《電子技術(shù)課程設(shè)計》單片機監(jiān)測交流電壓報警系統(tǒng)設(shè)計

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1、電子技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書 1課程設(shè)計的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： 基于單片機交流電壓檢測報警。 1.1 技術(shù)要求與工作要求 a、可以對民用電壓進行檢測的 b、超出設(shè)定電壓范圍會自動報警 c、報警采用聲光兩種方式 d、利用仿真軟件對硬件電路仿真； e、檢測邊界：交流電壓 190.3 伏 至 240.4 伏 2對課程設(shè)計成果的要求包括圖表（或?qū)嵨铮┑扔布螅?設(shè)計電路，編寫程序，安裝調(diào)試或仿真，分析實驗結(jié)果，并寫出設(shè)計說明書,語言 流暢簡潔，文字不得少于 5000 字。要求圖紙布局合理，符合工程要求，使用 proteus 軟件繪出原理圖,器件的選擇要有計算依據(jù)。 3主要參考

2、文獻： 1 李朝青.單片微機原理及應(yīng)用技術(shù).南開大學(xué)出版社 ,1998,1 2 何立民.單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.北京航天航空大學(xué)出版社 ,1999 3 張洪潤等.單片機應(yīng)用技術(shù)教程.清華大學(xué)出版社 ,1997 4 張毅剛等.MCS- 51 單片機應(yīng)用設(shè)計.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 ,1997 5 王長胤等.單片單板機原理與應(yīng)用.武漢大學(xué)出版社 ,1993 6 何立民.單片機高級教程.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計（論文）說明書 第 1 頁 共 26 頁 7 何立民.I 2C 總線應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004 8 潘琢金等.C8051F高速 S

3、OC 單片機原理及應(yīng)用.北京:北京航空航天大學(xué)出版社， 2002 9 李群芳等.單片微機計算機與接口技術(shù).北京:電子工業(yè)出版社，2001 4課程設(shè)計工作進度計劃： 序號 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容 1 2010.12.15 布置任務(wù)，教師講解設(shè)計方法及要求 2 2010.12.16-2011.12.20 學(xué)生查找閱讀資料，初定方案,小組會議討論并確定方 案 3 2010.12.21-2010.12.27 硬件電路設(shè)計及程序編寫 4 2010.12.28-2010.12.30 仿真、實驗并寫說明書，小組討論 5 2010.12.31 答辯 主指導(dǎo)教師 肖金鳳老師 日期： 2010 年 12

4、月 13 日 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計（論文）說明書 第 2 頁 共 26 頁 前 言 本次單片機課程設(shè)計，我所選的題目是關(guān)于民用電壓異常報警的。具有一 定的實用功能，且生產(chǎn)方便。該報警系統(tǒng)對交流電路進行實時的采樣 ,一旦電 壓高于或低于設(shè)定的正常閾值 ,系統(tǒng)就會觸發(fā)報警動作 ,提醒人們做出相應(yīng)措 施。系統(tǒng)在設(shè)計上采用了 AT89C51 單片機作為控制器 ,采用了 TI 公司的新產(chǎn) 品串行口 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 TLC1543 作為接口芯片。使系統(tǒng)具有體積小 ,功能強 , 功耗小 ,設(shè)計電路簡單易于調(diào)試等特點。 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計（論文）說明書 第 3 頁 共 26 頁 摘 要: 本文是單

5、片機的一個設(shè)計性實驗 ,以 AT89C51 作為核心控制元件，是一個 用于監(jiān)測民用 220V 交流電壓的系統(tǒng),該系統(tǒng)能實時采樣并對交流電壓正常 ,如 果所測量的電壓偏高 ,或偏低做出相應(yīng)的燈光顯示和聲音報警。 關(guān)鍵詞:單片機;交流電壓監(jiān)測;程序;報警 Abstract this article is a single chip design experiment, with AT89C51 as the core control device, is a for monitoring civil 220V ac voltage of the system, the system can rea

