zigbee剩余电流无线监控
摘 要本课题主要设计一个基于ZigBee协议的剩余电流无线监控系统，本系统用于对低压供电线路分支处的剩余电流的实时无线监控。系统硬件主要由剩余电流检测电路、主控电路、基于ZigBee 协议的无线通信模块和保护电路四个部分组成。该系统主要功能就是对剩余电流进行实时监测，监测的数据由无线网络的方式进行传输，当监测的剩余电流达到设置的警戒值时启动保护电路。无线通信模块选择ZigBee 技术，该无线通信技术是不需要专利费用的，其功耗低、成本低可靠性高。该系统可靠性高、安装方便、功耗低、成本低并且实际的可行性高。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景与意义 1
1.2漏电保护器的发展历史与现状 2
第二章 系统研究内容和方案设计 3
2.1系统研究内容 3
2.2系统的方案设计 3
2.3剩余电流检测原理与器件的选择 4
2.4主控芯片的选择 5
2.5无线通信的选择 6
第三章 剩余电流监测系统的硬件设计 9
3.1剩余电流检测电路的设计 9
3.2主控电路的设计 10
3.3人机交互电路设计 10
3.4保护电路的设计 12
3.5远程监控电路的设计 13
3.6电源电路的设计 16
第四章 剩余电流检测系统的软件设计 18
4.1开发工具IAR EMBEDDED WORKBENCH 介绍 18
4.2 主程序设计 18
4.3 剩余电流的采集 19
4.4 剩余电流的显示 20
4.5 无线通信 22
第五章 系统的测试与实现 24
5.1硬件测试 24
5.2软件测试与系统的实现 27
结束语 30
致 谢 31
参考文献 32
附 录 33
附录A PCB图 33
附录B 硬件实物图 34
附录C 程序代码 35
第一章 绪论<
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br /> 1.1课题研究的背景与意义
在这个日益发展的社会，我们每天都离不开电这个东西，电的到来是方便了我们的生活，但同时也能给人类带来巨大的灾害。以下我举了几个例子说明漏电所带来的巨大危害：（1）当设备漏电或者电缆漏电时如果人身触碰到，就会造成触电伤亡。（2）如果漏电的地方回路中碰到地面或者碰到铁就有可能产生电火花，这就可能引起火灾，如果有瓦斯和煤尘的地方还会引起爆炸。（3）我们知道当雷管的引线两端接触了不同电位的两点，即有电位差雷管就会爆炸，而漏电的电路回路上就有这样的电位差，所以如果雷管接触了这种漏电电路，后果不堪想象。（4）我们都知道电器设备漏电时我们需要切断电源，如果我们不在场，也就没法第一时间切断电源，就会产生短路的故障，接着就会烧毁设备，造成火灾。所以，如果有这么一样设备，可以使人们更安全的使用电，就会避免好多灾难的发生，这就有了漏电保护器的发明。
我们常叫的漏电开关也就是漏电保护器，就是保护我们的用电安全和经济利益，预防电路短路漏电时伤害到我们人身财产安全。如果被保护线路的某一个相线没有通过预期的负载就直接接入线路，或者线路损坏，使其直接接通了地面，就会产生剩余电流，并且它的有效值是变化缓慢的，当剩余电流超过我们设定的额定电流时，就会采取一些保护措施，起到保护的作用。
为了防止因为漏电而造成火灾，危害人身安全通常情况下我们会在供电系统中配备漏电保护器，这个保护措施主要为了防止人身触电，当然也可以预防电气设备的烧坏事故。但是这种保护措施不是万能的，不是说采取这种措施就没有危险了，所以在用电的过程中还是要以预防为主，采取这个措施的同时也要实施其他的预防措施。
本设计用的是电流型漏电保护器，它的工作原理就是以电路中的剩余电流的一部分作为动作信号，即这个剩余电流起到开关的功能，电流型漏电保护器多以电子元件作为中间的机构，它的灵敏度很高，可以检测到几十毫安的电流，功能齐全，所以在实际应用中这种装置被广泛的运用。
ZigBee是基于IEEE8O2.15.4标准的局域网协议。它有很多特点，其中包括复杂度低、距离近、功耗低、自组织、数据速率低。总而言之，ZigBee就是一种虽然传输距离不算太远，但是其便宜，功耗低的无线组网通讯技术。所以本设计将配合漏电保护器对电网进行监测和保护。并通过ZigBee技术将测得数据传输至上位机上进行显示。
