第1章低压断路器及智能化脱扣器概述
1.1 低压断路器
随着电力技术的高速发展和供电规模的日益扩大, 系统的网络结构和运行方式日趋复杂, 对电源的可靠性、安全性及供电质量也都提出了更高的要求,相应地对系统设备的操作简便性和安全性以及可靠性也提出了新的要求。低压断路器作为电力供配电系统中广泛使用的主要控制电器, 除了要能正常分合相关系统额定电流外, 还要在相关系统故障时能快速有选择性地可靠分断相关系统短路故障电流,且不能出现越级跳闸或拒动现象。
特别是随着电力系统控制方式数字化进程的发展应用以及电力系统综合自动化的广泛应用, 对系统可视化、自动化、网络化、实时化、精确化的要求越来越高, 相应地对应用面积广、网络结构复杂、操作较频繁、故障率高的低压断路器也就提出了更高的要求, 传统断路器根本无法满足现代电力系统综合自动化的需要。智能化技术的应用于是成了低压断路器的一个重要发展应用方向。
1．2 脱扣器的发展过程
脱扣器是能使断路器在电气设备遭受过载，短路，欠电压，过电压等故障时实施各种保护功能的机构。
早起的脱扣器是空气断路器采用的电磁式过电流脱扣器，该脱扣器只能实现瞬时保护功能。随着断路器的发展，其额定工作电压，电流以及分段能哭和保护功能不断发展，脱扣器也随之发展起来。在采用油阻尼，空气阻尼，钟表结构等作为延时元件后，脱扣器实现了过载延时和短路延时等功能。采用热双金属片的热
式脱扣器也逐步出现，到20世纪60年代初，由于电子技术的普及和应用，出现了半导体脱扣器。现用的脱扣器出来热式脱扣器，电磁式脱扣器外，还有半导体是脱扣器。进入20世纪90年代初依赖，低压断路器的保护紧跟国际发展趋势，由电子式向数字智能化方向发展，脱扣器的过流脱扣系统由微处理器控制。它除了保持了电子式脱扣器的各种优点外，还具有保护精度高，调节范围广，操作方便等特点。特脱扣器是能使断路器在电气设备遭受过载，短路，欠电压，过电压等故障时实施各种保护功能的机构。
早起的脱扣器是空气断路器采用的电磁式过电流脱扣器，该随着电力技术的高速发展和供电规模的日益扩大, 系统的网络结构和运行方式日趋复杂, 对电源的可靠性、安全性及供电质量也都提出了更高的要求,相应地对系统设备的操作简便性和安全性以及可靠性也提出了新的要求。低压断路器作为电力供配电系统中广泛使用的主要控制电器, 除了要能正常分合相关系统额定电流外, 还要在相关系统故障时能快速有选择性地可靠分断相关系统短路故障电流,且不能出现越级跳闸或拒动现象。
特别是随着电力系统控制方式数字化进程的发展应用以及电力系统综合自动化的广泛应用, 对系统可视化、自动化、网络化、实时化、精确化的要求越来越高, 相应地对应用面积广、网络结构复杂、操作较频繁、故障率高的低压断路器也就提出了更高的要求, 传统断路器根本无法满足现代电力系统综合自动化的需要。智能化技术的应用于是成了低压断路器的一个重要发展应用方向。
脱扣器是能使断路器在电气设备遭受过载，短路，欠电压，过电压等故障时实施各种保护功能的机构。
早起的脱扣器是空气断路器采用的电磁式过电流脱扣器，脱扣器只能实现瞬时保护功能。随着断路器的发展，其额定工作电压，电流以及分段能哭和保护功能不断发展，脱扣器也随之发展起来。在采用油阻尼，空气阻尼，钟表结构等作为延时元件后，脱扣器实现了过载延时和短路延时等功能。采用热双金属片的热式脱扣器也逐步出现，到20世纪60年代初，由于电子技术的普及和应用，出现了半导体脱扣器。现用的脱扣器出来热式脱扣器，电磁式脱扣器外，还有半导体是脱扣器。进入20世纪90年代初依赖，低压断路器的保护紧跟国际发展趋势，由电子式向数字智能化方向发展，脱扣器的过流脱扣系统由微处理器控制。它除了保持了电子式脱扣器的
别是其人机对话功能是原来必须由制造厂整定后交付用户使用变成了使用单位可以根据线路中变化的过载情况或可能的短路故障随时自行调整整定值，断路器同样能达到高精度的保护要求。
脱扣器的种类繁多，但按功能来划分，基本上可以分为过电流，漏电，分励和电压脱扣器；按照结构来划分可以分为普通脱扣器，电子式脱扣器和智能式脱扣器。下面将详细讨论智能化脱扣器。
1．3智能化脱扣器及其关键技术
智能化脱扣器在结构上大致可以分为监测和传感模块，信号处理模块，动作模块，即将电路参数检测，信号处理，执行单元分离开来，故只要在参数检测和信号处理单元进行相应的设计和修改，一个字脱扣器可以实现传统意义上的几个脱扣器的功能。智能化脱扣器采用了微处理芯片，从而可使其配备应用软件，在硬件不变的情况下具备较大的适应性和升级能力。智能化的另一个较大的功能是可以实现通信化。课通信化是在脱扣器产品中加
入相关通信芯片或电路，是脱扣器的各种状态和工作参数能通过各种传输媒质（如现场总线，串行接口线等）与线路上的其他电气设备交流，适应了当前电气设备智能化及网络化的趋势。
国际上的名牌企业都有各自的智能化产品，如美国西屋公司的SPB系列（250~5000A）和C系列（150~1600A）塑壳式断路请，德国西门子公司的3WN系列产品，日本寺崎电气公司的AT系列（630~3200A）万能式和XH系列塑壳式断路器以及法国Merlin Gerin公司的Masterpact系列万能式断路器，没过通用电气公司退出的带数字化固态脱扣系统的多功能塑壳式断路器等。ABB公司的SACE Megamax F系列产品中的SACE PR1脱扣器和ISOMAX S系列产品中的PR2I2脱扣器，这两种脱扣器能通过网络对断路器进行运行参数设置和操作，通过简单的扩展便可以实现能源集中管理。
智能化脱扣器的结构见下图。在一个脱扣器上可以集成过电流，电压，分励等功能。在硬件上，微处理器模块，辅助功能模块和执行单元都可以是相同的，对电流和电压信号处理，现实等的不同都可以在设计软件里实现，过电流保护功能需配置过电流信号检测单元；而电压保护则需要配置电源，整流滤波，稳压，欠压延时等单元；分励功能只需要增加一个开关即可。
1.4 监测和传感技术
电压检测通常用电压传感器（电压互感器），而电流检测常用电流传感器（电流互感器），后者有实心和空心之分，两者各有利弊。采用实心电流互感器在小电流时线性度好，但大电流时铁心易于饱和，线性度差，测量范围小；采用空心电流互感器，线性度好，测量范围广，但小电流时，信号较小，测量误差大。要提高小电流时的测量精度，必须改变互感器线圈匝数，增加互感器副边输出信号幅度。点小电流时，若副边输出信号过大，大电流
时则信号难以采样，甚至破坏电路的正常工作。因此，如何提高小电流时的测量精度，实现全范围电流的精度测量，是断路器实现智能化的关键技术之一。为此，信号检测单元在采用适当的传感器后，还应该采取各种信号放大器进行适当的放大，及采取噪声滤波器进行噪声滤波等。
此外，需要考虑的因素还有很多，如输入输出特性，灵敏度，频率响应，时间常数，温度系数，测量范围等。
ABB的新产品的检测元件就选择了高质量的空心电流互感器。1.5 微处理器及其接口技术
对位处理器的基本要求是具有硬件通用化，应用灵活化及记忆，计算，查表能力，指令系统应具有实时控制，执行速度快等一系列有点，因为这是断路器智能化的核心。目前微处理器已形成多系列，多品种局面。我国当前使用的较多的是MCS-51系列，有10多种型号。
接口技术是微处理器与外围设备之间的技术，既包括硬件技术，也包括软件技术。接口电路有多钟，常用的有：微处理器通用接口，键盘，显示器接口，打印机接口，A/D（模/数转换）接口，D/A（数/模转换0接口等。
1.6 应用软件设计技术
可以说软件是智能脱扣器的灵魂，微处理器与数字电路的本质区别就是在于它具有软件系统，很多硬件电路能实现的，软件也能做到，因此在电路设计时，有时可以考虑用软件来部分或全部实现硬件的功能。从软件的功能来看可以分为两大类，一类是执行软件，要能完成各种实质性的功能，如实时采样，数据处理，现实，打印，输出控制，通讯，人工智能，优化技术等。另一类是监控软件，，这是专门用来协调各执行模块和操作者的关系，在
系统软件中充当组织调度的软件。这两了软件的设计方法各有特色，执行软件的设计偏重于算法效率，与硬件关系密切，千变万化；监控软件着眼全局，逻辑严密。
