电力控制课程设计报告文档格式.docx
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位码输入,用并行端口P2低四位产生
3.2选择元器件
首先选择单片机的型号,根据性价比来考虑,我们选择了宏晶公司的芯片STC12C5A60S2,它具有以下的优点:
安全性高,已经加密,其他人无法解密;
价格低,功耗也很低,性价比高;
实现高速读写,可靠很高;
具有极高的抗干扰性和很好的抗静电能力;
芯片含有一个时钟/机器周期,2路PWM,8路高速A/D转换,比8051快8-12倍,擦鞋次数10万次以上,输入/输出口多,采用PDLIP-40封装的有36个I/O口,A/D做按键扫描还可以节省很多的I/O口,增加了掉电检测电路P4.6,可在掉电时及时将数据采取到芯片的EEPROOM上,而正常工作时无需操作EEPROOM。
工作电压5.5—3.3V,工作频率0—35MHz,相当于普通8051
的0—420MHz。
STC12C5A60S2管脚如下图所示:
然后是A/D转换器的选择,A/D转换器选用的是ADC0809,ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。
它是逐次逼近式A/D转换器,可以和单片机直接接口。
ADC0809应用说明:
(1).ADC0809内部带有输出锁存器,可以与STC12C5A60S2单片机直接相连。
(2).初始化时,使ST和OE信号全为低电平。
(3).送要转换的哪一通道的地址到A,B,C端口上。
(4).在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号。
(5).是否转换完毕,我们根据EOC信号来判断。
(6).当EOC变为高电平时,这时给OE为高电平,转换的数据就输出给单片机了。
(7).ALE——地址锁存允许信号,高电平有效。
当此信号有效时,A、B、C三位地址信号被锁存,译码选通对应模拟通道。
在使用时,该信号常和START信号连在一起,以便同时锁存通道地址和启动A/D转换。
(8).START——A/D转换启动信号,正脉冲有效。
加于该端的脉冲的上升沿使逐次逼近寄存器清零,下降沿开始A/D转换。
如正在进行转换时又接到新的启动脉冲,则原来的转换进程被中止,重新从头开始转换。
(9).EOC——转换结束信号,高电平有效。
该信号在A/D转换过程中为低电平,其余时间为高电平。
该信号可作为被CPU查询的状态信号,也可作为对CPU的中断请求信号。
在需要对某个模拟量不断采样、转换的情况下,EOC也可作为启动信号反馈接到START端,但在刚加电时需由外电路第一次启动。
(10).OE——输出允许信号,高电平有效。
当微处理器送出该信号时,ADC0808/0809的输出三态门被打开,使转换结果通过数据总线被读走。
在中断工作方式下,该信号往往是CPU发出的中断请求响应信号。
ADC0809通道选择表
地址码
对应的输入通道
C
B
A
0
1
IN0
IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
第三、显示设计;
在应用系统中,设计要求不同,使用的LED显示器的位数也不同,因此就生产了位数,尺寸,型号不同的LED显示器供选择,在本设计中,选择4位一体的数码型LED显示器,简称“4-LED”。
本系统中前一位显示电压的整数位,即个位,后两位显示电压的小数位。
4-LED显示器引脚如图9所示,是一个共阴极接法的4位LED数码显示管,其中a,b,c,e,f,g为4位LED各段的公共输出端,1、2、3、4分别是每一位的位数选端,dp是小数点引出端,4位一体LED数码显示管的内部结构是由4个单独的LED组成,每个LED的段输出引脚在内部都并联后,引出到器件的外部。
4位LED引脚,逻辑图,如下图所示:
对于这种结构的LED显示器,它的体积和结构都符合设计要求,由于4位LED阴极的各段已经在内部连接在一起,所以必须使用动态扫描方式(将所有数码管的段选线并联在一起,用一个I/O接口控制)显示。
译码方式是指由显示字符转换得到对应的字段码的方式,对于LED数码管显示器,通常的译码方式有硬件译码和软件译码方式两种。