6、l-time sampling and ac voltage normal, if the measurement of voltage on the high side, or low make corresponding light display and alarm. Keywords: SCM, Ac voltage monitoring; Program; alarm 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計（論文）說明書 第 4 頁 共 26 頁 1、系統(tǒng)的硬件電路 .6 1.1、電源電路 .6 1.2、模擬量輸入電路 .6 1.2.1、上拉 電阻 .7 1.4、單片機處理電路 .10 1.4.1

7、、at89c51 簡介 .10 1.4.2、復(fù)位電路 .12 1.5、軟件環(huán)境 .13 1.6、報警電路 .15 2、交直流電壓對照表 .16 3、軟件設(shè)計 .16 3.1、TLC1543 進行采樣、A/D 轉(zhuǎn)換的程序 .17 3.2、制報警器的程序 .20 3.4、總的程序 .22 4、結(jié)束語 .25 參考文件： .26 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計（論文）說明書 第 5 頁 共 26 頁 1、系統(tǒng)的硬件電路 系統(tǒng)分為 5 個部分:電源電路(電路略) 、模擬量輸入電路、A/D 轉(zhuǎn)換電路、 單片機處理電路和報警電路。各電路功能如下: 1.1、電源電路 將民用交流電壓轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)器件正常工作的電壓 ,

8、為 TLC1543、AT89C51 和報 警電路等提供工作電源。該電路采用了變壓器、二極管等器件構(gòu)成穩(wěn)壓電源 , 穩(wěn)壓性能良好 ,約為 +5V。 1.2、模擬量輸入電路 因為民用交流電壓的范圍遠遠大于 A/D 轉(zhuǎn)換芯片所能接受的范圍 ,實驗表明 , 該電路的功能主要是把民用交流電壓經(jīng)過降壓、整流濾波和調(diào)壓等步驟得到低 值的直流模擬量 ,供給 A/D 轉(zhuǎn)換芯片采樣。技術(shù)難點就是要能使交流電壓與直 流電壓成線性關(guān)系。電路采用 形濾波電路。 圖 1.1 濾波電路 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計（論文）說明書 第 6 頁 共 26 頁 1.2.1、上拉電阻 1、當 TTL 電路驅(qū)動 COMS 電路時，如果

9、TTL 電路輸出的高電平低于 COMS 電路的 最低高電平（一般為 3.5V） ，這時就需要在 TTL 的輸出端接上拉電阻，以提高 輸出高電平的值。 2、OC 門電路必須加上拉電阻，才能使用。 3、為加大輸出引腳的驅(qū)動能力，有的單片機管腳上也常使用上拉電阻。 4、在 COMS 芯片上，為了防止靜電造成損壞，不用的管腳不能懸空，一般接上 拉電阻產(chǎn)生降低輸入阻抗，提供泄荷通路。 5、芯片的管腳加上拉電阻來提高輸出電平，從而提高芯片輸入信號的噪聲容限 增強抗干擾能力。 6、提高總線的抗電磁干擾能力。管腳懸空就比較容易接受外界的電磁干擾。 7、長線傳輸中電阻不匹配容易引起反射波干擾，加上下拉電阻是電阻

10、匹配，有 效的抑制反射波干擾。 上拉電阻阻值的選擇原則包括: 1、從節(jié)約功耗及芯片的灌電流能力考慮應(yīng)當足夠大；電阻大，電流小。 2、從確保足夠的驅(qū)動電流考慮應(yīng)當足夠小；電阻小，電流大。 3、對于高速電路，過大的上拉電阻可能邊沿變平緩。綜合考慮以上三點,通常 在 1k 到 10k 之間選取。對下拉電阻也有類似道理在數(shù)字電路中不用的輸入腳都 要接固定電平，通過 1k 電阻接高電平或接地。 1. 電阻作用：接電組就是為了防止輸入端懸空減弱外部電流對芯片產(chǎn)生的干擾 保護 cmos 內(nèi)的保護二極管,一般電流不大于 10mA 上拉和下拉、限流改變電平 的電位，常用在 TTL-CMOS 匹配 2. 在引腳懸