当前重点放在前者上，由于脱扣器的工作特点，快速反映对其工作性能的作用不言而喻，在加强传感器技术研究的前提下，采用先进的算法也是很有必要的。ABB新的断路器所采用的算法在几百μs内就能检测出增大的短路电流，此段时间包含了相电流的A/D转换时间，噪声滤波器的动作时间，信号处理以及发出开断指令所需要的时间。在最佳短路参数条件下（短路发生在接近90°相位时），此算法能够在小于200μs内检测到短路电流。此算法能够区分短路和噪声脉冲，且速度相当快（总检测时间＜1ms）。
而且，为了能够早期检测增加的短路电流值，仅检测现在的电流指示不够的，必须能够预测电流的变化趋势。可以同该观察相电流的一阶或多阶导数di（t）/dt获得，即可对所预测的情况的实际电流i（t）和它的导数之间的联系进行跟踪。这也是需要现金复杂的算法。
此外，断路器不仅要早短路故障发生时开断电路，而且当系统正常运行时保持闭合状态。若是由于误报警导致停电，会造成极大浪费，要设法避免。这样是要采取相关的算法。
1.7 抗干扰技术
电子电器的干扰来自各个方面，有电气干扰，还有环境温度变化以及电压，振动，时间等各种因素造成的干扰，其中电气干扰是各类干扰中的主要因素。干扰通过各种线路侵入微处理器系统。也可以以场的形式从空间侵入微机系统，供电线路是电网中各种浪涌电压入侵的主要途径。有的断路器工作环境恶劣，干扰因素多，他常常工作在大电流（几KA，短路时可达50KA以上）。以场
的形式入侵时干扰传播的主要途径，表现为通过静电感应，电磁感应灯方式在微处理器系统中形成干扰，引起断路器误动作。抗干扰的措施有硬件抗干扰，软件抗干扰，也有软硬件结合的措施。分析干扰源及干扰波的传播途径，合理选择抗干扰措施是低压断路器实现智能化的重要内容。
1.8可靠性技术
电子产品的可靠性设计的范围很广，诸如元器件的可靠性，技术设计，工艺水平和技术管理等共同性决定了电子产品的可靠性指标。提高产品的可靠性，必须掌握产品失效规律，只有对产品的失效规律有全面的了解，才能采取有效的措施去提高产品的可靠性。
第2章系统功能与硬件设计
智能脱扣器的主要原理框图如图1所示。主要由电源模块、电流检测调理单元、P89LPc938单片机、脱扣器检测和脱扣控制电路、I2C总线和通讯模块六大部分组成。工作时，电流互感器(空心线圈)采集三相电流和地线电流，送入整流电桥，通过采样电阻将电流信号转换为电压信号，输出两路信号。一路是通过整流电桥对输入的交流信号进行滤波、转换，变成+15V直流电压，再通过7805电路和7103电路，对产生的直流电进行电压变换，产生+5V和+3V直流电源，分别给单片机和脱扣器检测电路供电。一路是从直流部分取样，通过LM324电路进行放大，并对放大信号进行取样和计算。从LM324电路放大后的取样信号，又输出两路信号。一路送往P89LPC938单片机的A／D转换器接口，单片机对信号进行数字转换、计算和判断；另一路送往Hc00和LM358电路组成的模拟脱扣检测电路，单片机将检测到的电流信号与整定值比较，判断是否脱扣，若脱扣则确定动作时间并发出控制信号及报警信号，将直接驱动脱扣电路发出跳闸信号。通过I2 C总线8位远程I／O扩展口芯片扩展了键盘接口，扩大了脱扣器整定量程，可以更大限度地对脱扣器的各种保护特性的参数进行设置和检验。提供标准RS485接口，实现与上位PC机通讯。
智能脱扣器框图
图1
图2
2.1 电源模块
智能控制器采用双电源供电，一路为自生电源，用电流互感器从主电路感应出电流，经过三相整流、滤波、稳压，输出+3V、+5 V、+15V电压，分别供单片机、电流电压采样电路及脱扣驱动机构工作，当线路电流不低于0．4倍额定电流值时，即可保证控制器的正常工作；另一路为辅助电源，选用宽电源输入的开关电源模块，不仅在主电源不能工作时提供电源，还可在断路器断开的情况下使智能脱扣器继续工作，如参数整定、状态显示和通信。同时在系统断电的情况下，我们用电池来维持单片机的低功耗状态。
2.2 电流检测调理单元
电流检测调理单元由采样电阻、整流滤波、放大电路组成。其主要功能包括对信号进行低通滤波、跟随、放大、带通滤波4个环节，这样能够去掉大部分干扰信号。采样信号通过LM324电路进行放大，然后对放大信号进行取样和计算。最后，将取样电流信号送到单片机A／D采样通道口，以使系统进行数据AD转换。
2.3 微处理器单元
单片机以其高性价比和可靠性成为智能化断路器智能控制系统的首选。微处理器单元由高性能的自带A/D 转换、看门狗监视器、I2C 串行总线和高速输入输出通道、通讯接口和标准的JTAG 程序烧写口的单片机及其外围电子电路组成。配以优化的软件, 组成的单片机控制系统所需外围元件少, 使得设计简单, 布线方便, 而且在稳定性和抗干扰能力上都有极大的提高。
各交流量分别经信号输入回路、低通滤波器送到CPU 控制的多路开关, 经模数转换后, 由DB 数据总线送到数据存储器（RAM）。CPU 通过调用程序存储器（EPROM）中的程序对采集的数据进行计算, 其计算结果与存放在电可擦存储器（E2PROM）中的整定值进行比较, 作出相应的故障判断处理。再通过输入输出端口（I/O）将处理信号送到相应外设（信号与出口）发出报警信号, 或执行跳闸。微处理单元除了要完成整个系统的测量、保护、逻辑等功能外, 还具有自我故障诊断和监察的能力,当断路器本身发生故障或环境温度超过允许范围时, 能发出相应的信号显示或报警, 同时重新起动。自诊断的项目主要有EPROM出错、A/D 转换出错、环境超温、CT 断线、跳闸线圈断线、断路器拒动及触头维护。微处理单元的自诊断功能不仅大大提高了断路器的运行可靠性, 更给后期维修、故障判断工作提供了极大的方便。
2．4 脱扣器检测和脱扣控制电路
主要任务是实时检测和显示三相电路的电流、电压等参数，同时判断电流是否大于所设定的故障电流值而决定是否发出脱扣控制信号，并实时处理过载、短路、接地故障等故障信号，按保护特性要求延时或瞬时控制执行元件分断断路器，从而达到保护的目的。本设计采用过载长延时(反时限)、短路短延时(反时限+定时限)、短路瞬动三段保护，各种故障保护的电流整定值和动作时间可通过键盘设定，并存储在单片机的EEPROM中。单片机将检测到的电流值与这些整定值相比较，判断阈值是否脱扣，在A／D 中断模块的每一个中断中执行瞬动保护子程序，若超过设定的瞬动阈值，即脱扣；若未超过阈值，则继续采样。若脱扣，则先确定动作时间，再发出控制信号，同时显示故障电流、故障类型和
动作时间；否则，刷新显示。为保证断路器的可靠动作，还提供模拟脱扣方式，当故障信号超过规定值时，不经过单片机的检测而直接使断路器脱扣。
2.5 显示和键盘单元
在智能化设备中, 不仅要实现自动控制, 还要能把相关信息传递给操作运行人员, 还要能够接受外部输入并做出响应。良好的用户界面是人机对话所不可缺少的, 灵活的键盘管理及直观的信息显示给用户提供了极大的便利。通过液晶屏或发光管能够适时显示各种状态和负载的参数值及故障电流、故障类型和保护动作、试验整定情况, 结合按键还可以进行保护的整定、预警值的设定、开关的试验和各种功能的检测。
2．6 通信模块
通过RS一485／RS一422收发器模块MAx3082E，脱扣器能与上位PC机进行Rs485通信，将脱扣器设置的参数、检测的电流情况、记录的重要事件等传送到上位PC机。同时，上位PC机可通过RS485通信对断路器进行遥控(断路器分、合闸)、遥测、遥调(调整保护整定值)、遥信的“四遥”功能。
第3章系统软件设计
3.1 软件设计过程
软件设计主要分为两个部分, 主程序和中断程序。主程序包括故障处理、键盘处理、显示处理、通信处理等子程序; 中断程序包括定时器中断、键盘中断、通讯中断等。
单片机对工频电流信号进行采样, 利用一种基于小波分析和FFT 的改进算法计算电流的有效值,可以提高采样的精度, 满足系统对延时保护高精度的要求。小波算法在采样过程中检测到可疑信号点后, 由FFT 算法进行有效值判断, 如果没有超过门槛值, 则可疑信号点无效, 回到小波算法中继续寻找采样可疑点; 如果有效值超过门槛值, 则认为可疑点有效, 根据各保护条件输出相应信号。