硬件译码是指利用专门的硬件电路来实现显示字符码的转换。
软件译码就是编写软件译码程序,通过译码程序来得到要显示的字符的字段码,译码程序通常为查表程序。
本设计系统中为了简化硬件线路设计,LED译码采用软件编程来实现。
由于本设计采用的是共阴极LED,其对应的字符和字段码如下表所示:
显示字符
1
2
3
4
5
6
7
8
9
共阴极字段码
3FH
06H
5BH
4FH
66H
6DH
7DH
07H
7FH
6FH
最后,是继电器部分;
电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。
只要在线圈两端加上一定的电压,线圈中就会流过一定的电流,从而产生电磁效应,衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯,从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。
当线圈断电后,电磁的吸力也随之消失,衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置,使动触点与原来的静触点(常闭触点)释放。
这样吸合、释放,从而达到了在电路中的导通、切断的目的。
对于继电器的“常开、常闭”触点,可以这样来区分:
继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点,称为“常开触点”;
处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。
继电器一般有两股电路,为低压控制电路和高压工作电路。
选用继电器时,一般控制电路的电源电压可作为选用的依据。
控制电路应能给继电器提供足够的工作电流,否则继电器吸合是不稳定的。
这次设计,我们选用的是动合型的继电器HK4100F-DC12V-SHG。
继电器是汇科公司生产的HK4100F-DC12V-SHG,主要特征是:
价格低、具有一组转换、印制板式引出端、密闭型与半密封型两种封装方式。
最大切换电流3A,最大切换电压300VAC/60VDC,最大切换功率750VA/90W,额定负荷3A、250VAC、30VDC。
完全可以很好地在我们的电路上进行安全的导通和切断。
当单片机接收到上位机反馈回来的信号后,如果单片机引脚输出高电平时,则三极管饱和导通,继电器线圈得电,状态指示的发光二极管点亮,常开触点闭合。
当输出低电平时,三极管截止,继电器线圈失电,状态指示灯熄灭,常开触点释放断开。
三极管截止瞬间,由于电流不能突变,继电器线圈两端会产生一个较高的感应电动势,为避免三极管被它击穿,所以两端并联一个二极管来释放此感应电动势。
光耦的作用是隔离单片机与继电器的电气联系,保证继电器在开关过程产生的高压不会影响单片机,使下位机系统具备良好的电绝缘能力和抗干扰能力。
也就是左边的是高压工作电路,右边的是低压控制电路。
用PROTEUS软件进行画图和模拟:
3.3程序设计
根据模块的划分原则,将该程序划分初始化模块,A/D转换子程序和显示子程序,这三个程序模块构成了整个系统软件的主程序,主程序框图如下图所示:
3.3.1初始化程序
所谓初始化,是对将要用到的MCS_51系列单片机内部部件或扩展芯片进行初始工作状态设定,初始化子程序的主要工作是设置定时器的工作模式,初值预置,开中断和打开定时器等。
3.3.2A/D转换子程序
A/D转换子程序用来控制对输入的模块电压信号的采集测量,并将对应的数值存入相应的内存单元,其转换流程图如下图所示:
3.3.3显示子程序
显示子程序采用动态扫描实现四位数码管的数值显示,在采用动态扫描显示方式时,要使得LED显示的比较均匀,又有足够的亮度,需要设置适当的扫描频率,当扫描频率在70HZ左右时,能够产生比较好的显示效果,一般可以采用间隔10ms对LED进行动态扫描一次,每一位LED的显示时间为1ms。
四、调试
软件调试的主要任务是排查错误,错误主要包括逻辑和功能错误,这些错误有些是显性的,而有些是隐形的,可以通过仿真开发系统发现逐步改正。