11、空時有確定的狀態(tài) 3.增加高電平輸出時的驅(qū)動能力。 4、為 OC 門提供電流 i.那要看輸出口驅(qū)動的是什么器件，如果該器件需要高電壓的話，而輸出口的 輸出電壓又不夠，就需要加上拉電阻。 ii.如果有上拉電阻那它的端口在默認值為高電平你要控制它必須用低電平才能 控制如三態(tài)門電路三極管的集電極，或二極管正極去控制把上拉電阻的電流拉 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計（論文）說明書 第 7 頁 共 26 頁 下來成為低電平。反之， iii.尤其用在接口電路中,為了得到確定的電平,一般采用這種方法,以保證正確 的電路狀態(tài),以免發(fā)生意外,比如,在電機控 制中,逆變橋上下橋臂不能直通,如果它們都用同一個單片機來驅(qū)動

12、,必須設(shè)置初 始狀態(tài).防止直通! 2、定義： l 上拉就是將不確定的信號通過一個電阻嵌位在高電平！電阻同時起限流作用！ 下拉同理！ i.上拉是對器件注入電流，下拉是輸出電流 ii.弱強只是上拉電阻的阻值不同，沒有什么嚴格區(qū)分 iii.對于非集電極（或漏極）開路輸出型電路（如普通門電路）提升電流和電 壓的能力是有限的，上拉電阻的功能主要是為集電極開路輸出型電路輸出電流 通道。 1.3、A/D 轉(zhuǎn)換電路 對“模擬量輸入電路”中提供的直流模擬量進行采用 ,完成從模擬到數(shù)字 (A/D)的轉(zhuǎn)換功能 ,并把所得的結(jié)果提供給 CPU ,為 CPU 作出后續(xù)處理提供依 據(jù)。 TLC1543 特性簡介 TLC1

13、543 是由 TI 公司開發(fā)的開關(guān)電容式 AD 轉(zhuǎn)換器，該芯片具有如下的一 些特點： 10 位精度、11 通道、三種內(nèi)建的自測模式、提供 EOC（轉(zhuǎn)換完成）信號等。 該芯片與單片機的接口采用串行接口方式，引線很少，與單片機連接簡單。 圖 1 是 TLC1543 的引腳示意圖，其中 A0A10 是 11 路輸入，Vcc 和 GND 分 別是電源引腳，REF+和 REF-分別是參考電源的正負引腳，使用時一般將 REF-接 到系統(tǒng)的地，達到一點接地的要求，以減少干擾。其余的引腳是 TLC1543 與 CPU 的接口，其中 CS 為片選端，如不需選片，可直接接地。I/O Clock 是芯片 的時鐘端，

14、Adress 是地址選擇端，Data Out 是數(shù)據(jù)輸出端，這三根引腳分別接 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計（論文）說明書 第 8 頁 共 26 頁 到 CPU 的三個 I/O 端即可。EOC 用于指示一次 AD 轉(zhuǎn)換已完成，CPU 可以讀取數(shù) 據(jù)，該引腳是低電平有效，根據(jù)需要，該引腳可接入 CPU 的中斷引腳，一旦數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)換完成，向 CPU 提出中斷請求；此外，也可將該引腳接入一個普通的 I/O 引腳，CPU 通過查詢該引腳的狀態(tài)來了解當前的狀態(tài)，甚至該引腳也可以不接， 在 CPU 向 TLC1543 發(fā)出轉(zhuǎn)換命令后，過一段固定的時間去讀取數(shù)據(jù)即可。 圖 1.2 tlc543 外形圖 1.4、單片

