光电隔离多路继电器

单片机课程设计报告书

课题名称 光电隔离多路继电器控制

姓 名

学 号 院 系 专 业 指导教师

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2009级学生单片机 课程设计

2012年 6月12日

三、成绩

验收盖章

2012年月日

光电隔离多路继电器控制

1 设计目的

（1）熟悉Proteus 的操作环境，能够使用keil u-vision 和proteus 对单片机程序进行联合调试的方法

（2）学习汇编语言的编程与调试的方法。

（3）学习C51语言的程序设计方法，已经其编程与调试方法。

（4）掌握用继电器的基本方法和编程。

2 设计的主要内容和要求

此次所设计的是一个光电隔离器多路继电器控制的系统，利用P1口输出高低电平，控制继电器的开合，以实现对外部的控制。

3 整体设计方案

主要由单片机AT89C51，光耦隔离器OPTOCOUPLER，电磁继电器RTE24005F，按键、灯泡以及一些其他相关元件设计而成。总体框图如下图3.1：

图3.1 总体框图

4 硬件电路的设计

本设计的硬件电路只要包括最小系统、开关电路、信号部分。最小系统只要是为了使单片机正常工作。控制电路只要由开关和按键组成，由操作者根据相应的工作需要进行操作。驱动电路主要由光耦隔离器和继电器组成，控制灯泡的亮和熄灭。

4.1最小系统

单片机（如图4.1）：本次设计使用单片机芯片AT89C51

AT89C51的工作特性：

·内含4KB的FLASH存储器檫写次数1000次；

·内含128字节的RAM；

·具有32根可编程I/O线；

·具有2个16位编程定时器；

·具有6个中断源，5个中断矢量，2级优先权的中断结构；

·具有1个全双工的可编程串行通信接口；

·具有1个数据指针DPTR；

·具有可编程3级程序锁定位；

·AT89C51的工作电源为5（1±0.2）V且典型值为5V；

·AT89C51最高工作频率为24MHZ；

·AT89C51的编程频率为3~24MHZ，编程启动电流和启动电压分别为1mA、5或12V。

图4.1 AT89C51

4.2开关电路设计

根据系统的控制要求，设置3个开关S1、S2、S3，从而控制驱动电路的驱动。利用P1口输出高低电平，控制继电器的开合，以实现对外部的控制。

图4.2 开关电路

4.3驱动电路的设计

4.3.1光电隔离器介绍

光电隔离器（optical coupler，英文缩写为OC）亦称光耦合器，简称光耦。光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的

输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。大大增加计算机工作的可靠性。光电隔离器可以组成多种多样的应用电路。如组成光电隔离电路，长传输线隔离器，TTL 电路驱动器，CMOS 电路驱动器，脉冲放大器等。目前，在A ／D 模拟转换开关，光斩波器，交流、直流固态继电器等方面也有广泛应用。光

或CMOS 数字电路驱动。

图

4.3.1 光耦隔离器

4.3.2电磁继电器的介绍

电磁式继电器一般由铁芯、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）吸合。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”。

图4.3.2 电磁继电器

4.4 总体电路图

把各个部分的电路图组合成总电路图，就是一个完整的由单片机控制的光电隔离器多路继电器控制的系统，利用P1口输出高低电平，控制继电器的开合，

实现灯泡的亮和熄灭。

图4.4 总体电路图

5 软件设计

主程序中要完成的工作主要有系统初始值的设置、系统状态的显示以及开关状态的检测判断等。利用P1口的开关S1、S2、S3输出高低电平，分别来控制光耦导通输出高低电平，从而来控制继电器的吸合，控制灯泡的亮和灭。

程序流程图：

图5.1 程序流程图

6 系统仿真

创建文件步骤1）新建项目文件。新建项目文件。选择弹出的下拉式菜单中的New Project。新建项目文件点击Project 菜单，在“文件名”中输入您的第一个C 程序项目名称，“*****.uv2”。“保存”后的文件扩展名为uv2，这是KEIL uVision2 项目文件扩展名，以后可以直接点击此文件以打开先前做的项目。2）选择所要的单片机选择所要的单片机，常用Ateml 公司的AT89C51。选择所要的单片机3）在项目中创建新的程序文件创建新的程序文件。点击新建文件的快捷按钮，出现一个新的文字创建新的程序文件编辑窗口，这个操作也可以通过菜单File－New 或快捷键Ctrl+N 来实现。好了，现在可以编写程序了。4）点击保存新建的程序保存新建的程序，*****.c，保存在项目所在的目录中，这时会发现程序保存新建的程序单词有了不同的颜色，说明KEIL的C 语法检查生效了。5）将程序文件加到项目中。在屏幕左边的Source