基于STM32单片机的低压智能断路器控制技术

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低压断路器是电网中一种比较重要的配电保护设备,在用电安全和节能减排等理念进入国家战略的背景下,人们对生活和生产用电安全性和节能性的要求越来越高。随着嵌入式系统从科研阶段快速进入到应用阶段,智能断路器的研发不论是硬件还是软件上都有了很好的技术支持。对目前低压智能断路器仍存在的一些问题进行综合分析后,本文提出一种带无线通信功能的低压智能断路器控制系统的设计方案。
  本文的设计方案从目前智能断路器在模拟量抗干扰、系统稳定性及通信可靠性等几个方面存在的问题作为研究对象进行理论分析,并介绍了网络化配置智能断路器的思想。该方案的使用硬件主要包括:STM32F103RCT6微处理器;TFTLCD液晶显示屏;SIM900AGPRS无线通信模块以及一些外围器件。针对各项功能要求进行了模块化编程,主程序在MDK5开发环境中用C语言进行编写,实现液晶屏的数据显示和SIM900A无线模块的通信等一系列功能。本文设计的控制器可以将断路器的各项参数实时显示在液晶屏上,并能够通过串口通信将这些信息传送到上位机服务器。上位机界面友好,能够清楚地查看各种状态参数和报警信息,使现场操作人员可以对历史数据进行参考分析,为进一步检修提供了指导依据。
  与常见的智能控制器不同,本系统有多项优势:首先,选用32位嵌入式单片机作为主控制器,实现了数据处理高速性与经济性相统一,通过模块化编程,将整个复杂的系统分为各个功能模块,提高了系统的快速移植性和调试的方便程度;其次,借助于STM32单片机在浮点数计算方面的巨大优势,设计出了一种数字滤波算法,该方法利用STM32单片机内嵌在MCU内核中的硬件乘法器的优势,使用迭代法对模拟量信号进行数字滤波处理,最大限度的消除固定干扰和偶然出现的各种杂波,可以快速准确判断系统中各变量的实时状态;本设计在通信方面的亮点是在STM32嵌入式系统外围加入了SIM900A无线通信的模块,该模块可以实时将单片机的各种状态信息传递到公网的上位机服务器,便于中央平台对整个网络中智能断路器进行科学的管理和控制。另外,本设计方案也充分考虑了系统稳定性的问题,在程序设计上进行了看门狗监控和芯片硬件监控等一系列软件优化。经过现场多次调试,实现了预先的设计目标。
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