15、機處理電路 1.4.1、at89c51 簡介 該電路主要功能是根據(jù) TLC1543 提供的 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果 ,判斷該結(jié)果對應(yīng)的 交流電壓正常與否 ,而分別做出不同的報警信號。在程序設(shè)計中我們根據(jù)實際 調(diào)試 ,選取了兩個邊界值 ,代表著正常工作電壓范圍的兩端 ,當 A/D 轉(zhuǎn)換得到 的數(shù)據(jù)送進 AT89C51 中 ,CPU 將該結(jié)果與邊界值比較 ,CPU 將從而作出不同的 報警動作 ,它與 A/D 系統(tǒng)構(gòu)成了工作的核心。 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）

16、的低電壓，高性能 CMOS8 位 微處理器，俗稱單片機。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造， 與工業(yè)標準的 MCS-51 ? 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計（論文）說明書 第 9 頁 共 26 頁 閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很 多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 1主要特性： 與 MCS-51 兼容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000 寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間：10 年 全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz 三級程序存儲器鎖定 128*8 位內(nèi)部 RAM

17、 32 可編程 I/O 線 兩個 16 位定時器/計數(shù)器 5 個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 2管腳說明 ： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口：P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當 P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲 器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 FIASH 編程時，P0 口作為原碼輸 入口，當 FIASH 進行校驗時，P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P1 口：P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩

18、沖器能接 收輸出 4TTL 門電流。P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時，P1 口作為第八位地址接收。 P2 口：P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可接收， 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計（論文）說明書 第 10 頁 共 26 頁 輸出 4 個 TTL 門電流，當 P2 口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且 作為輸入。并因此作為輸入時，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由 于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)

19、據(jù)存儲器 進行存取時，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉 優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2 口輸出其特殊功能寄存器 的內(nèi)容。P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3 口：P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。當 P3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為 輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 P3.0 RXD（串行輸入口） P

20、3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷 0） P3.3 /INT1（外部中斷 1） P3.4 T0（記時器 0 外部輸入） P3.5 T1（記時器 1 外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高 電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地 位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE 端以不 變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻

21、率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對 外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器 時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計（論文）說明書 第 11 頁 共 26 頁 ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。 如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機 器周期兩次/PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN 信號 將不出現(xiàn)。 /EA/

22、VPP：當/EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H- FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時，/EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當/EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此 引腳也用于施加 12V 編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 1.4.2、復(fù)位電路 計算機在啟動運行時都需要復(fù)位，使中央處理器CPU和系統(tǒng)中的其它部件都 處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。 MCS-51單片機有一個復(fù)位引腳RST，它是史密特觸發(fā)輸入(對于CHMOS

23、單片機， RST引腳的內(nèi)部有一個拉低電阻)，當振蕩器起振后該引腳上出現(xiàn)2個機器周期 (即24個時鐘周期)以上的高電平，使器件復(fù)位，只要RST保持高電平，MCS-51保 持復(fù)位狀態(tài)。此時ALE、PSEN、P0、P1、P2、P3口都 輸出高電平。RST變?yōu)榈碗?平后，退出復(fù)位，CPU從初始狀態(tài)開始工作。 單片機采用的復(fù)位方式是自動復(fù)位方式。對于MOS(STC89C51)單片機只要接 一個電容至V CC即可(見圖3.3)。在加電瞬間，電容通過電阻充電，就在RST端出 現(xiàn)一定時間的高電平，只要高電平時間足夠長，就可以使MCS-51有效的復(fù)位。 RST端在加電時應(yīng)保持的高電平時間包括V CC的上升時間和

24、振蕩器起振的時間， Vss上升時間若為10ms，振蕩器起振的時間和頻率有關(guān)。10MHZ時約為1ms，1MHZ 時約為10ms，所以一般為了可靠的復(fù)位，RST在上電應(yīng)保持20ms以上的高電平。 RC時間常數(shù)越大，上電RST端保持高電平的時間越長。 若復(fù)位電路失效，加電后CPU從一個隨機的狀態(tài)開始工作，系統(tǒng)就不能正常 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計（論文）說明書 第 12 頁 共 26 頁 運轉(zhuǎn)。 圖 1.3 復(fù)位電路 1.5、軟件環(huán)境 Proteus 軟件是英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件（該軟 件中國總代理為廣州風(fēng)標電子技術(shù)有限公司） 。它不僅具有其它