多功能脱扣器实时控制采用定时器中断方式,判断瞬时故障为最优先中断; 判断短延时、长延时和接地故障为次优先级中断, 按键操作为低级中断。每一相电流依次采样, 分别与前一次保存的数据比较, 保存较大的数据。接着计算出最大相电流,与瞬时整定电流值比较, 判断是否瞬时故障。按键闭合时产生中断请求, I/0 响应中断, 执行中断服务程序扫描按键, 判别键盘上闭合键的键号并作出相应的处理。这时还需排除键抖动引起的误操作, 以及避免对同一个键的一次闭合作多重处理的错误, 采用双键封锁的键盘工作方式来排除上述误操作, 在去抖动周期内有两个键按下, 则认为是同时按下, 只有最后释放的那个键作闭合处理。根根计算出的键号,执行相应的程序, 实现脱扣器的各种操作保护功能。
3.2 智能化脱扣器软件流程主程序
心得体会
两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．在这次设计过程中，体现出自己单独设计智能化脱扣器的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。
在此感谢我们的种老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次模具设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。
同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。
由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。
1低压断路器及智能化脱扣器概述 1.1 低压断路器 随着电力技术的高速发展和供电规模的日益扩大, 系统的网络结构和运行方式日趋复杂, 对电源的可靠性、安全性及供电质量也都提出了更高的要求,相应地对系统设备的操作简便性和安全性以及可靠性也提出了新的要求。低压断路器作为电力供配电系统中广泛使用的主要控制电器, 除了要能正常分合相关系统额定电流外, 还要在相关系统故障时能快速有选择性地可靠分断相关系统短路故障电流,且不能出现越级跳闸或拒动现象。 特别是随着电力系统控制方式数字化进程的发展应用以及电力系统综合自动化的广泛应用, 对系统可视化、自动化、网络化、实时化、精确化的要求越来越高, 相应地对应用面积广、网络结构复杂、操作较频繁、故障率高的低压断路器也就提出了更高的要求, 传统断路器根本无法满足现代电力系统综合自动化的需要。智能化技术的应用于是成了低压断路器的一个重要发展应用方向。 1．2 脱扣器的发展过程 脱扣器是能使断路器在电气设备遭受过载，短路，欠电压，过电压等故障时实施各种保护功能的机构。 早起的脱扣器是空气断路器采用的电磁式过电流脱扣器，该脱扣器只能实现瞬时保护功能。随着断路器的发展，其额定工作电压，电流以及分段能哭和保护功能不断发展，脱扣器也随之发展起来。在采用油阻尼，空气阻尼，钟表结构等作为延时元件后，脱扣器实现了过载延时和短路延时等功能。采用热双金属片的热
式脱扣器也逐步出现，到20世纪60年代初，由于电子技术的普及和应用，出现了半导体脱扣器。现用的脱扣器出来热式脱扣器，电磁式脱扣器外，还有半导体是脱扣器。进入20世纪90年代初依赖，低压断路器的保护紧跟国际发展趋势，由电子式向数字智能化方向发展，脱扣器的过流脱扣系统由微处理器控制。它除了保持了电子式脱扣器的各种优点外，还具有保护精度高，调节范围广，操作方便等特点。特脱扣器是能使断路器在电气设备遭受过载，短路，欠电压，过电压等故障时实施各种保护功能的机构。 早起的脱扣器是空气断路器采用的电磁式过电流脱扣器，该随着电力技术的高速发展和供电规模的日益扩大, 系统的网络结构和运行方式日趋复杂, 对电源的可靠性、安全性及供电质量也都提出了更高的要求,相应地对系统设备的操作简便性和安全性以及可靠性也提出了新的要求。低压断路器作为电力供配电系统中广泛使用的主要控制电器, 除了要能正常分合相关系统额定电流外, 还要在相关系统故障时能快速有选择性地可靠分断相关系统短路故障电流,且不能出现越级跳闸或拒动现象。 特别是随着电力系统控制方式数字化进程的发展应用以及电力系统综合自动化的广泛应用, 对系统可视化、自动化、网络化、实时化、精确化的要求越来越高, 相应地对应用面积广、网络结构复杂、操作较频繁、故障率高的低压断路器也就提出了更高的要求, 传统断路器根本无法满足现代电力系统综合自动化的需要。智能化技术的应用于是成了低压断路器的一个重要发展应用方向。 脱扣器是能使断路器在电气设备遭受过载，短路，欠电压，过电压等故障时实施各种保护功能的机构。
1.绪论 1.1研究背景 随着人们对居住条件、生活质量、信息获取的需求越来越迫切，社会信息化脚步的进一步加快，家居信息化成为建设社会信息化过程的一个很重要环节。家庭是社会的细胞，唯有家庭实现了信息化，才可能真正实现社会的信息化。对智能家居系统的研究及开发是实现家庭信息化得必经之路。但目前国的研究尚未建立一个完整的理论体系，对智能家居的理解也存在着种种差异;当前国的智能家居产品大都功能贫乏，系统设计不规、扩展性差，对当前的发展形式较难适应，同时智能家居技术在我国处于起步阶段，许多技术标准都未标准化，还有很多工作需要做。因此加强智能家居应用方面的研究，通过选取合适的技术，设计合理的方案，组建一种符合我国国情的、具有自主知识产权的智能家居系统己成为当前智能家居研究领域中极富挑战的课题。 1.1.1智能家居控制系统的应用需求 随着人们生活水平的提高，智能化需求日益旺盛。智能控制器作为智能产品的核心器件应该享有更为旷阔的发展空间，未来成长较好。中国智能控制产品规模与全球智能控制产品规模的增长率走势相接近，但是整体增长速度超过全球增长速度。全球智能控制产品市场规模，逐年稳步增长。 国智能家居产品多集中在别墅和复式住宅等高端家庭，高端智能化产品在智能家居销售份额中占很大的比重，中低端产品市场普及率较低。并且各地区间发展不平衡，主要集中于东部沿海发达城市，而中西部城市智能家居市场相对空白。另外，的智能家居市场的需求量较其他城市需求量大，主要原因就是的经济发展更好一些。 智能家居发展初期始于安防控制，家庭用户主要采用环境监测、煤气探测、
温湿度调节、防火报警等功能保障财产安全。目前，由于城市的安全环境越来越好，人们更注重的则是家居的舒适和便利，而安防的侧重点将会越来越少。为此环境控制和娱乐服务控制日渐成为更多智能家居市场更大的需求点。 1.1.2智能家居控制系统的研究及应用现状 随着近年来科学技术的迅速发展和普及，我们的工作、生活观念也发生了巨大的改变，现代家庭生活追求的新方向—智能化生活已经悄然走进我们的生活，“智能家居”已成为家庭信息化和智能化必不可少的需求。智能家居是指在小区部宽带网络己经普及的基础上利用小区部的网络环境搭建的以家庭为单位的控制系统。首先，在一个家居中建立一个通讯网络，为家庭信息提供必要的通路，在家庭网络的操作系统的控制下，通过相应的硬件和执行机构，实现对所有家庭网络上的家电和设备的控制和监测。其次，通过一定的媒介，构成与外界的通讯通道，以实现与家庭以外的世界沟通信息，满足远程控制/监测和交换信息的需求。最后，智能家居的最终实现目的都是为满足人们对安全、舒适、方便和符合绿色环境保护的需求。智能家居从功能上来说，主要分为家庭安防功能、家庭数据采集功能、家电及家庭电子设备控制、家庭信息管理平台和家庭能源控制功能等五大功能。 现在，世界各国都在跻身于网络信息服务技术的家庭应用，硅谷目前的投资和研发热点就是这方面的应用。圣保罗风险资本公司、Flatiron合伙公司和松下电子公司已经拨款1.4亿美元，投资于支持智能家居的信息家电公司。诺基亚、摩托罗拉和至少另外五家制造商正在开发网络。而惠普、IBM、太阳微系统和索尼等公司正准备推出大量新发明的小玩意儿。从巴掌大小的扫描仪到赋予这些装置动力的芯片和软件等不一而足。 当前，我国对智能家居的研究刚起步。1994年，国家科委立项资助重大科技项目“2002年小康型城乡住宅科技产业工程项目”其目标是以科技为先导。以示住宅小区建设为载体，推进我国住宅产业现代化，构建新一代住宅产业，在该项目中，把智能型住宅技术列为重中之重，开展技术、产品与工程的应用研究。2000年9月，长虹、海尔、春兰、TCL、小天鹅、上广电、厦新、电子三所、清
