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嵌入式系统在电流保护装置中的应用研究-0-目录1.嵌入式系统在电流保护装置中的应用研究..........................................................................-2-2设计要求..................................................................................................................................-2-3设计作用与目的.......................................................................................................................-2-4.所用设备及软件.......................................................................................................................-2-5系统设计方案...........................................................................................................................-2-5.1系统总体设计...................................................................................................................................-2-5.2系统工作原理..................................................................................................................................-3-6.系统硬件设计.........................................................................................................................-3-6.1系统整体设计.......................................................................................................................-3-6.2各单元电路设计..............................................................................................................................-4-6.2.1STM32F103RBT6简要介绍..................................................................................................-4-6.2.2整流采样模块.........................................................................................................................-5-6.2.3运放模块.................................................................................................................................-6-6.2.4触摸屏控制及TFT显示模块................................................................................................-8-6.2.5报警模块................................................................................................................................-9-6.2.6继电器模块..........................................................................................................................-10-7.系统软件设计.........................................................................................................................-11-8.仿真调试分析.........................................................................................................................-12-9.嵌入式学习及设计心得.........................................................................................................-14-10.总结.....................................................................................................................................-16-11.参考文献...............................................................................................................................-18-嵌入式系统在电流保护装置中的应用研究-1-嵌入式系统在电流保护装置中的应用研究摘要在多数以电为驱动的装置中，有时因为外界环境变动，或者操作者的失误，容易出现过流的现象，从而造成设备损坏或者更坏的结果。所以，设备中是否具有过流保护尤为重要。本设计着重阐述了系统的总体结构、工作原理和基于STM32F103RBT6微处理器芯片的嵌入式技术，给出了系统硬件设计和软件控制的设计方法成功实现了对设备中电流的实时监测及保护。关键字：嵌入式技术，STM32F103RBT6，过流保护，康铜电阻嵌入式系统在电流保护装置中的应用研究-2-1.嵌入式系统在电流保护装置中的应用研究2设计要求本设计主要以STM32F103RBT6芯片为处理器，通过对康铜电阻（采样电阻）两端的电压经运放放大后进行ADC转换，然后送至处理器，通过处理器对输入的电流值与用户预设电流值进行比较，如过电流则报警和驱动接触器断开，已达到对设备的监视和保护。3设计作用与目的本设计中的以嵌入式技术为系统的过流保护装置中，主要作用是实时监测设备电流，根据需要，通过触摸屏输入电流报警值和电流保护值，实现对设备的全自动保护。本设计中的运放对采样信号进行100倍放大，可对电流到达4AA内电流进行保护，报警电流和动作电流可按需要设置。系统可检测直流和交流电流。4.所用设备及软件本设计中主要设备为计算机，PCB电路板制作设备,软件主要包括protel99，multisim，keil5系统设计方案5.1系统总体设计本设计通过对康铜电阻的电压经运放进行AD采样后，送至STM32F103RBT6处理器，通过算法与触摸输入电流值进行比较，随之进行相应动作。如图1为系统的总体设计框图嵌入式系统在电流保护装置中的应用研究-3-图1.系统总体设计框图5.2系统工作原理如图1.运放模块将康铜电阻的上的电压放大，经AD采样送至MCU，与经触摸屏输入的电流值进行比较，当电流达到报警值时，MUC启动报警系统，当电流值达到保护值时，MUC启动继电器，切断电源，实现过流保护的功能。6.系统硬件设计6.1系统整体设计本设计中，主要利用到了STM32F103RBT6对采样数据的处理，而采样数据来自系统中所设的康铜电阻。保护动作是靠继电器驱动接触器切断电源。STM32F103RBT6康铜电阻采样电压运算放大触摸屏报警液晶屏继电器接触器嵌入式系统在电流保护装置中的应用研究-4-6.2各单元电路设计6.2.1STM32F103RBT6简要介绍本单元主要是利用嵌入式技术来控制整个系统，如图3，为其最小系统图，图3.STM32F103RBT6最小系统图STM32F103RBT6是ST公司基于ARM最新Cortex-M3架构内核的32位处理器产品，内置128KB的Flash,20k的RAM.最小系统中，采用STM32F103RBT6为控制器，工作频率可达72MHZ,16个外部模拟信号输入通道，可达1us转换时间，转换范围为0到3.6V；支持7个DMA通道，可操作多种通用外设，如定时器，ADC，USART等；内置3个同步16位定时器，每个可有四个通道用于PWM波输出，内置2个12位ADC。每个ADC有7个输入通道，可以实现单次或多次扫描转换，自带0电压校准，模拟看门狗特性允许应用程序检测输入电压是否超出嵌入式系统在电流保护装置中的应用研究-5-用户定义的高/低闸值，ADC最短采样时间为1us，足以胜任本系统。6.2.2整流采样模块本单元模块主要功能是用来整流输入电流，其核心器件为康铜电阻，下面对康铜电阻做简单介绍。康铜是物理学中的一个概念，指的是一种具有高电阻率的合金金属。是含40%镍，1.5%锰的铜合金。具有低的电阻率温度系数和中等电阻率(电阻率为0.48μΩ·m)。可在较宽的温度范围内使用。有良好的加工性能和焊接性能。适宜在交流电路中使用，作精密电阻、滑动电阻、电阻应变计等，也可用于热电偶和热电偶补偿导线材料。约合40%Ni的铜镍合金的特征就是此种合金有很小的温度系数。这类合金中有一种叫康铜。根椐POCT492—41，这种合金的成分如下：39—41%Ni+Co；1.0一2.0%Mn，其余是铜和杂质。杂质的含量不应超过1.0%，其中包括：0.5%Fe；0.1%Si；0.1%C；0.1%Zn；0.02%S；0.05%Mg和0.05%A1。康铜的物理性质如下：1)比重8.9；2)熔点1200—1260°；3)退火温度800--820°；4)界限工作温度350°；5)电阻系数0.48欧毫米2/米；6)温度系数0.000016.适宜在交直流电路中使用，作精密电阻、滑动电阻、电阻应变计等，也可用于热电偶和热电偶补偿导线材料。本设计中采用0.01Ω的康铜电阻，后级的运放模块就是对其上面的电压进行放大。如图4.为本单元的原理图嵌入式系统在电流保护装置中的应用研究-6-1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:30-May-2014SheetofFile:C:\Users\Administrator\Desktop\我的资料\课程作业\嵌入式课程设计\过电流检测.ddbDrawnBy:D1D2D3D4D5稳压二极管12XP1接线端子C410uFR7KT电阻Sample图4.整流采样电路图6.2.3运放