(zhí)行對應(yīng)鍵值功能圖4-6按鍵模塊程序設(shè)計流程圖

4.7繼電器的程序設(shè)計系統(tǒng)繼電器模塊的程序設(shè)計步驟如下：步驟1：模塊初始化，控制器發(fā)送對模塊發(fā)送初始化狀態(tài)標志位；步驟2：單片機判斷電壓值和電流值是否超出閾值，如果超出則單片機向繼電器模塊的信號接口端輸出高電平使該繼電器斷開，并熄滅工作指示燈；反之則導(dǎo)通，并亮起工作指示燈。該模塊程序設(shè)計流程如圖4-7所示。開始開始系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化N單片機輸出高電平并不啟動繼電器N是否按鍵按下？N單片機輸出高電平并不啟動繼電器N是否按鍵按下？YY單片機輸出低電平并吸合繼電器啟動且指示燈亮起單片機輸出低電平并吸合繼電器啟動且指示燈亮起圖4-7繼電器模塊程序設(shè)計流程4.8仿真部分功能設(shè)計整個系統(tǒng)由主控模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、電源模塊、顯示器模塊、繼電器模塊組成，因此在系統(tǒng)功能測試過程中，不能單一對一個模塊進行功能測試，系統(tǒng)的測試需要在模塊完成Protues軟件搭建后進行，這樣能夠提高系統(tǒng)測試的效率，以便對系統(tǒng)測試的故障問題進行分析解決。組成如圖5-1所示。圖5-1系統(tǒng)仿真功能圖 由上圖可知系統(tǒng)，各個模塊的仿真功能均正常，單片機最小系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)準確計算、復(fù)位按鍵能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位功能、ADC0832芯片能夠準確采集CH0、CH1兩路電壓電信號并正確顯示顯示在LCD1602液晶顯示器上，由此可見系統(tǒng)各模塊的軟件設(shè)計功能正常。 該系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用KEIL軟件搭配C語言開發(fā)單片機，利用C進行編程設(shè)計，利用KEIL軟件編譯生成.hex文件，利用Protues進行仿真，實現(xiàn)系統(tǒng)從設(shè)計到開發(fā)再到最終系統(tǒng)功能的完成。

總結(jié)本題按照任務(wù)書要求，完成高壓斷路器故障檢測系統(tǒng)的設(shè)計，實現(xiàn)以下各項功能：（1）通過知網(wǎng)、萬方、維普等多個文獻資料庫尋找高壓斷路器故障檢測系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)資料和設(shè)計方案以及實現(xiàn)方法；（2）對功能器件進行選型分析并采購；（3）完成單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計、完成兩路電壓信號的采集、完成兩路電壓信號值的顯示功能、完成閾值設(shè)定功能、完成超閾值報警功能、完成超閾值系統(tǒng)模擬自動斷路功能、完成高壓斷路器故障檢測系統(tǒng)程序與Proteus仿真的軟件聯(lián)調(diào)設(shè)計、；（4）實現(xiàn)系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件功能聯(lián)調(diào)，完成高壓斷路器故障檢測系統(tǒng)的各項功能要求，符合設(shè)計要求；本系統(tǒng)通過上述各個功能模塊完成對應(yīng)功能的設(shè)計以及聯(lián)調(diào)，并熟悉KEIL的