《数字电子技术》课程设计报告 8路智力抢答器 设计与制作 设计要求： 1、可同时供8名选手或8个代表队参加比赛； 2、主持人控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答 的开始； 3、抢答器具有数据锁存和显示的功能； 4、抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由 主持人设定； 5、具有报警功能。 成绩：评阅人： XX科技学院理学院
8路智力抢答器 设计与制作 8路智力抢答器是一种用数字电路技术实现由主持人控制、定时抢答、报警功能的装置。他是在规定的时间内进行抢答。一旦有人抢答，显示器上会同时显示抢答时间和抢答选手号码。当超出规定时间时，即使抢答，不会显示选手号码。 8路智力抢答器包括组合逻辑电路和时序电路。通过此次设计与制作，进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法.且由于8路智力抢答器包括组合逻辑电路和时叙电路.通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。 一、设计要求 （一）设计指标 1、计一个智力竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，他们的编号分别是0、1、 2、 3、 4、 5、 6、7，各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S0——S7。 2、给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答的开始。 3、抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在LED数码管行显示出选手的编号，
同时扬声器给出音响提示。此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。 4、抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定（如30s）。当节目主持人启动“开始”键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示，同时扬声器发出短暂的声响。 5、参赛选手在设定的时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。 6、如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效，系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器上显示00。 （二）设计要求 1、画出电路原理图（或仿真电路图）； 2、元器件及参数选择； 3、电路仿真与调试； （三）制作要求自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。 （四）编写设计报告写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 二、原理框图 抢答器系统原理框图如下所示。它由主体电路和扩展电路两部分组成，主体电路完成基本抢答后，选手按动抢答键时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答，扩展电路完成定时
课程设计报告 课程名称电器智能化原理及应用 课题名称基于单片机智能化脱扣器的设计 专业 班级 学号 姓名 指导教师钟义长 2010年12 月20 日
课程设计任务书 课程名称电器智能化原理及应用 课题基于单片机智能化脱扣器的设计 专业班级 学生姓名 学号 指导老师 审批 任务书下达日期2010 年12月6 日 任务完成日期2009 年12 月20 日一、设计内容与设计要求
1. 设计内容： 基于单片机智能化脱扣器的设计 2．设计要求： 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及技术要求，说明书撰写等具体要求） 1. 合理脱扣电路的总体方案并画出方框图； 2. 实现以下功能：①四段保护功能，包括过载长延时、断路瞬时和短延时、单相接地的保护功能。②电流表和电压表功能，能显示各相电流、电压值。③参数整定和试验功能，可对脱扣器的各种参数(电流、时间等)进行整定;可对脱扣器的各种保护特性进行检查。④远端监控和自诊断功能，当脱扣器发出分断断路器信号时，能通过触头或光藕输出，向远端发出报警信号;脱扣器也具有本机故障诊断功能，并进行报警。⑤负载监控和热记忆功能，负载监控是当断路器运行电流达到设定限时，能发出预警信号。⑥通信功能，脱扣器具有串行通信接口，能与远端计算机、PLC等进行连接，实现遥测、遥调、遥控、遥信功能。 3. 用16K纸和protel99绘制详细电路原理图，电路图应符合电气要求； 4. 设计并用16K纸绘制软件流程图，流程图要模块化并具有可读性（即根据流程图知道程序功能实现过程）；编制模块化源程序； 5. 按学校课程设计说明书撰写规范提交一份课程设计说明书（6000 字左右）； 6.设计说明书应详细说明设计思路、特点和电路工作原理，并通过计算表明所设计的系统满足测量精度和要求的功能。 7.写出心得体会。 二、进度安排 第 14 周星期一内容介绍与查找资料 星期二总体电路方案确定 星期三～星期五电路分析、设计 第 15 周星期- ～星期四电路设计、仿真及调试 星期五资料整理及答辩 附： 课程设计报告装订顺序：封面、任务书、目录、正文、评分、附件（A4大小的图纸及程序清单）。 正文的格式:一级标题用3号黑体,二级标题用四号宋体加粗,正文用小四号宋体;行距为22。 正文的内容:一、课题的主要功能；二、课题的功能模块的划分（要求画出模块图）；三、主要功能的实现（至少要有一个主要模块的流程图）；四、程序调试；五、总结；六、附件（所有程序的原代码，要求对程序写出必要的注释）。 正文总字数要求在5000字以上（不含程序原代码）。 电气信息系课程设计评分表
智能光电传感器的设计 大庆石油学院电子科学学院 苑永强 王立刚 [摘 要]智能传感器越来越得到重视,高精度、高智能化将是传感器发展的必然趋势。因此,我们设计了一种可靠性 高、稳定性好,而且具备数据处理能力,并能够自检、自校、自补偿等功能的智能光电传感器。[关键词]O PT 101 自补偿 D S 18B 20 1、引言 随着激光技术在医疗卫生、精细加工、科学研究等领域的广泛应用,对微弱的光信号进行高精度、高可靠性检测变得更加重要。为了能够实现要求,我们将结合现代智能传感器的发展,设计了一种智能光电传感器。从结构上来讲,智能传感器是由经典传感器和微处理器单元构成,下面给出了典型的智能传感器系统框图,其中有信号预处理和模数转换接口,微处理器以及D A 转换及驱动电路的输出接口。本设计系统将结合智能传感器的设计思想,设计了一种能实现零点校正、增益可调、增益自补偿等功能的光电传感器,同时本系统采用数字温度传感器D S 18B 20对温度进行测量,实现温度自补偿功能,通过软件设 计最终能够实现系统自检、自校正、线性补偿等功能。 2、电路设计 2.1前置光电探测器设计 光电二极管由于响应快、灵敏度高、性能稳定、测量线性好、噪声低而被广泛用于光电检测电路中,尤其在激光测量中,通常可以测量微瓦以下的光信号。