1.2漏电保护器的发展历史与现状
虽然目前全世界已经普遍使用漏电保护器，但其发展的过程是很漫长的。
早在1930年的欧洲，电压动作型的漏电保护器就被发明了，发明它主要是用来预防电气设备的短路烧坏和人身触电事故。电流动作型的漏电保护器的发明是在1960年。也就是我们现在用的电流型漏电保护器的前身。当今社会所用到的漏电保护器都是电流动作型的漏电保护器。电压动作型的漏电保护器已经基本被淘汰了。
中国对于漏电保护也是注重的，电压动作型的漏电保护器在全球是1930年被发明，而在我国是1966年研发出来，1976年电磁式的漏电保护器也被我国科学家研制出来，并生产运用到实际中，在1985年左右，集成电路型的漏电保护器也被生产投用到实际生活中。
关于漏电保护措施，我国还制定了一系列的规定。最早是规定施工现场的电气设备必须要配备漏电保护装置。之后又规定，手持电动工具一定要设置漏电保护器。1988年又明确的要求，手持的电动工具和用电的建筑机械一定要配备漏电保护器，并规定在施工现场内必须要执行二级剩余电流保护措施。
正如我们都知道的，目前，在配电网中，泄漏检测是一种有效的技术措施，以预防个人触电事故发生。但从大量的运行实践证明，目前在配电网使用的各种类型的漏电保护装置，其操作和正确的动作率远远低于国家电网公司的要求，因而个人安全防护效果差强人意。为此，对漏电检测进行深入的技术分析和研究是非常必要的。
第二章 系统研究内容和方案设计
2.1系统研究内容
本系统要求设计一个剩余电流检测电路，通过单片机采集三相电中的剩余电流，再通过无线通信技术把这个数据发送到上位机上显示，在上位机上不仅可以看到三相电中的剩余电流的情况，而且可以设置最低剩余电流的值，当实际剩余电流高于设置的值，保护电路就会工作，关闭电闸。总的来说就是采用高性能微处理器，实时进行剩余电流信号的采集处理和智能控制，对于漏电的情况系统会做出相应的保护措施，防止发生安全事故。
本系统需要实现的主要功能如下：
1）实时监测跟踪线路剩余电流，即漏电检测。
2）剩余电流（漏电）保护，剩余电流档位可在线整定，具有重合闸功能。
3）线路剩余电流实时显示。
4）保护功能及参数可在线设置修改。
5）跳闸类型（剩余电流、闭锁）识别、显示，并可存储、查询、删除。
6）利用无线通信技术，可实现遥控、遥信、遥测、遥调。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景与意义 1
1.2漏电保护器的发展历史与现状 2
第二章 系统研究内容和方案设计 3
2.1系统研究内容 3
2.2系统的方案设计 3
2.3剩余电流检测原理与器件的选择 4
2.4主控芯片的选择 5
2.5无线通信的选择 6
第三章 剩余电流监测系统的硬件设计 9
3.1剩余电流检测电路的设计 9
3.2主控电路的设计 10
3.3人机交互电路设计 10
3.4保护电路的设计 12
3.5远程监控电路的设计 13
3.6电源电路的设计 16
第四章 剩余电流检测系统的软件设计 18
4.1开发工具IAR EMBEDDED WORKBENCH 介绍 18
4.2 主程序设计 18
4.3 剩余电流的采集 19
4.4 剩余电流的显示 20
4.5 无线通信 22
第五章 系统的测试与实现 24
5.1硬件测试 24
5.2软件测试与系统的实现 27
结束语 30
致 谢 31
参考文献 32
附 录 33
附录A PCB图 33
附录B 硬件实物图 34
附录C 程序代码 35
第一章 绪论<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
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在这个日益发展的社会，我们每天都离不开电这个东西，电的到来是方便了我们的生活，但同时也能给人类带来巨大的灾害。以下我举了几个例子说明漏电所带来的巨大危害：（1）当设备漏电或者电缆漏电时如果人身触碰到，就会造成触电伤亡。（2）如果漏电的地方回路中碰到地面或者碰到铁就有可能产生电火花，这就可能引起火灾，如果有瓦斯和煤尘的地方还会引起爆炸。（3）我们知道当雷管的引线两端接触了不同电位的两点，即有电位差雷管就会爆炸，而漏电的电路回路上就有这样的电位差，所以如果雷管接触了这种漏电电路，后果不堪想象。（4）我们都知道电器设备漏电时我们需要切断电源，如果我们不在场，也就没法第一时间切断电源，就会产生短路的故障，接着就会烧毁设备，造成火灾。所以，如果有这么一样设备，可以使人们更安全的使用电，就会避免好多灾难的发生，这就有了漏电保护器的发明。