25、EDA 工具軟件的 仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器 件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教 學(xué)的教師、致力于單片機開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus 是世界上著 名的 EDA 工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同 仿真，一鍵切換到 PCB 設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世 界上唯一將電路仿真軟件、PCB 設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平 臺，其處理器模型支持 8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086 和 MS

26、P430 等， 2010 年即將增加 Cortex 和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。 在編譯方面，它也支持 IAR、Keil 和 MPLAB 等多種編譯器。 其功能特點 Proteus 軟件具有其它 EDA 工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能 是： （1）原理布圖 （2）PCB 自動或人工布線 （3）SPICE 電路仿真 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計（論文）說明書 第 13 頁 共 26 頁 革命性的特點 （1）互動的電路仿真 用戶甚至可以實時采用諸如 RAM，ROM，鍵盤，馬達，LED，LCD，AD/DA， 部分 SPI 器件，部分 IIC 器件。 （2）仿真

27、處理器及其外圍電路 可以仿真 51 系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機。還可以直接在基 于原理圖的虛擬原型 上編程，再配合顯示及輸出，能看到運行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配 置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus 建立了完備的電子設(shè)計開發(fā)環(huán)境。 XTAL218XTAL119 ALE301PSN29 RST9 P0./AD039.1/18P0.2/AD237.3/36P0.4/AD435.5/54 P0.6/AD63.7/72 P1.01.2P1.23.34P1.45.56 P1.67.78 P3.0/RXD10.1/TP3.2/IN012./IT13P3.4/014 P3.7

28、/RD17.6/W6.5/T15 P2.7/A1528 P2.0/A821.1/9P2./A023.3/14P2.4/A225.5/136 .6/47 U1 AT89C51 AIN12I23AIN34I45AIN56I67 AIN78I89AIN91I102REF+14 -3 I01 SDO16AR7CS15EOC19LK8U2 TLC1543 X1CRYSTAL C127p C227pR1PULUP R2PULUPR3PULUPR4 PULUP R5PULUPQ1 2N171Q22N171D110BQ015D2 10BQ015 D310BQ015D4 10BQ015 D510BQ015 D6

29、LED7 LEDD8LED LS1 SPEAKER C327p C427pGND C527p RV2 RES-VAR C627pRV1 RES-VAR TR1AN-2PS 圖 1.4 系統(tǒng)的硬件電路 1.6、報警電路 本電路采用聲音和燈光報警。CPU 根據(jù) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果和選取的邊界域值 , 從而判斷出此時對應(yīng)的電壓是正常 ,或偏高 ,或偏低。當正常時 ,使綠燈亮;當 電壓偏高時使紅燈亮 ,同時峰鳴器響;當電壓偏低時使黃燈亮 ,同時蜂鳴器響。 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計（論文）說明書 第 14 頁 共 26 頁 說明:a1 提供報警電路的電源應(yīng)與其它電路的電源分開 ,以免干擾 。b1 數(shù)字信

30、號地和模擬信號地不要串接 ,應(yīng)分別聯(lián)接公共地 ,以防瞬間電流產(chǎn)生干擾。c1 紅燈、綠燈、黃燈(發(fā)光二極管)的導(dǎo)通電阻可能是不同的 ,所以發(fā)光報警電路 上的配阻要根據(jù)實際情況選用。 圖 1.5 報警電路 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計（論文）說明書 第 15 頁 共 26 頁 2、交直流電壓對照表 表 2.1 交直流電壓對照表 3、軟件設(shè)計 軟件 主要完成控制 TLC1543 進行采樣、A/D 轉(zhuǎn)換 ,并從中取得結(jié)果以及 根據(jù)結(jié)果作出相應(yīng)的報警動作。 根據(jù)交直流電壓對照 ,我們選取交流 190.3 伏對應(yīng)的直流 1.705 伏和交流 240.4 伏對應(yīng)的直流 2.182 伏兩組作為正常電壓邊界域值 ,