在进行精密仪器测量时,如果考虑到测量时的线性度,必须保证负载电阻零,光电二极管一般运用于零偏压法,常用低噪声运算放大器构成电流电压转换器的办法来满足这一要求。如下图所示,由于负反馈放大器的等效输入 阻抗为R in =R f (1+A ),其中A 为运算放大器的开环增益,R f 为放大器的反馈电阻。一般而言运算放大器的开环增益 A >>1×106,则输入阻抗R in ≈0,一方面可提高光电二极管测 量的线性,另一方面光电二极管工作区域接近短路状态 ,电路可获得最小噪声系数[3]。 本文选用O PT 101芯片作为为光电二极管的前置放大电 路,片内光电二极管和互跨阻抗放大器在一个片上的集成和结 合能够消除了分立设计中通常出现的问题,如漏电流误差、噪声交叉干扰和由于杂散电容硬件的增益峰化,0.09×0.09inch 的光电二极管在光导方式下工作可得到极佳的线性度和很底的暗电流且输出的是电压信号。O PT 101的工作电源范围较宽(+217——+36V ),同时在R f =1M 时,带宽可达14KH Z ,足够满足大部分精密测量场合的应用。 从图中可知,电源引脚附近应接上稳压电容,输出的电压在无光时(暗电压)是7.5m v (直电流),并随着光亮度的增加而增加。光电二极管电流与照射在其上的光强成正比。在650NM 波长红光时,其响应度近似为0.45A W 。测量精度可以达到10-8A ,可满足高精度的测量要求。 2.2增益可调硬件电路设计 为了能够实现光电更精确的测量,本文将利用M U X (电子模拟开关),PGA (程控增益放大器),ADC (模数转换器), DA C (数模转换器)构成经典的程控数据采集系统。 M U X 可程控选择多种信号或内部标定的信号;PGA 对M U X 选择的信号进行程控放大,可将信号调整到适于ADC 采 集的范围,同时也可实现通道的自动调零。ADC 实现模数转换,DA C 用于提供各通道自标定信号和调零信号以及模拟信号输出,单片机是控制的核心,处理ADC 的输入信号和DA C 的输 — 87—
目录 第一章概述 (1) 1.1 智能抢答器的简要介绍 (1) 1.2 抢答器的控制要求 (1) 1.3 抢答器的控制特点分析 (2) 第二章硬件电路设计 (2) 2.1 PLC机型的选择步骤与原则 (2) 2.2 LED显示器的设计 (4) 2.3 PLC与七段数码管直接连接阻值计算 (4) 2.4 IO分配表 (5) 第三章程序设计 (5) 3.1 梯形图设计 (5) 3.2 程序运行过程分析说明 (8) 第四章组态简介 (9) 4.1组态王的简单介绍 (9) 4.2关于组态的设计 (10) 4.3组态王的运行结果 (12) 总结 (13) 文献参考 (14)
皖西学院2013届本科课程设计报告 第一章概述 1.1 智能抢答器的简要介绍 抢答器是为智力竞赛参赛者答题时进行抢答而设计的一种优先判决器电路，广泛应用于各种知识竞赛、文娱活动等场合。在各类竞赛中，特别是做抢答题时，在抢答过程中，为了知道哪一组或哪一名选手先答题，必须要有一个系统来完成这个任务。如果在抢答过程中，只靠人的视觉是很难判断出哪组先答题。利用PLC来设计抢答器，使以上问题得以解决，即使有两组的抢答时间相差几微秒，也可分辨出哪组优先答题；而且其控制方便、灵活，只要改变输入PLC的控制程序，便可以改变竞赛抢答器的抢答的方案。 1.2 抢答器的控制要求 （1）竞赛抢答器能使4个队同时参加竞赛抢答。 （2）设裁判队为裁判台，参赛队为参赛台。裁判台设有音响和裁判灯，并设有开始按钮SB0和复位按钮SB5；参赛台设有按钮。1-4号参赛台分别对应按钮SB1-SB4。 （3）智能抢答器能适合以下比赛规则：出题后，各队抢答必须在裁判说出“开始”并按下开始按钮SB0后30s内抢答，并由数码管显示时间。如提前抢答，抢答器将发出“违规”信号。30s时间到，如无队抢答，则抢答器给出时间已到信号，该题作废。在有队抢答的情况下，抢答器发出“抢答”信号，数码管开始计时显示，并由数码管显示出抢到题的参赛队号。抢到题的队必须在30s内答完题，如30s内还没答完，则作超时处理。赛场还设有时间数码显示器和显示抢到答题队号的数码显示器。 （4）在某个题目结束后，裁判员按下裁判台上的复位按钮SB5，抢答器恢复原来的状态，为下一轮抢答做好准备。 表1-1各硬件与座位的对应关系
低压断路器智能脱扣器的设计与实现 黄绍平,李永坚(湖南工程学院,411101) 摘要:智能化开关设备是在传统开关设备中引入计算机技术、数字处理技术和通信技术而形成的新一代开关设备。本文介绍了低压断路器智能脱扣器的设计方案和具体实现方法,这种智能脱扣器具有测量、保护、通信和断路器状态在线监测等功能。文中着重阐述了硬件系统的原理和具体电路,并对软件设计要点进行了介绍。 关键词:低压断路器;智能脱扣器;测量;保护 中图分类号:TM561文献标识码:B文章编号:1004-0420(2004)03-0008-03 Design and implement on intellectualized release of low voltage circuit breaker HUANG Shao-ping,LI Yong-jian (Hunan Institute of Engineering,411101) Abstr act:Intellectualized switchgear is a new generation switchgears,which syncretizes microco mputer technology,digi2 tal processing technology,and communication technolo gy.In this paper,a design project and the implement methods for the in2 tellectualized release of low voltage circuit br eaker are introduced.This kind of intellectualized r elease have some functions, such as measurement,protection,co mmunication and on-line monitor ing fo r the status of cir cuit breaker.The principle of its hardware system and the detailed circuits ar e explained,and the design points of software are o ffered. Key wor ds:low v oltage cir cuit breaker;intellectualized r elease;measurement;protection 0引言 低压断路器(又称自动空气开关)是低压电网中一种重要的控制电器和保护电器,应用非常广泛。低压断路器一般由触头系统、灭弧装置、脱扣器和操动机构等4部分组成。其中,脱扣器是低压断路器的检测和故障处理单元,它对被保护电路进行电参数的检测和判断,决定断路器是否动作和如何动作。传统的低压断路器采用电磁式和热式脱扣器,其动作精度低,动作值整定困难;而且,为了获得不同的保护特性,要配置不同的脱扣器。随着配电自动化的发展,使用传统脱扣器的低压断路器已不能适应新的要求。于是,运用计算机技术、数字信号处理技术和通信技术的智能脱扣器成为国内外开关电器行业的研究开发热点。 智能脱扣器也叫做智能控制器或智能控制/保护单元,它一般具有以下功能: a.保护包括电流三段保护(长延时过电流、短延时过电流、瞬时短路)、单相接地故障保护、欠压保护等,而且保护参数可设定; b1测量可测量电流、电压、频率、有功功率、无功功率、功率因数、电能等各种电量,并可以显示; c1断路器状态在线监测例如:1断路器操作次数统计)))监测断路器是否达到规定机械寿命次数或达到需要进行维修的次数;o开断电流加权值)))间接监测断路器触头的电磨损,预测其剩余电寿命; d1通信智能脱扣器与配电自动化系统的主控计算机(上位机)进行通信,一方面,上传电参数测量值、断路器工作状态(断开还是闭合)、故障信号、断路器自诊断信息等;另一方面,上位机可对断路器进行遥控(断路器分、合闸)、遥测、遥调(调整保护整定值)、遥信的/四遥0功能。目前,世界上各大开关电器制造商均推出了智能型低压断路器(装有智能脱扣器的断路器),如ABB公司的F 系列,施耐德公司的M系列,西门子公司的3W N 系列和3VF系列,三菱公司的AE系列等,这些产品均在国内有所应用。国内一些电器厂家也推出 ) 8 ) 机床电器2004.3研究#开发)))低压断路器智能脱扣器的设计与实现