Proteus软件可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真,用户甚至可以实时采用诸如LED/LCD、键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。
而程序方面,采用的是汇编语言,用wave(伟福)软件进行编译运行,检查程序是否出现错误。
并且用STC-ISP软件将修改好的程序烧进单片机以进行实物调试。
而最后就是进行实物接线调试。
五、分工
这次课程设计,我的工作主要是进行继电器部分的制作和调试,由于没有学习过protel软件,所以不懂得画PCB来制板,因而选择了用万用板进行元件的焊接制板来进行测试。
首先是制板前的元件选择,这些在上面已经说过,不再多说,然后是元器件的在万能板的布局,尽量让整个面板清晰简洁一些,不至于太混乱,让人在接线调试时更加轻易方便。
由于以前在学习模拟电子的时候经常做实验要焊接电路板,所以对于这次的电路板焊接没有遇到什么太大的问题,就是因为第一次焊接万能板这种已经打好密密麻麻的孔的情况不是很熟悉,会比较慢,焊好几个并发现没出现错误后情况就好了很多。
继电器接收来自单片机的电平信号来进行工作的,第一个电源接通左边那个继电器的常开触电,一动作就吸合接通第一个继电器,工作指示灯亮;
第二个继电器接通右边那个继电器的常闭触点,一动作就断开,回复常开,闭合,接通第二个电源,第二个灯亮。
在做好自己的工作的同时也参与到其它工作中,能做什么就做什么,有错误不明白的也尽量和组员商量以求尽量的解决问题。
上面这幅图就是焊接好的板,元件不是很多,布局相对来说要容易。
六、总结
本次课程设计是一次比较特别的课程设计,微电网这个概念对于我个人来说真的比较新颖和难懂,虽然这项技术的确已经发展了几年时间,但是可能周围没有出现过,或者没怎么从外界接收到有关它的信息,所以做这个方向的设计是一个挑战,为了做这个设计,在图书馆查阅了好几本相关的书籍,也在网上搜索了有关这方面的网页,也要感谢老师给我们进行了几次讲解,在做这个设计的过程中,硬件上的问题没有什么,主要是软件上的问题,特别是汇编方面。
经过这次课程设计也让我对于微电网这个原本自己很不熟悉的内容有了个更好的了解,也从这次设计感悟到好多的东西,好多事情,虽然看起来好难,但最起码要亲自动手去做,或者最后是失败,但都可以从过程中获得许多。
附录
LED_0EQU30H
LED_1EQU31H
LED_2EQU32H
ADCEQU35H
CLOCKBITP2.4
STBITP2.5
EOCBITP2.6
OEBITP2.7
ORG00H
SJMPSTART
ORG0BH
LJMPINT_T0
START:
MOVLED_0,#00H
MOVP2,#0FFH
MOVLED_1,#00H
MOVLED_2,#00H
MOVDPTR,#TABLE
MOVTMOD,#02H
MOVTH0,#245
MOVTL0,#0
MOVIE,#82H
SETBTR0
WAIT:
CLRST
SETBST
JNBEOC,$
SETBOE
MOVADC,P1
CLROE
MOVA,ADC
MOVB,#51
DIVAB
MOVLED_2,A
MOVA,B
MOVB,#5
MOVLED_1,A
MOVLED_0,B
LCALLDISP
LCALLONOFF
SJMPWAIT
INT_T0:
CPLCLOCK
RETI
DISP:
MOVA,LED_0
MOVCA,@A+DPTR
CLRP2.3
MOVP0,A
SETBP2.3
MOVA,LED_1
MOVCA,@A+DPTR
CLRP2.2
LCALLDELAY
SETBP2.2
MOVA,LED_2
CLRP2.1
ORLA,#80H
SETBP2.1
RET
ONOFF:
MOVR1,#ADC
CJNE@R1,#200,GO
CLRP3.0
CLRP3.1
GO:
SETBP3.0
SETBP3.1
DELAY:
MOVR6,#10
D1:
MOVR7,#250
DJNZR7,$
DJNZR6,D1
TABLE:
DB3FH,06H,5BH,4FH,66H
DB6DH,7DH,07H,7FH,6FH
END
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