2022年基于89C51的自动断电保护系统单片机课程设计.docx
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1、精品学习资源单片机系统课 程 设 计成果评定表设计课题 :基于 89C51 地自动断电爱护系统学院名称 :电气工程学院专业班级 :同学姓名 :学号 :指导老师 :设计地点 :设计时间 :指导老师看法:成果:签名:年 月日欢迎下载精品学习资源单片机系统 课 程 设 计课程设计名称:基于 89C51 地自动断电爱护系统专 业 班 级 :学 生 姓 名 :学号 :指 导 教 师 :课程设计地点:课程设计时间:单片机系统课程设计任务书同学姓名专业班级学号题 目课题性质工程设计课题来源选题欢迎下载精品学习资源指导老师欢迎下载精品学习资源主要内容(参数)利用 89C51 设计自动断电爱护系统,实现以下功能
2、:1、实现开机后自动供电;2、内部短路或超载时会自动断开电源;3、利用互感,通过采集电流来掌握继电器地常开,常闭触头.4、采纳警报,声音来提示使用者来处理紧急事故欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源任务要求(进度)第 1-2 天:熟识课程设计任务及要求,查阅技术资料,确定设计方案.第 3-4 天:根据确定地方案设计单元电路.要求画出单元电路图,元件及元件参数挑选要有依据,各单元电路地设计要有具体论述.第 5-6 天:软件设计,编写程序.第 7-8 天:试验室调试 .第 9-10 天:撰写课程设计报告.要求内容完整、图表清楚、文理流畅、格式规范、方案合理、设计正确,篇幅合理.欢迎下载精品学习
3、资源欢迎下载精品学习资源主要参考资料1 张迎新单片微型运算机原理、应用及接口技术(第2 版) M 北京:国防工业出版社, 20042 伟福 LAB6000 系列单片机仿真试验系统使用说明书3 阎石数字电路技术基础(第五版)北京:高等训练出版社,2006欢迎下载精品学习资源审查看法系(教研室)主任签字:年 月日目录一、引言2二、总体方案设计3三、硬件电路设计4欢迎下载精品学习资源3.1 单片机最小系统43.2 电流采样电路和继电器掌握电路63.3 A/D 采样电路73.4 键盘和液晶显示电路83.5 声光报警电路11四、系统软件设计114.1 主程序设计114.2 中断服务程序设计124.3 部
4、分主要子程序设计15五、系统调试17六、总结17参考文献:17附件 A18附件 B19一、引言随着家用电器地增多,人们也越来越关怀用电器地爱护和用电安全地问题.因此自动断电爱护系统,逐步广泛应用于家庭用电器地爱护设施,它能够实现开机后自动复原供电功能.当内部电路短路,用电功率超过设定值时,自动断电爱护系统就会自动断开用电器地供欢迎下载精品学习资源电回路,使用电器停止工作,能够防止用电器进一步地损坏,防止发生一些不必要地缺失.该设计采纳电流互感器,来采样线路上地电流值,然后与用户设定值进行比较,掌握继电器地常闭点地断开与闭合,从而掌握用电器地供电回路地断开与闭合.同时该设计仍供应了声光报警,用户
5、可以准时地处理事故.用户仍可以通过键盘来设置限制电流地大小,同时电流地采样值和设置值都会通过液晶显示器显示出来,以供用户便利地使用和观看.二、总体方案设计根据任务要求和系统设计要求,掌握系统包括以下几个部分:1. 掌握器 .作为系统地核心元件,我们采纳AT89C51 单片机 .2. 电流采样 .通过一个互感器进行电流地采样,将线路上地大电流转换为小电流值进行采样 .通过一个电阻将其转换成电压信号,便利单片机地读取.3. A/D转换.A/D 转换芯片采纳ADC0804 八位模数转化器 .A/D 转换器可以把测得地模拟量转化成数字量输出,可以直接读取.4. 继电器 .当电流超过设定值时,继电器断开
6、,电路回路断开.继电器在电路中起到断电爱护作用,是系统地安全保证.5. 声光报警 .当电流值超过设定值时,进行报警6. 键盘 .通过键盘可以设置限制电流大小.7. 液晶显示器显示 .可以显示设置电流以及实时电流值大小.总体设计结构图如图2-1 所示:数码管显示键盘声光报警单片机最小系统AT89C51电流采集及A/D 转换继电器电源时钟电路图 2-1 总体设计结构图欢迎下载精品学习资源三、硬件电路设计3.1 单片机最小系统微掌握器采纳AT89C51 , AT89C51 是一种带 4K 字节闪耀可编程可擦除只读储备器( FPEROM Falsh Programmableand Erasable R
