单片机课程设计_基于89C51的自动断电保护系统

1、单片机系统课程设计开由7本人摩单片机系统课程设计成绩评定表设计课题： 基于89C51的自动断电保护系统学院名称：电气工程学院专业班级：学生姓名：学 号：指导教师：设计地点：设计时间：指导教师意见：成绩:签名:单片机系统课程设计讦也，事次摩单片机系统程设计课程设计名称：基于89C51的自动断电保护系统专业班级：学生姓名：学 号：指导教师：课程设计地点：课程设计时间：#您%由，#次，孽单片机系统课程设计单片机系统课程设计任务书学生姓名专业班级学号题目课题性质工程设计课题来源选题指导教师主要内容（参数）利用89C51设计自动断电保护系统，实现以下功能：1、实现开机后自动供电；2、内部短路或超载时会自动断开电源；3、利用互感，通过采集电流来控制继电器的常开，常闭触头。4、采用警报，声音来提醒使用者来处理紧急事故任务要求（进度）第1-2天：熟悉课程设计任务及要求，查阅技术资料，确定设计方案。第3-4天：按照确定的方案设计单元电路。要求画出单元电路图，元件及 元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。第5-6天：软件设计，编写程序。第7-8天：实验室调试。第9-10天：撰写课程设计报告。

2、要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格 式规范、方案合理、设计正确，篇幅合理。主要参考资料1张迎新.单片微型计算机原理、应用及接口技术（第 2版）M.北京： 国防工业出版社，20042伟福LAB6000系列单片机仿真实验系统使用说明书3阎石.数字电路技术基础（第五版）.北京：高等教育出版社，2006审查意见系（教研室）主任签字：年 月 日目录一、引言4.二、总体方案设计 4.三、硬件电路设计5.3.1 单片机最小系统5.3.2 电流采样电路和继电器控制电路 73.3 A/D采样电路8.3.4 键盘和液晶显示电路 103.5 声光报警电路1.2四、系统软件设计124.1 主程序设计1.24.2 中断服务程序设计 134.3 部分主要子程序设计16五、系统调试18六、总结1.8参考文献：18附件A1.9附件B20#一、引言随着家用电器的增多，人们也越来越关心用电器的保护和用电安全的问题。因此自动断电保护系统，逐步广泛应用于家庭用电器的保护设施，它能够实现开机后自动恢复供电功能。当内部电路短路，用电功率超过设定值时，自动断电保 护系统就会自动断开用电器的供电回路， 使用电器停止工作，能够防止用

3、电器进 一步的损坏，避免发生一些不必要的损失。该设计采用电流互感器，来采样线路上的电流值，然后与用户设定值进行比 较，控制继电器的常闭点的断开与闭合，从而控制用电器的供电回路的断开与闭合。同时该设计还提供了声光报警，用户可以及时的处理事故。用户还可以通 过键盘来设置限制电流的大小，同时电流的采样值和设置值都会通过液晶显示器 显示出来，以供用户方便的使用和观察。二、总体方案设计按照任务要求和系统设计要求，控制系统包括以下几个部分：1 .控制器。作为系统的核心元件，我们采用 AT89C51单片机。2 .电流采样。通过一个互感器进行电流的采样，将线路上的大电流转 换为小电流值进行采样。通过一个电阻将其转换成电压信号，方便 单片机的读取。3 . A/D转换。A/D转换芯片采用ADC0804八位模数转化器。A/D转换 器可以把测得的模拟量转化成数字量输出，可以直接读取。4 .继电器。当电流超过设定值时，继电器断开，电路回路断开。继电 器在电路中起到断电保护作用，是系统的安全保障。5 .声光报警。当电流值超过设定值时，进行报警6 .键盘。通过键盘可以设置限制电流大小。7 .液晶显示器显示。可以显示

4、设置电流以及实时电流值大小。总体设计结构图如图2-1所示：图2-1总体设计结构图三、硬件电路设计3.1 单片机最小系统微控制器采用AT89C51, AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读 存储器（FPEROM -Falsh Programmable and Erasable Read Only Memo的低电 压、高性能CMOS8位微处理器。其主要特性如下： 与MCS-51兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环 数据保留时间：10年 全静态工作：0Hz-24MHz 三级程序存储器锁定 128*8位内部RAM 32可编程I/O线 两个16位定时器/计数器5个中断源#单片机系统课程设计可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路其最小系统主要包括复位电路，时钟电路。AT89C51芯片电路图如图3-1所示:#DB1 1DB2 2DB3 3DB4 4DB5 5DB6 6DB7 7DB8 9INT1 13CSDA 12RS 15LCDEN 1431RST 9X1 19X2 18RD 17WR 16P1.0P0.0P1.1P0.1P1.2P0.2P1.3P

