16路DI开关量输入通道的设计

单片机课程设计
16路D/I开关量输入通道的设计
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16路D/I 开关量输入通道的设计
一. 设计目的与任务
选择24V 电源输入，设计16路D/I 开关输入通道。

二. 设计中所需软件及设备
PC 机电脑、Keil C 软件、Protues 软件。

本次设计所需软件为Keil C51以及Proteus ISIS 仿真软件，应用Proteus ISIS 对实验电路进行仿真，得到实验结果。

三.设计原理说明
1.实验方案设计图
由于是16路的24V 电源输入，所以不能直接将24V 电源输入到单片机，故需要有隔离或转换电路，将16路24V 电源转换为转换为16路的信号输入到单片机I/O 口，由单片机采集16路电平信号。

方案设计结构图如下图
2.硬件设计与结构图
（1）电源模块
电源部分我们采用变压器降压，用整流桥整流为直流，然后滤波。

最后输出24V 直流电压。

（2）单片机接口
单片机我们使用最常用的51单片机。

3.元件的型号选择
（1）光耦：由于我们的设计是16路输入，故在隔离光耦的选择上因尽量利用最少的元件达到16路输入，通过查阅资料最终选择TLP521普通光耦。

下面是TLP521光耦基本参数：
特性最小值典型值最大
值单位
提供电压 5 2
4 V
转换电流16 2
5 mA
发射极电流 1 1
0 mA
工作温度-25 8
5 °C
光耦元件的内部结构见下图
光耦合器的主要优点：
信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。

光耦合器现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。

在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占空比，达到精密稳压目的。

（2）电阻：在本设计中共用到三种阻值的电阻
①1.2k电阻，使用在24V电源光耦隔离，用于限流经计算。

②10k电阻。

用于单片机最小系统中的上电复位电路。

③200Ω电阻用于单片机信号输入的上拉限流电阻。

（3）其他元件
12M晶振、27P瓷片电容、1uF电解电容。

4.所需的全部元器件表
四.总体电路原理图及其仿真图
五．设计程序
主函数
首先实现单片机的初始化。

然后将I/O口数据传送至虚拟终端。

最后执行虚拟终端显示打印函数，在加一段演示程序，便于观察。

源程序
#include<reg51.h>
#include <STDIO.H>
void inti ()
{
SCON = 0xDA; // SCON: mode 1, 8-bit UART, enable rcvr */ TMOD |= 0x20; // TMOD: timer 1, mode 2, 8-bit reload */ TH1 = 0xFD; // TH1: reload value for 1200 baud @ 12MHz */ TR1 = 1; // TR1: timer 1 run */ TI = 1; // TI: set TI to send first char of UART */
}
void main()
{
unsigned char x ;
unsigned char y;
unsigned int delay;
P2=0xFF;
inti();
while(1)
{
y=P1;
x=P2;
printf("1~8: %X\n", x);
printf("9~16: %X\n", y);
for (delay=0; delay<40000; delay++);
}
六.设计结果与总结
在实现电路的输出中我们采用虚拟终端显示。

七．课程设计心得与总结
课程设计是我们运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题，通过课程设计能否锻炼我们的的实践能力锻炼实践能力。

在此次单片机的课程设计中，我感觉自己学到了很多以前不被重视的东西。

从接到设计题目的时候我们就开始构思，通过查资料，和小组同学们一起交流讨论，我们终于确定了我们的设计思路。

在查资料复习的过程中，相当于把以前学过的知识再巩固了一遍，在设计的过程中，小组的同学配合默契，大家分工合作，目标明确。

同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合的重要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在这次设计的过程中出现了很多的问题，有设计思路上的偏差，软件应用上的错误，在不断的调试和改正下，对于设计的认识更加的深刻了，实践永远是做好的老师，它能告诉我们在学习的过程中有哪些的不足需要提高，哪些的知识没有涉及到。

通过此次设计任务，也加强了我们小组之间的团队配合意识，这对我们以后的工作经历有很大的帮助。

总之，在这次的课程设计中，学到了很多的知识，对以后单片机的学习有很大的帮助。

这次课程设计终于顺利完成了，在单片机设计中遇到了很多编程及调试问题，最后在老师和同学们的帮助下都完成了，在此表示感谢。