7、ead OnlyMemory )地低电压、高性能CMOS8 位微处理器 .其主要特性如下:与 MCS-51 兼容4K 字节可编程闪耀储备器寿命: 1000 写/擦循环数据保留时间: 10 年全静态工作: 0Hz-24MHz三级程序储备器锁定128*8 位内部 RAM32 可编程 I/O 线两个 16 位定时器 /计数器5 个中断源可编程串行通道低功耗地闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路其最小系统主要包括复位电路,时钟电路.AT89C51 芯片电路图如图 3-1 所示:欢迎下载精品学习资源DB11DB22DB33DB44DB55DB66DB77DB89P1.0P1.1P1.239D0P0.038
8、D1P0.137D2P0.2欢迎下载精品学习资源P1.3P1.4P1.5P0.336D3P0.435D4P0.534D533D6欢迎下载精品学习资源INT1 13P1.6P1.7 INT1P0.632D7P0.7欢迎下载精品学习资源CSDA12RS15INT0P2.021P2.12223SDASCL 18B20欢迎下载精品学习资源LCDEN 14T1T031EAP2.2P2.3 P2.4 P2.524 FM25 CSUSB26 DIOL A欢迎下载精品学习资源RST9X119X218RD17WR 16RST X1X2RD WRP2.627P2.728RXD10TXD11AL E3029PSEN
9、DULAWEL AP3.0 P3.1 AL E欢迎下载精品学习资源图 3-1 AT89C51 单片机芯片电路图复位电路图如图 3-2 所示:欢迎下载精品学习资源S0VCC310uR1 1R1RS10K欢迎下载精品学习资源图 3-2 复位电路图复位电路与 AT89C51 地拜访外部程序储备器掌握引脚 EA 和复位信号输入引脚 RST 相连 .此电路可以实现上电复位和手动复位,复位电路工作原理如上图所示,采纳5V 供电, +5V 地 VCC 上电时, C3 充电,在 10K 电阻上显现电压,使得单片机复位;几个毫秒后, C3 布满, 10K 电阻上电流降为 0,电压也为 0,使得单片机进入工作状态
10、 .工作期间, 按下 S0, C3 放电,在 10K 电阻上显现电压,使得单片机复位 .S0 松手, C3 又充电,几个毫秒后,单片机进入工作状态 .每次启动都需要重新设置限制电流大小,否就就默认为初始设置 10A. 当微掌握器运行发生错误时,可以对其手动复位,使其重新启动运行,再进行设置限制电流大小 .时钟电路图如图 3-3:欢迎下载精品学习资源X 1C 430 PY 1X 2C 530 P图 3-3 时钟电路图时钟电路接 AT89C51 地 18 和 19 引脚 .X1 接外部晶振和微调电容地一端,在片内它是振荡器倒相放大器地输入;X2 接外部晶振和微调电容地另一端;此电路采纳12M 晶振
11、给单片机供应时钟信号 .本设计时钟电路采纳12M 地晶振 .晶振地作用是给单片机正常工作供应稳固地时钟信号 .单片机地晶振并不是只能用12M ,只要不超过20M 就行,在准许地范畴内,晶振越大,单片机运行越快,仍有用12M地就是好算时间,由于一个机器周期为12 个时钟周期,所以这样用12M 地话,一个时钟周期为1/12us,那么机器周期为1us 即定时器计一次数就是1us 了,电容范畴在 20-40pF 之间,这里连接地是30pF 地电容 .机器周期 =12* 系统时钟周期 .3.2 电流采样电路和继电器掌握电路电流采样电路,电路正常工作时继电器常闭触点闭合接通电流互感器,通过电流互感器按肯定
12、比例采样线路上地电流值大小,通过一个电阻,将电流信号转换为电压信号,便利单片机进行 A/D 转换,继电器掌握电路,当线路上地电流值大于设定电流值时,将P2.4 端口置 1,掌握导通地信号置于高电平,使三极管饱和导通即Q2 形成通路,就继电器常闭点断开,用电器电路回路断开,就用电器停止工作.继电器两端单向并联一个二极管(负极接在VCC 端, 正极接在三极管集电极上),起到吸取电磁线圈断电后产生地反向电动势,爱护三极管.电路图如图 3-4 所示:欢迎下载精品学习资源VCCVCCD1K1DIODE欢迎下载精品学习资源P2.4Q2 NPNT1 TRANS3J112CON2欢迎下载精品学习资源欢迎下载精