脱扣器 定义：与断路器机械上相连的（或组成整体的），用以释放保持机构并使断路器自动断开的装置。（GB 10963.1-2005/IEC 60898-1:2002）一般说来，传统的双金属片机械式或电子电磁式脱扣器与脱扣机械部分组成整体，目前智能脱扣器则不包含机械脱扣部分，仅指控制板（即可理解为断路器的内置“控制器”）。 脱扣器是配漏电保护器的，作用是当线路有漏电或人身触电时通过零序电流互感 脱扣器 器的电流的矢量和不等于零，互感器二次线圈的二侧产生电压，并经集成电路放大，当达到整定值时，通过漏电脱扣器在0.1秒内切断电源，从而起到触电和漏电保护作用。 脱扣器具有过载、断路、漏电、欠压、过压、不平衡、欠频、过频、逆功率、相序等保护功能；还具有负载监控、实时值测量、需量测量、谐波测量、测量表设置、维护、通信、DI/DO、区域选择性联锁、试验联锁、LCD界面显示等等功能。 编辑本段脱扣器的分类 电磁脱扣器只提供磁保护，也就是短路保护，其实际上是一个磁回力，当电
电磁脱扣器 流足够大时产生的磁场力克服反力弹簧吸合衔铁打击牵引杆从而带动机构动作切断电路。 热磁脱扣器提供磁保护和热保护，热保护也就是过载保护。热保护：电流经过脱扣器时热元件发热（直热式电流直接过双金属片），双金属片受热变形，当变形至一定程度时，打击牵引杆从而带动机构动作切断电路。一般来说，电路中都用热磁脱扣器来提供短路和过载保护，只有一些特殊场合用电磁脱扣器提供短路保护，而由其它元件（如热继电器）来提供过载保护。 电子脱扣器可以有以上所有功能，并可以方便地进行整定。电子脱扣器就是用电子元件构成的电路，检测主电路电流，放大、推动脱扣机构。 编辑本段三种脱扣器各自的优缺点 电磁脱扣器的缺点是只能提供短路保护，其优点就是成本低，寿命长，受环境影响小。 热磁脱扣器的缺点是只能提供二段保护；动作值误差比较大，不可以调节（现在所谓的新一代断路器可以机械调节，但调节幅度很小，且误差相当大）；受环境影响较大。其优点就是成本低，性能稳定，可靠性相对较高，不受电压波动影响，寿命长，有些型号可以倒进线。 电子脱扣器的优点是其可以提供三段甚至四段保护；灵敏度高，动作值比较精确，而且可以调节；加装通讯模块后还可以与上位机连接，进行远程控制；基本不受环境温度影响。其它缺点就是成本过高，而且国货可靠性不高，还有一般不可以倒进线。 目录
四人智力抢答器课程设计 报告 Prepared on 22 November 2020
数字电子技术课程设计报告 设计课题: 四人智力竞赛抢答器 学院: 专业: 电子信息工程 班级: 2010级电信(1)班 姓名: 学号: 日期 2012年 12月9日——2012年12月23日指导教师:
摘要 在各种智力竞赛场合，抢答器是必不可少的最公正的用具。 通过本学年的《数字电路技术》的学习我们知道了它的原理其实是比较简单的，主要就是通过四D触发器74LS175为中心构成编码锁存系统控制选手的抢答情况，再通过逻辑电路将输入开关、脉冲及输出LED灯、数码管和扬声器连接起来即可。电路由主体电路和扩展电路两部分组成，主体电路主要由74LS175，即4D触发器来构成抢答锁存器，由主持人来控制74LS175的清零端。当清零端为高电平“1”时，选手开始抢答，最先按键的选手相应的LED发光二极管发光，并且扬声器发出声音，同时，由4个Q及门电路组成的锁存电路来控制其他选手再按键时不再起作用。扩展电路主要包括秒脉冲发生电路和定时电路，并且在设计中加入了报警电路，以提示选手和观众。 经Proteus仿真软件验证抢答器原理图无误，可实现设计所要求功能。 关键词：四人智力竞赛抢答器、74LS175、脉冲、锁存器 目录 1 设计任务及要求 (1) 2 比较和选定设计的系统方案、画出系统框图 (1) 方案比较 (1) 系统框图 (3)
3单元电路设计、参数计算和器件选择 (3) 抢答电路设 (3) 定时电路设计 (6) 报警电路设计 (9) 4完整的电路图及电路的工作原理 (10) 完整电路图 (10) 工作原理..............................................................................11 5经验体会. (12) 参考文献 (12) 附录A：系统电路原理图 (13) 附录B：元器件清单 (14)
智能脱扣器（电子型过流脱扣器）简介 智能脱扣器主要功能简而言之是过流保护（短路、过载保护），是用电子元件来完成传统断路器上双金属片的过载保护和磁轭与衔铁组成的短路保护。 传统的过流脱扣器（由双金属片受热变曲和短路时大电流产生的电磁力使断路脱扣）简称为热动电磁型过电流脱扣器。 智能脱扣器（由电流采样互感器，对流过断路器的采样，经过单片机进行处理和判断，由脱扣线圈执行脱扣，简称为电子型过流脱扣器，无论电子型还是热动电磁型，脱扣器应能满足GB14048.2-2001有关要求，并且对电子型有附加要求（见GB14048.2-2001附录F）。 主要是： 1．抗扰度试验（EMC电磁兼容性）。 2．干热试验。 3．温热试验。 4．热冲击试验。 5．射频发射验证。 电子型要完成传统热动电磁式的过流保护功能并不困难，而要防止电子型在各干扰情况下不出现误动作和拒动作现象是应特别注意的问题。另外还有一个要注要的问题，就是在大电流短路时，其脱扣速度是越快越好，脱扣速度的快慢将直接影响到断路器的分断能力。 电子型的工作原理： 通过电流采样互感器把通过断路器电流作为信号和工作电源取出（1、作为电流大小信号。2、作为电子元件的工作电源。3作为脱扣线圈的工作电源）。 单片机对采样信号进行判别（大小、及是否干扰信号等）。并作为相应的信号输出或执行脱扣。 例：1．负载电流的指示 2．预报警的指示 3．过电流的指示等 单片机也接受人们对过流保护动作特性曲线的设定，简单地说就是多大的电流对应多长的时间跳闸。通过旋动电子组件板上的6个电位器来完成。 例： 1.电流设置值Ir 2.长时延迟动作时间T L 3.短时延迟脱扣电流Is 4.短时延迟动作时间Ts 5.瞬时动作电流I I 6.预报警电流Ip 当单片机判定条件满足时触发可控硅，使脱扣线圈得电。从而使断路器跳闸。 下面对电子型脱扣器的旋钮及接口等作简要说明，以800型断路器为例。 70% 负载电流指示发光二极管 当流过断路器的电流≥Ir（A）×70%时（Ir：电流设定值）其发光二极管开始发光（发绿色光）。 例：Ir（A）旋钮指向400档 那么当流过断路器的电≥400A×70%（即≥280A）时，其发光二极管开始发绿色光。
学年论文 （课程论文、课程设计） 题目：四路智力竞赛抢答器 作者：戎飞 所在学院：信息科学与工程学院 专业年级：电信 09-1 指导教师：王建英 职称：讲师2011 年 06 月 24 日
