1 导言
关于电网短路和线路毛病检测维护已有不少研讨。市面上的电器短路、过载、超压的维护器功用单一。简单损坏，没用提示功用，不行人性化。但随人们生活水平的不断进步。用电设备也不断添加，发生了肓目用电现象。这给人们形成极大的安全隐患。其间损害性最大的用电毛病有三种：输入电压过高、室内线路严峻过载、用电器短路。本文规划的单片机AT89C5l用电毛病操控体系的意图便是为了避免这三种毛病带来的损害。
2 硬件的组成
单片机用电毛病操控体系的硬件分别是：由降压变压器、2个相瓦串联的感应线圈、升压变JK器、电磁开关、5V稳压电源、超压过流信号获取比较电路、可编程接门扩展芯片8255、HD44780字符液晶显现模块、ISD2650语音芯片。扬声器和电容电阻等元器件组成，体系运用一片805l为操控芯片。操控和提示体系的根本电路如图1所示。
图1 单片机用电毛病操控体系原理图
3 作业原理
3.1获取毛病检测电压
由电磁学理论得，通电导线周嗣有电磁场发生。在供电的电线旁安顿两个串联的电磁感应线圈（形状为矩形）来获取由导线电流改动发生的信号电压。
由文献中得，感应线圈电压计算公式为：
其间，μ0为真空磁导率，W为交流电的角频率，Im为用户总线的最大额外电流（可变值），N感应线圈的总匝数，l为感应线圈的长。d为感应线圈距导线的间隔。a为感应线圈的宽。
3.2 过载毛病维护电路作业原理
为了进步操控效果和削减感应线圈的匝数。则选用升压变压器T1把信号电压升高的办法进行电压提高，设升压变压器T1的变比为10/1。当用电过载时。流过进户前方的电流大大添加，由电磁感应规律得，感应线圈两头的感应电压大大添加，经过对这个感应电压的检测就能判别出当时是否呈现过载现象，设这个信号电压到达V（升压变压器的次级输出为1.5V）时开端报警提示，当信号电压超越0.159V（升压变压器的次级输出为1.59V）时当即跳闸并报警提示。为了使操控体系获取过载操控的取样电压信号。选用如图2所示的电路。
图2 过载毛病信号电压传输原理网
集成电路TA7666原为录音电平LED显现驱动集成电路，内部包括5个电压比较器，1脚为信号电压输入端，3、4、5、6和7脚为信号电压输出端。现在选用集成电路TA7666是为了得到5个不间等级的信号电压值。TA7666内部的电压比较器的基准电压是由8051单片机芯片依据用户线的标准米确认，并经过单片机芯片的8脚（P17）输出给TA7666。当升压变压器输出的电压超越1.5V，整流后得大于V的电压，经R14和R15分压后仍超越lV的电压，经TA7666内部电压比较器比较。3脚由高电变为低电平（低电平为0.3v），所以，二极管VD4导通，由R58和R59分压得约为2V电压加到805l单片机的P22IO口上。假如输出的电压不断变高，则TA7666的4，5，6，7脚顺次由高电平变为低电平。这样在单片机的IO 13：P22，P23，P24，P25，和P26顺次枪测到低电平输入，由8051单片机芯片内部运算辨认从P00～P07脚输出过载信号，由DO～D07脚输入到8255扩展电路内，再由8255内部辨认，从存储器中调出过载字符显现信号，从8255的PA0～PA7脚输出给HD44780的7～14脚，由HD44780字符显现模块显现出过载，不安全的文字。一起8255的PB0-PB7脚也输出过载的信号，由A0一A7脚输入到ISD2560内部，ISD2560从存储器中调出过载，不安全的语音信号，由ISD2560的14，15脚输出，所以，扬声器器接连宣布五句“过载，不安全”的声响。