31、當參考電壓 +5V 時 ,1.705V 和 2.182V 對應(yīng)的 A/D 結(jié)果為 56H 和 6FH,將兩值在程序中設(shè)定為 比較的邊界值。TLC1543 是 10 位精度 ,AT89C51 是 8 位的處理器 ,本系統(tǒng)采用 8 位工作方式 ,轉(zhuǎn)換通道為 A0 ,數(shù)字長度為 8 位 ,MSB 前導(dǎo) ,單極性。報警是 采用位操作指令 ,指示燈電路是從各引腳引出 ,低電平時電路導(dǎo)通 ,點亮 LED; 相反高電平時 ,LED 滅;蜂鳴器電路是高電平導(dǎo)通。其程序流程圖如圖 2。 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計（論文）說明書 第 16 頁 共 26 頁 圖 3.1 程序流程圖 3.1、TLC1543 進行采樣、

32、A/D 轉(zhuǎn)換的程序 #include #include #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char #define D_OUT=P10/輸入電壓信號 #define D_IN=P11 #define _CS=P12 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計（論文）說明書 第 17 頁 共 26 頁 #define CLOCK=P13 uint read1543(uchar port) /從 TLC1543 讀取采樣值,形參 port 是采樣的通道號 uint data ad;uint data i; uchar data al=

33、0,ah=0; CLOCK=0; _CS=0; port=4; for (i=0;i4;i+) /把通道號打入 1543 D_IN=(bit)(portCLOCK=1;CLOCK=0; port=1; for (i=0;i6;i+) /填充 6 個 CLOCK CLOCK=1;CLOCK=0; _CS=1;_nop_();_nop_();_CS=0; /等待 AD 轉(zhuǎn)換 for (i=0;i2;i+) /取 D9,D8 D_OUT=1; 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計（論文）說明書 第 18 頁 共 26 頁 CLOCK=1; ah=1; if (D_OUT) ah|=0 x01; CLOCK=0;

34、 for (i=0;i8;i+) /取 D7-D0 D_OUT=1; CLOCK=1; al=1; if (D_OUT) al|=0 x01; CLOCK=0; _CS=1; ad=(uint)ah;ad=8;ad|=al; /得到 AD 值 return (ad); 3.2、制報警器的程序 #include #include #include 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計（論文）說明書 第 19 頁 共 26 頁 #define uint unsigned int #define uchar unsigned char #define D_OUT =p10 sbit led_1=P14;/數(shù)碼管

35、 1（紅燈）的位選信號 sbit led_2=P15;/數(shù)碼管 2（綠燈）的位選信號 sbit led_3=P16;/數(shù)碼管 3（黃燈）的位選信號 sbit BUZZER=P17;/定義蜂鳴器的控制引腳 void delay(int t) if(p10 x6F) p15=1; else p16=1;p17=1; 3.3、蜂鳴器的程序 #include #include 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計（論文）說明書 第 20 頁 共 26 頁 #include #define uint unsigned int sbit BUZZER=P17;/定義蜂鳴器的控制引腳 void delay(uint v

36、) while(v!=0) v-; main() delay(100); while(1) BUZZER=1;/蜂鳴器關(guān)閉 delay(100); BUZZER=0;/蜂鳴器發(fā)聲 delay(100); 3.4、總的程序 #include #include 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計（論文）說明書 第 21 頁 共 26 頁 #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char #define D_OUT=P10/輸入電壓信號 #define D_IN=P11 #define _CS=P12 #define CLOCK=P1

