《电子技术课程设计》_单片机监测交流电压报警系统设计

《电子技术课程设计》任务书

7 何立民.I2C总线应用系统设计. 北京：北京航空航天大学出版社，2004

8 潘琢金等.C8051F×××高速SOC单片机原理及应用.北京:北京航空航天大学出版社，

2002

9 李群芳等.单片微机计算机与接口技术.北京:电子工业出版社，2001

4．课程设计工作进度计划：

序号起迄日期工作内容

1 2010.12.15

布置任务，教师讲解设计方法及要求

2 2010.12.16--2011.12.20

学生查找阅读资料，初定方案,小组会议讨论并确定方

案

3 2010.12.21-2010.12.27

硬件电路设计及程序编写

4 2010.12.28-2010.12.30

仿真、实验并写说明书，小组讨论

5 2010.12.31

答辩

主指导教师肖金凤老师日期：2010 年 12 月 13 日

前言

本次单片机课程设计，我所选的题目是关于民用电压异常报警的。具有一定的实用功能，且生产方便。该报警系统对交流电路进行实时的采样 ,一旦电压高于或低于设定的正常阈值 ,系统就会触发报警动作 ,提醒人们做出相应措施。系统在设计上采用了AT89C51 单片机作为控制器 ,采用了 TI公司的新产品串行口A/D转换芯片 TLC1543作为接口芯片。使系统具有体积小 ,功能强 ,功耗小 ,设计电路简单易于调试等特点。

摘要:

本文是单片机的一个设计性实验 ,以AT89C51作为核心控制元件，是一个用于监测民用220V交流电压的系统,该系统能实时采样并对交流电压正常 ,如果所测量的电压偏高 ,或偏低做出相应的灯光显示和声音报警。

关键词:单片机;交流电压监测;程序;报警

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 real-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

1、系统的硬件电路 (5)

1.1、电源电路 (5)

1.2、模拟量输入电路 (5)

1.2.1、上拉电阻 (6)

1.4、单片机处理电路 (8)

1.4.1、at89c51简介 (8)

1.4.2、复位电路 (11)

1.5、软件环境 (12)

1.6、报警电路 (13)

2、交直流电压对照表 (14)

3、软件设计 (15)

3.1、TLC1543进行采样、A/D转换的程序 (16)

3.2、制报警器的程序 (18)

3.4、总的程序 (20)

4、结束语 (24)

参考文件： (25)

1、系统的硬件电路

系统分为 5 个部分:电源电路(电路略) 、模拟量输入电路、A/D 转换电路、单片机处理电路和报警电路。各电路功能如下:

1.1、电源电路

将民用交流电压转换成系统器件正常工作的电压 ,为 TLC1543、AT89C51和报警电路等提供工作电源。该电路采用了变压器、二极管等器件构成稳压电源 ,稳压性能良好 ,约为 +5V。

1.2、模拟量输入电路

因为民用交流电压的范围远远大于 A/D 转换芯片所能接受的范围 ,实验表明 ,该电路的功能主要是把民用交流电压经过降压、整流滤波和调压等步骤得到低值的直流模拟量 ,供给A/D转换芯片采样。技术难点就是要能使交流电压与直流电压成线性关系。电路采用Π形滤波电路。

图1.1滤波电路

1.2.1、上拉电阻

1、当TTL电路驱动COMS电路时，如果TTL电路输出的高电平低于COMS电路的最低高电平（一般为3.5V），这时就需要在TTL的输出端接上拉电阻，以提高输出高电平的值。

2、OC门电路必须加上拉电阻，才能使用。

3、为加大输出引脚的驱动能力，有的单片机管脚上也常使用上拉电阻。

4、在COMS芯片上，为了防止静电造成损坏，不用的管脚不能悬空，一般接上拉电阻产生降低输入阻抗，提供泄荷通路。

5、芯片的管脚加上拉电阻来提高输出电平，从而提高芯片输入信号的噪声容限增强抗干扰能力。

6、提高总线的抗电磁干扰能力。管脚悬空就比较容易接受外界的电磁干扰。

7、长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰，加上下拉电阻是电阻匹配，有效的抑制反射波干扰。

上拉电阻阻值的选择原则包括:

1、从节约功耗及芯片的灌电流能力考虑应当足够大；电阻大，电流小。

2、从确保足够的驱动电流考虑应当足够小；电阻小，电流大。

3、对于高速电路，过大的上拉电阻可能边沿变平缓。综合考虑以上三点,通常在1k到10k之间选取。对下拉电阻也有类似道理在数字电路中不用的输入脚都要接固定电平，通过1k电阻接高电平或接地。

1. 电阻作用：接电组就是为了防止输入端悬空减弱外部电流对芯片产生的干扰保护cmos内的保护二极管,一般电流不大于10mA 上拉和下拉、限流改变电平的电位，常用在TTL-CMOS匹配

2. 在引脚悬空时有确定的状态

3.增加高电平输出时的驱动能力。

4、为OC门提供电流

i.那要看输出口驱动的是什么器件，如果该器件需要高电压的话，而输出口的输出电压又不够，就需要加上拉电阻。

ii.如果有上拉电阻那它的端口在默认值为高电平你要控制它必须用低电平才能控制如三态门电路三极管的集电极，或二极管正极去控制把上拉电阻的电流拉下