13、品学习资源P2.5图 3-4 电流采样转换电路和继电器掌握电路3.3 A/D采样电路R2 500欢迎下载精品学习资源A/D 采样电路采纳集成 A/D 转换器 ADC0804 .ADC0804 是一款 8 位、单通道、低价格 A/D 转换器,主要特点是:模数转换时间大约 100us;便利 TTL 或 CMOS 标准接口; 可以满意差分电压输入;具有参考电压输入端;内含时钟发生器;单电源工作时( 0 5)V 输入电压范畴是 0 5V ;不需要调零 .1. 芯片参数:工作电压: +5V ,即 VCC=+5V .模拟转换电压范畴: 0 +5V ,即 0Vin +5.V辨论率: 8 位,即辨论率为 1/
14、28=1/256 ,转换值介于0 255 之间 .转换时间: 100us( fCK=640KHz时) .转换误差: 1LSB.参考电压: 2.5V ,即 Vref=2.5V . 2.各个引脚名称及作用:Vin ( +)、 Vin ( -):两个模拟信号输入端,可以接收单极性、双极性和差模输入信号.DB0-DB7 :具有三态特性数字信号输出端,输出结果为八位二进制结果. CLKIN :时钟信号输入端 .欢迎下载精品学习资源CLKR: 内部时钟发生器地外接电阻端,与CLK 端协作可由芯片自身产生时钟脉冲,其频率运算方式是: fck=1/1.1RC ) .CS:片选信号输入端,低电平有效.WR :写
15、信号输入端,低电平启动AD 转换.RD:读信号输入端,低电平输出端有效.INTR :转换完毕中断供应端,AD 转换终止后,低电平表示本次转换已完成.VREF/2 :参考电平输入,打算量化单位.VCC :芯片电源 5V 输入 .AGND: 模拟电源地线 .DGND: 数字电源地线 .ADC0804 外围电路如图3-5 所示:VCCRe210kCSD1A RD 2WR3CS RD WRVCCVCC 20INTR5C11ADIN21R15 10k104419967CLK IN CLK OUT REF/2 IN+IN-VCCR131kR12 10k R1410k810AGND DGNDADC0804D
16、B0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB718 DB117 DB216 DB315 DB414 DB513 DB612 DB711 DB8图 3-5 ADC0804 外围电路图 3-5 为 ADC0804 外围电路原理图,其中,VCC=5V ,因此 ADC 转换地参考电压为VCC 地值,即 5V.IN- 接地,而 IN+ 通过插座 ANIN连接滑动变阻器Re2 地输出,因此 IN+ 地电压输入范畴为0V 5V ,正好处于参考电压范畴内.引脚 CS、WR 和 RD 分别连接单片机地12,17 以及 16 脚,而 DB0DB7 连接单片机地P1 脚.3.4 键盘和液晶显示电路液晶
17、显示电路采纳带中文字库地12864 液晶显示器 .带中文字库地128X64 是一种具有 4 位/8 位并行、 2 线或 3 线串行多种接口方式,内部含有国标一级、二级简体中文字库地点阵图形液晶显示模块;其显示辨论率为12864, 内置 8192 个 16*16 点汉字,和128 个16*8 点 ASCII字符 集.利用该模块敏捷地接口方式和简洁、便利地操作指令,可构成全中欢迎下载精品学习资源文人机交互图形界面 .可以显示 84 行 1616 点 阵地汉字 . 也可完成图形显示 .低电压低功耗是其又一显著特点 .由该模块构成地液晶显示方案与同类型地图形点阵液晶 显示模块相比, 不论硬件电路结构或
18、显示程序都要简洁得多,且该模块地价格也略低于相同点阵地图形液晶模块 .12864 液晶具有如下地特性:1 供应 8 位, 4 位并行接口及串行接口可选2 并行接口适配 M6800 时序3 自动电源启动复位功能4 内部自建振荡源6416 位字符显示 RAM (DDRAM最多 16 字符 4 行, LCD 显示范畴 16 2 行) 改为半角输入 2M 位中文字型 ROM ( CGROM ) ,总共供应 8192 个中文字型( 1616 点阵)16K 位半宽字型 ROMHCGROM,总共供应 126 个西文字型( 168 点阵)6416 位字符产生 RAM (CGRAM )1516 位总共 240
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- 2022 基于 89 C51 自动 断电 保护 系统 单片机 课程设计
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