四路智力抢答器 摘要 抢答器很广泛的用于电视台、商业机构及学校，为竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程上丰富了人们的业余生活。本文介绍一种数字式抢答器，能使四个队同时参加抢答,赛场中设有1个裁判台，4个参赛台，分别为A号、B 号、C号、D号参赛台.抢答操作方便，在很多的场所都可以使用，并且给人的视觉效果非常好。 数字抢答器由抢答电路,定时电路,报警电路,时序电路组成。优先编码电路,锁存器,译码电路将参赛选手的输入信号在显示器上输，通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能,用控制电路和报警电路实现报警功能。以上几部分组成主体电路，从而构成数字抢答器。 关键字抢答电路定时电路报警电路 DXP Multisim 引言 当今的社会竞争日益激烈，选拔人才，评选优胜，知识竞赛之类的活动愈加频繁，智力竞赛是一种生动活泼的教育方式，通过抢答和必答两种答题方式能引起参赛者和观众的极大兴趣，并且能在极短的时间内，使人们迅速增加一些科学知识和生活常识。那么也就必然离不开抢答器，而现在的抢答器朝着数字化，智能化的方向发展，这就必然提高了抢答器的成本。鉴于现在小规模的知识竞赛越来越多，操作简单，经济实用的小型抢答器必将大有市场本文设计
的抢答器，电路简单，成本较低，操作方便，灵敏可靠，具有较高的推广价 值。 而在竞赛中往往分为几组参加，这时针对主持人提出的问题，各组一般要 进行必答和抢答，对必答一般有时间限制，到时有声响提示；对于抢答，要判 定哪组先按键，为了公正，这就要有一种逻辑电路抢答器作为裁判员。抢答器 在竞赛中有很大用处,它能准确、公正、直观地判断出第1抢答者。通过抢答器 的指示灯显示、数码显示和警示蜂鸣等手段指示出第1抢答者。 正文 一、设计内容及要求 1、设计内容 设计一台供4名选手参加比赛的数字抢答器。 2、设计要求 （1）抢答器同时供4名选手比赛，分别用4个按钮S0 ～ S3表示。 （2）设置一个复位和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。 （3）抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 （4）抢答器具有定时抢答功能。当主持人启动“开始”键后，定时器进行倒计时，同时扬声器发出短暂的声响。 （5）参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。 （6）如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示0。
课程设计 课程名称_数字电子技术课程设计 题目名称四人智力竞赛抢答器 学生学院 专业班级 学号 学生__ _________ 指导教师 四人智力竞赛抢答器课程设计报告 一、设计题目 题目：四人智力竞赛抢答器 二、设计任务和要求 1）设计任务 设计一台可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。用数字显示抢答倒计时间，由“9”倒计到“0”时，无人抢答，蜂鸣器连续响1秒。选手抢答时，数码显示选手组号，同时蜂鸣器响1秒，倒计时停止。 2）设计要求
(1)4名选手编号为：1，2，3，4。各有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别为1，2，3，4。 (2)给主持人设置一个控制按钮，用来控制系统清零（抢答显示数码管灭灯）和抢答的开始。 (3)抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，该选手编号立即锁存，并在抢答显示器上显示该编号，同时扬声器给出音响提示，封锁输入编码电路，禁止其他选手抢答。抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。 (4)抢答器具有定时（9秒）抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，定时器开始倒计时，定时显示器显示倒计时间，若无人抢答，倒计时结束时，扬声器响，音响持续1秒。参赛选手在设定时间（9秒）抢答有效，抢答成功，扬声器响，音响持续1秒，同时定时器停止倒计时，抢答显示器上显示选手的编号，定时显示器上显示剩余抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。 (5)如果抢答定时已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。系统扬声器报警（音响持续1秒），并封锁输入编码电路，禁止选手超时后抢答，时间显示器显示0。 (6)可用石英晶体振荡器或者555定时器产生频率为1H z的脉冲信号，作为定时计数器的CP信号。 三、原理电路和程序设计 1．数字抢答器总体方框图 如下图所示为总体方框图。电路主要由脉冲产生电路、锁存电路、编码及显示电路、倒计时电路和音响产生电路组成。当有选手抢答时，优先判断，编号锁存，阻止其他选手抢答，然后编码，再将数字显示在显示器上同时产生音响。接通电源后，主持人将开关拨到"清除"状态，抢答器处于禁止状态，而当主持人将开关置“开始”状态，即当主持人宣布开始抢答时，倒计时电路启动由9计到0，选手在定时时间抢答，如有选手抢答，倒计时停止。当一轮抢答之后，定时器停止、禁止二次抢答、定时器显示零。如果再次抢答必须由主持人再次操作"清除"和"开始"状态开关。 主持人
第11卷第2期2011年6月 南京工业职业技术学院学报Jour nal o fNan ji n g Institute o f I ndustry Techno logy V o.l 11,N o .2J un .,2011 收稿日期:2011 04 14 基金项目:江苏智能传感器网络工程技术研究开发中心开放基金项目(编 号:ZK10 04 02 作者简介:戴娟(1966 ,女,江苏丹阳人,南京工业职业技术学院副教授,高级工程师;倪瑛(1979 ,女,江苏丹徒人,南京工业职业技术学院 讲师。 智能传感器物联网综合实训平台的设计 戴娟,倪瑛
(南京工业职业技术学院电气与电子工程学院,江苏南京 210046 摘要:提出了智能传感器物联网综合实训平台的设计方案。此方案的硬件结构是以先进的ARM 9系列的S3C2440为控制核心,通过增加外围模块来实现的。此综合实训平台解决了高职院校物联网专业实验、实训对象缺乏的问题, 弥补了相关操作及仪器设备的空缺。 关键词:智能传感器;物联网;综合实训平台;ARM 9 中图分类号:G642.44 文献标识码:A 文章编号:1671 4644(201102 0064 03 引言 物联网[1]是通过信息传感设备,按约定的协议实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络,其主要特征是通过射频识别、传感器等方式获取物理世界的各种信息,结合互联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互,采用智能计算技术对信息进行分析处理,从而提高对物质世界的感知能力,实现智能化的决策和控制。在今年下半年,全国共22所高职院校将招收物联网专业的学生。高职院校的人才培养目标,一直是以就业为导向,培养高技能应用型人才。物联网本身是应用性很强的学科,仅仅传授基本概念和基础知识是不够的,要从实验和应用入手,切实培养出符合企业和社会需求的物联网实用人才。因此在高职院校物联网专业的课程体系中,每一学期都安排相应的综合实训课程或课程设计环节。综合实训的目的就是将学生学习的专业知识融合到实际的项目中,通过实训项目的实施,使学生进一步巩固专业知识,从而掌握专业的工作技能。在高职院校,正是通过综合实训来培养学生的综合素质,其中就包括工作技能的培养,因此综合实训的重要性不言而喻。传感网络作为物联网的重要组成也受到了越来越多的关注。传感网络是一种全新网络技术,它综合了传感器、通讯以及微机电等技术,可以预见,在不久的将来,传感网络将给我们的生活方式带来革命性的变化。 1 平台设计的基本原理