我们常叫的漏电开关也就是漏电保护器，就是保护我们的用电安全和经济利益，预防电路短路漏电时伤害到我们人身财产安全。如果被保护线路的某一个相线没有通过预期的负载就直接接入线路，或者线路损坏，使其直接接通了地面，就会产生剩余电流，并且它的有效值是变化缓慢的，当剩余电流超过我们设定的额定电流时，就会采取一些保护措施，起到保护的作用。
为了防止因为漏电而造成火灾，危害人身安全通常情况下我们会在供电系统中配备漏电保护器，这个保护措施主要为了防止人身触电，当然也可以预防电气设备的烧坏事故。但是这种保护措施不是万能的，不是说采取这种措施就没有危险了，所以在用电的过程中还是要以预防为主，采取这个措施的同时也要实施其他的预防措施。
本设计用的是电流型漏电保护器，它的工作原理就是以电路中的剩余电流的一部分作为动作信号，即这个剩余电流起到开关的功能，电流型漏电保护器多以电子元件作为中间的机构，它的灵敏度很高，可以检测到几十毫安的电流，功能齐全，所以在实际应用中这种装置被广泛的运用。
ZigBee是基于IEEE8O2.15.4标准的局域网协议。它有很多特点，其中包括复杂度低、距离近、功耗低、自组织、数据速率低。总而言之，ZigBee就是一种虽然传输距离不算太远，但是其便宜，功耗低的无线组网通讯技术。所以本设计将配合漏电保护器对电网进行监测和保护。并通过ZigBee技术将测得数据传输至上位机上进行显示。
1.2漏电保护器的发展历史与现状
虽然目前全世界已经普遍使用漏电保护器，但其发展的过程是很漫长的。
早在1930年的欧洲，电压动作型的漏电保护器就被发明了，发明它主要是用来预防电气设备的短路烧坏和人身触电事故。电流动作型的漏电保护器的发明是在1960年。也就是我们现在用的电流型漏电保护器的前身。当今社会所用到的漏电保护器都是电流动作型的漏电保护器。电压动作型的漏电保护器已经基本被淘汰了。
中国对于漏电保护也是注重的，电压动作型的漏电保护器在全球是1930年被发明，而在我国是1966年研发出来，1976年电磁式的漏电保护器也被我国科学家研制出来，并生产运用到实际中，在1985年左右，集成电路型的漏电保护器也被生产投用到实际生活中。
关于漏电保护措施，我国还制定了一系列的规定。最早是规定施工现场的电气设备必须要配备漏电保护装置。之后又规定，手持电动工具一定要设置漏电保护器。1988年又明确的要求，手持的电动工具和用电的建筑机械一定要配备漏电保护器，并规定在施工现场内必须要执行二级剩余电流保护措施。
正如我们都知道的，目前，在配电网中，泄漏检测是一种有效的技术措施，以预防个人触电事故发生。但从大量的运行实践证明，目前在配电网使用的各种类型的漏电保护装置，其操作和正确的动作率远远低于国家电网公司的要求，因而个人安全防护效果差强人意。为此，对漏电检测进行深入的技术分析和研究是非常必要的。
第二章 系统研究内容和方案设计
2.1系统研究内容
本系统要求设计一个剩余电流检测电路，通过单片机采集三相电中的剩余电流，再通过无线通信技术把这个数据发送到上位机上显示，在上位机上不仅可以看到三相电中的剩余电流的情况，而且可以设置最低剩余电流的值，当实际剩余电流高于设置的值，保护电路就会工作，关闭电闸。总的来说就是采用高性能微处理器，实时进行剩余电流信号的采集处理和智能控制，对于漏电的情况系统会做出相应的保护措施，防止发生安全事故。
本系统需要实现的主要功能如下：
1）实时监测跟踪线路剩余电流，即漏电检测。
2）剩余电流（漏电）保护，剩余电流档位可在线整定，具有重合闸功能。
3）线路剩余电流实时显示。
4）保护功能及参数可在线设置修改。
5）跳闸类型（剩余电流、闭锁）识别、显示，并可存储、查询、删除。
6）利用无线通信技术，可实现遥控、遥信、遥测、遥调。
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