37、3/脈沖的位選信號 sbit led_1=P14;/數(shù)碼管 1（紅燈）的位選信號 sbit led_2=P15;/數(shù)碼管 2（綠燈）的位選信號 sbit led_3=P16;/數(shù)碼管 3（黃燈）的位選信號 sbit BUZZER=P17;/定義蜂鳴器的控制引腳 uint read1543(uchar port) /從 TLC1543 讀取采樣值,形參 port 是采樣的通道號 uint data ad;uint data i; uchar data al=0,ah=0; CLOCK=0; _CS=0; port=4; for (i=0;i4;i+) /把通道號打入 1543 D_IN=(bit

38、)(portCLOCK=1;CLOCK=0; 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計（論文）說明書 第 22 頁 共 26 頁 port=1; for (i=0;i6;i+) /填充 6 個 CLOCK CLOCK=1;CLOCK=0; _CS=1;_nop_();_nop_();_CS=0; /等待 AD 轉(zhuǎn)換 for (i=0;i2;i+) /取 D9,D8 D_OUT=1; CLOCK=1; ah=1; if (D_OUT) ah|=0 x01; CLOCK=0; for (i=0;i8;i+) /取 D7-D0 D_OUT=1; CLOCK=1; al=1; if (D_OUT) al|=0 x01

39、; CLOCK=0; 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計（論文）說明書 第 23 頁 共 26 頁 _CS=1; ad=(uint)ah;ad=8;ad|=al; /得到 AD 值 return (ad); void delay(int t)/ 控制報警器的程序 if(p10 x6F) p15=1; else p16=1;p17=1; void delay(uint v)/蜂鳴器的程序 while(v!=0) v-; main() 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計（論文）說明書 第 24 頁 共 26 頁 delay(100); while(1) BUZZER=1;/蜂鳴器關(guān)閉 delay(100); BUZZ

40、ER=0;/蜂鳴器發(fā)聲 delay(100); 4、結(jié)束語 本系統(tǒng)在電腦是用 proteus 模擬調(diào)試 ,對不同的輸入能作出正 確的報警動作。采用新產(chǎn)品串行口 TLC1543 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ,其價格 便宜 ,精度高。用 AT89C51 作 CPU ,它自帶內(nèi)部 EPROM,將編好的 程序直接用軟件進行仿真,易于調(diào)試。下一步設(shè)計域值可調(diào) ,增加液 晶顯示 ,使系統(tǒng)更加完善 ,有希望在實驗教學(xué)、科研中推廣應(yīng)用。 感謝在這次設(shè)計中給我?guī)椭耐瑢W(xué)，感謝肖老師對設(shè)計的指導(dǎo)， 本次試驗做的特別漫長，由于中間總有事情打擾每天的進度都不算 多。到現(xiàn)在為止還沒有加上液晶顯示功能。不過也算提高了自己， 夯實了

41、知識。 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計（論文）說明書 第 25 頁 共 26 頁 參考文件： 1 李朝青 1 單片微機原理及應(yīng)用技術(shù) M 1 南開大學(xué)出版社 ,19981 2 何立民 ,單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 M 1 北京航天航空大學(xué)出版社 ,1999 ,254 2561 3 張洪潤 ,等。單片機應(yīng)用技術(shù)教程 M 1 清華大學(xué)出版社 ,1997 ,2282291 4 張毅剛 ,等。MCS- 51 單片機應(yīng)用設(shè)計 M 1 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 ,1997 ,4014041 5 王長胤 ,等。單片單板機原理與應(yīng)用 M 1 武漢大學(xué)出版社 ,1993 ,3851 6 何立民.單片機高級教程.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004 7 何立民.I 2C 總線應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004 8 潘琢金，等.C8051F高速 SOC 單片機原理及應(yīng)用.北京:北京航空航天大 學(xué)出版社，2002 9 李群芳，等.單片微機計算機與接口技術(shù).北京:電子工業(yè)出版社，2001