基于单片机的剩余电流式火灾智能监测器的设计.doc

摘要：剩余电流式火灾智能监测器主要是监测漏电流，漏电监控方面属于先期预报警系统，能够避免损失，因此剩余电流监测器成为了当今火灾监测的热点。

本课题是基于单片机的剩余电流式火灾智能监测器的设计，主要功能是能同时测量8路剩余电流的大小，能分别设置8路剩余电流报警并有继电器输出，能与上位机通讯，显示时间，能用PT100测量指定位置温度。本课题采用STM32F103作为控制器，通过剩余电流互感器检测剩余电流，由于检测出来的剩余电流值比较小，需要先通过运放的反向放大电路放大采样信号，再经过AD737将放大后的交流电转换为直流电，最后与运放的电压跟随器输出信号，将得到的模拟信号通过STM32F103的内部的12位ADC转换成相应的数字信号。PT100采用三线制接法，能较好的消除引线电阻的影响。本课题采用桥式测温电路测量PT100温度，测量出的信号与STM32F103内部的ADC相连，转换成相应的数字信号。本课题采用USB转串口进行上位机通讯，通过DS2302芯片来显示时间。通过按键设置时间，剩余电流报警值，并通过继电器输出。

该剩余电流检测器能够应用在大楼里进行剩余电流监测。

关键词：剩余电流；PT100；单片机；

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 课题研究背景-1

1.2 国内外研究现状和发展趋势-3

2 总体设计方案-3

2.1 课题内容-3

2.2 剩余电流检测原理-3

2.2 剩余电流方案论证-3

2.5 系统方案设计-4

3 课题硬件设计-5

3.1 控制器模块的设计-5

3.1.1 单片机选型-5

3.1.2 复位电路-5

3.1.3 时钟电路-6

3.1.4 程序下载接口-6

3.2 电源模块-7

3.2.1 正电源电路设计-7

3.2.2 负电源电路设计-8

3.3 剩余电流检测模块-9

3.3.1 剩余电流互感器选型比较-9

3.3.2 信号调理模块设计-10

3.4 AD模数转换-12

3.4.1 AD转换方案选择-12

3.4.2 AD转换模块原理图-12

3.5模拟地和数字地连接电路图-13

3.6 PT100测温电路设计-13

3.6.1 PT100测量方式-13

3.6.2 PT100电桥电路设计-13

3.7通讯方案设计-14

3.7.1 通讯模块选择-14

3.7.2 通讯模块电路设计-14

3.8 显示模块设计-15

3.8.1 显示设备选型-15

3.8.2 显示模块电路设计-15

3.9按键模块设计-16

3.9.1 按键的选型-16

3.9.2 按键模块电路设计-16

3.10 继电器模块设计-17

3.11蜂鸣器模块设计-18

3.12 时钟电路设计-19

3.12.1 时钟芯片选择-19

3.12.2 时钟电路设计-19

4 软件设计-20

4.1 主程序设计-20

4.2 按键检测程序设计-20

4.3 信号采集和输出程序设计-22

4.4 USB转串口通信程序设计-24

5 系统调试及测试分析-25

5.1 剩余电流模块测试-25

5.2 PT100测温模块测试-27

6 总结与思考-28

参考文献-29

致谢-30