当过载超越额外5%就开端进行安全提示，分五个等级提示（每个级差为lO%），最高为145%，当过载不是许多，只是语音和文字提示，但没有堵截电源，假如过载十分严峻（如145%，此刻集成电路TA7666的7脚高电平变为低电平。805l单片机的操控脚为高电平，VD2导通，维护仪器不受损坏。电路图中的芯片的IO口P26脚取得低电平输入），由用电维护电路原理图3可见，与门电路U8的输人为低电平，输出也为低电平，操控管Q1导通，电磁开关有电流经过而跳闸。
图3 超压毛病信号传输原理图
当负载短路时，电线电流忽然升得很大，磁感线圈的感应电压也很高，这会焚毁家庭用电毛病提示器。为了避免这种状况发生，仪器上规划有两个保险丝，一起仪器上还规划有两个超压维护电路。短路毛病发生时，TA7666的7脚为低电平，经门电路使维护二极管的操控端为高电平。所以二极管短路导通。确保仪器安全。
负载短路时。电线电流变得很大，使磁感线圈上发生的感应电压升得很高，这时。磁感线圈取得的电压远远大于0.15V，TA7666的3、4、5、6、7脚一起输出低电平，操控进程与前述相同，电磁开关当即堵截电源。确保用电户电器设备的安全。3.3 超压维护电路作业原理
假如降压变压器T2变比为1/50，降压变压器T2的次级绕组两头电JK设定安全值为Ur2=5.5 V。凶此输入用户的相电压也就最高不能大于265V，当干线电压过高时，获取的信号电压超越5.5V。这样申片机用电毛病语音提示器就不只是提示，并且会使电路跳闸堵截电源。
开端安全提示的最低电压为250V，超电压分为四个等级，每个级差相差5V，最高为265V。电压在265V以下都只是进行安全提示。没有跳闸断电。只要在大于或等于265V时才当即跳闸断电并安全提爪。作业原理为：
当干线电压过高时，变压器T2输出的电压超越5V，经整流滤波后加至TA7666。使3脚输出高电平。由PC3输入8255，8255得剑干线电压过高信号。从字符存储器中调出本来存储的电压过高的宁信息。由PA0～PA7输出到HD44780字符液晶显现模块。所以。HD44780字符液晶显现模块开端显现电压过高。不安全的句子。一起，8255也从存储器中调出干线电压过高的语音信息。由PB0.PB7输出送到ISD2650语音芯片，此刻ISD2650语音芯片驱动扬声器宣布5句电压过高。不安全”的报警声响。提示用户留意用电的安全。但这只足提示，不堵截电。当干线电压超越270V时，变压器次级输出为5.6V，这时TA7666的5脚。由本来高电乎变为低电平。这时除字符和语音提示外。一起。或门电路也输出堵截电源的操控信号，由电磁开关堵截干线电流。
当干线电压由220V变为380V时。变压器输出的5V变为8.5V。TA7666的3、4、5、6、7全为低电平。电磁开关当即堵截电源以维护用电设备。别的，因为TA7666的7脚是高电平。VD2的操控脚为高电平，VD2导通，维护仪器不受损坏。电路图中的C1，C2为大电解电容，其效果是当干线被堵截后。因为Cl，C2充有电压。使仪器七的信号保存必定时刻，即推迟效果。
4 主程序规划
主程序规划如图4表明。
图4 主程序流程图
5 定论
依据实验室和几十户装置单片机多功用用电毛病提示器实验可知，经过感应线圈与变压器输出电压来获取超压、过载和短路毛病的检测电压。由TA7666电压比较集成电路把信号电压分为5个等级，运用8051单片机芯片进行电压PID操控，运用HD44780字符液品显现模块和ISD2650语音芯片进行文字与语音提示用电毛病，并能当令主动跳闸，证明单片机多功用用电毛病操控器具有件能安稳、安全、牢靠是珲想的用电维护提示器。能适用于各种低压用电场合。
论文立异点：用8051单片机完成了一个多功用用电毛病操控器，具有字符提示和语音提示功用，改动厂现在漏电维护器和过载维护器功用单一，毛病呈现时没有任何提示等缺陷。