湖南工程学院 毕业设计说明书题目：低压断路器智能脱扣器的设计 专业班级： 学生姓名：学号： 完成日期： 2012年6月10号 指导教师：黄绍平 评阅教师：谢卫才 2012年6月10号
湖南工程学院 (论文) 诚信承诺书 本人慎重承诺和声明：所撰写的《低压断路器智能脱扣器的设计》是在指导老师的指导下自主完成，文中所有引文或引用数据、图表均已注解说明来源，本人愿意为由此引起的后果承担责任。 设计(论文)的研究成果归属学校所有。 学生(签名) 年月日
湖南工程学院应用技术学院 毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目：低压断路器智能脱扣器的设计 姓名专业电气工程及其自动化班级学号 指导老师黄绍平职称教授教研室主任林友杰 一、基本任务及要求： 本课题要求设计一个以单片机作控制器的低压断路器智能脱扣器，要求具有过载、短路、欠电压、过电压、三相不平衡、接地保护、负荷监控、电气量测量、通信（RS-485）等功能，采用LCD 显示。在规定时间内，完成以下工作： 1．整体方案的确定； 2．硬件系统设计； 3．程序设计与仿真调试； 4．提交毕业设计论文。 二、进度安排及完成时间： （1）2月27日至3月11日：查阅资料，熟悉课题；撰写文献综述和开题报告 （2）3月12日至3月25日：整体方案的确定 （3）3月26日至4月8日：毕业实习.撰写实习报告。 （4）4月9日至4月29日：硬件系统设计 （5）4月30日至5月21日：程序设计与软件仿真调试 （6）5月22日至6月10日：撰写毕业设计论文。 （7）6月11日至6月16日:毕业设计答辩
目录 摘要...................................................................... I Abstract ................................................................. II 第1章绪论 (1) 1.1脱扣器概述 (1) 1.2 课题研究目的及意义 (1) 1.3 课题内容概述 (2) 1.3.1 硬件电路设计 (2) 1.3.2 软件设计 (2) 第2章智能脱扣器硬件设计 (3) 2.1 硬件总体方案 (3) 2.2单片机的选用 (4) 2.3 模拟信号检测单元 (5) 2.4 单元电路设计 (7) 2.4.1 真有效值转换电路 (7) 2.4.2 过载保护 (9) 2.4.3 短路保护 (12) 2.4.4 模拟脱扣电路 (14) 2.4.5 脱扣输出电路 (16) 2.5 负载监控 (17) 2.6 自诊断和监察 (18) 2.7 电源选择 (18) 2.8 通信接口 (18) 2.8.1 RS-485 通信接口电路 (19) 2.9 硬件抗干扰设计 (20) 2.9.1 抗干扰设计 (21) 2.9.2 RS-485抗干扰措施 (23) 第3章软件设计 (24) 3.1 软件系统的总体设计 (24) 3.2 初始化子程序 (25)
南通大学 传感器与检测课程设计报告书 学院：电气工程学院 班级：自143 姓名：钟明蕊 学号：1412011064
目录 1设计目的及要求 (1) 2总体设计方案 (2) 2.1智能家居——温度检测 2.1.1测温器件DS18B20的简介 (2) 2.1.2显示器件介绍 (3) 2.1.3硬件设计电路 (4) 2.1.4软件设计电路 (5) 2.2智能家居——气体泄漏/火灾检测 2.2.1 MQ-2/MQ-7气体传感器 (7) 2.2.2 A/D转换电路 (8) 2.2.3硬件设计电路 (8) 2.2.4软件设计电路 (9) 2.3 智能家居——外人闯入 2.3.1干簧管简介 (10) 2.3.2干簧管电路 (11) 2.3.3硬件设计电路 (11) 2.3.4软件设计电路 (12) 3各模块与TC35之间的通讯 (12) 4 TC35 GSM模块 (14) 参考文献 (15)
智能家居监控系统设计 1、设计目的及要求 1.1设计背景： 智能家居以住宅为平台，将建筑、网络通信、信息家电、管理融为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的家居环境。智能家居是一个多功能的系统，包括家庭内部的安全防范、家居布线系统、家电控制、远程的视频监控系统等。家居智能化设计包括传感器的检测，信号的传递，结果处理等。但现在仍未普及，而且目前智能家居的国际标准未成热，因此智能家居监控系统仍然存在广阔的发展空间。 1.2设计目的： 利用所学的传感器与检测技术知识，实现家居温度、煤气泄漏、外人闯入、火灾（烟雾）的检测（以上检测项目必做。在此基础上增加检测项目并具有可行性，加分。除环境监测项目外，也可增加人体信号检测等。）。各检测节点可通过无线方式连接到主机，检测到危险信号后，主机可采用声光报警或远程报警。 1.3设计要求： （1）用Protel画出设计原理图； （2）采用Quaters II、Maxplus II、multisim（EWB）、pspice、Proteus中的一种或几种软件，完成系统电路图部分或全部仿真，在设计说明书 中体现仿真结果； （3）写设计说明书；
内蒙古师范大学计算机与信息工程学院《数字电路》课程设计报告
智力竞赛抢答器逻辑电路设计 计算机与信息工程学院2009级2009******* 指导教师戚桂美讲师 摘要设计一个可以容纳4名选手或4个代表队比赛的抢答器。设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并将优先抢答选手的编号保持到显示器上，直到主持人将系统清除为止。 关键字抢答器电路图74LS74 1引言 智力竞赛是一种生动活泼的教育形式和方法，通过抢答和必答两种方式能引起参赛者和观众的极大兴趣，并且能在极短的时间内，使人们增加些科学知识和生活常识。 在进行智力竞赛抢答时，各参赛者考虑好后都想抢先答题。如果没有合适的设备，有时难以分清它们的先后，是主持人感到为难。为了使比赛能顺利进行，需要有一个能判断抢答先后的设备，来做一个公正的裁判员。称之为智力竞赛抢答器。 2设计任务及主要技术指标和要求 2.1 主要的设计指标和要求 主持人没有宣布抢答开始时，抢答不起作用；在主持人宣布抢答开始后，可以进行抢答。它的任务是从若干名参与者中确定出最先的抢答者，立即将其编号锁存，并在LED数码管上显示选手的编号，同时用声和光提示。此外，封锁输入电路，禁止其他选手抢答，优先抢答选选手的编号一直保存到主持人将系统清零为止。为此我们小组决定就这次机会设计一个低成本但又能满足需要的四路智力竞赛抢答器。
2.2 设计任务和要求 (1) 设计一个可以容纳4名选手或4个代表队比赛的抢答器。 (2)设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。 (3) 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并将优先抢答选手的编号保持到显示器上，直到主持人将系统清除为止。 3工作原理 接通电源后： 主持人的开关拨到“清除”状态，此时抢答器处于禁止状态，编号显示器处于“0”；主持人将开关设置为“开始”状态，并宣布“开始抢答”，此时抢答器开始工作。 当参加智力竞赛的选手摁下手中的抢答器时，蜂鸣器和LED数码管会用声和光提示，并显示该小组的编号。 只有最先抢答者的编号才能被锁存，并在LED数码管上显示选手的编号，同时用声和光提示。 由以上两个条件可以想到： 用D触发器来实现，D触发器是一个输出跟输入一样的触发器。 将主持人的开关和D触发器的清零端相连。 D触发器是一个在CP脉冲上升沿时反转的触发器。所以只要有一个抢答器输出为1时，就让所有抢答器的脉冲没有上升沿，这样就轻而易举的让其他小组的抢答无效了。 蜂鸣器和LED数码管的提示延续到主持人清零为止，不能在变。 当一轮抢答结束后，主持人将其清零，准备下一轮抢答。