5、0.3P1.4P0.4P1.5P0.5P1.6P0.6P1.7P0.7INT1-INT0-P2.0P2.1T1P2.2T0P2.3P2.4EAP2.5RSTP2.6P2.7X1X2RXDTXDRDAL EWRPSEN3938373635343332D0D1D2D3D4D5D6D721 SDA22 SCL23 18B2024 FM25 CSUSB26 DIOL A27 DULA28 WEL A10 P3.071 P3.130 AL E29图3-1AT89C51单片机芯片电路图复位电路图如图3-2所示：VC|R=l1RI-RS10K图3-2 复位电路图复位电路与AT89C51的访问外部程序存储器控制引脚 EA和复位信号 输入引脚RST相连。此电路可以实现上电复位和手动复位，复位电路工作原理如上图所示，采用5V供电，+5V的VCC上电时，C3充电，在10K电阻上出现电压，使得单片机复位；几个毫秒后，C3充满，10K电阻上电流降为0,电压也为0,使得单片机进入工作状态。工作期间，按下 S0, C3放电，在10K 电阻上出现电压，使得单片机复位。S0松手，C3又充电，几个毫秒后，单片机 进入工作

6、状态。每次启动都需要重新设置限制电流大小，否则则默认为初始设置10A。当微控制器运行发生错误时，可以对其手动复位，使其重新启 动运行，再进行设置限制电流大小。时钟电路图如图3-3:时钟电路接 AT89C51的18和19引脚。X1接外部晶振和微调电容的一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输入；X2接外部晶振和微调电容的另一端；此电路采用12M晶振给单片机提供时钟信号。本设计时钟电路采用12M的晶振。晶振的作用是给单片机正常工作提供稳定的时钟信号。单片机的晶振并不是只能用12M只要不超过20M就行，在准许的范围内，晶振越大，单片 机运行越快，还有用12M的就是好算时间，因为一个机器周期为12个时钟周期， 所以这样用12M的话，一个时钟周期为1/12us ,那么机器周期为1us即定时器 计一次数就是1us 了，电容范围在20-40pF之间，这里连接的是30pF的电容。机器周期=12*系统时钟周期。3.2 电流采样电路和继电器控制电路电流采样电路，电路正常工作时继电器常闭触点闭合接通电流互感器, 通过电流互感器按一定比例采样线路上的电流值大小，通过一个电阻，将 电流信号转换为电压信号，方便单片机

7、进行A/D转换，缪李单片机系统课程设计继电器控制电路，当线路上的电流值大于设定电流值时，将 P2.4端口置1 ,控制导通的信号置于高电平，使三极管饱和导通即Q2形成通路，则继电器常闭点断开，用电器电路回路断开，则用电器停止工作。继电器两端单向并联一个二极管（负极接在VCC端，正极接在三极管集电极上），起到吸收电磁线圈断电后产生的反向电动势，保护三极管。电路图如图3-4所示:3.3 A/D采样电路A/D采样电路采用集成A/D转换器ADC0804 0ADC0804是一款8位、 单通道、低价格A/D转换器，主要特点是：模数转换时间大约100us；方便TTL 或CMOS标准接口；可以满足差分电压输入；具有参考电压输入端；内含时钟 发生器；单电源工作时（05） V输入电压范围是05V;不需要调零。1 .芯片参数：工作电压：+5V,即VCC=+5V。模拟转换电压范围：0+5V,即0Vin+5V分辨率：8位，即分辨率为1/28=1/256,转换值介于0255之间。转换时间：100us （fCK=640KHz 时）转换误差：力LSB。参考电压：2.5V,即 Vref=2.5V。2 .各个引脚名称及作用

8、：Vin ( + )、Vin (-)：两个模拟信号输入端，可以接收单极性、双极性和差 模输入信号。DB0-DB7 :具有三态特性数字信号输出端，输出结果为八位二进制结果。CLKIN :时钟信号输入端。CLKR:内部时钟发生器的外接电阻端，与 CLK端配合可由芯片自身产生时 钟脉冲，其频率计算方式是：fck=1/(1.1RC )。CS:片选信号输入端，低电平有效。WR:写信号输入端，低电平启动 AD转换。RD:读信号输入端，低电平输出端有效。INTR :转换完毕中断提供端，AD转换结束后，低电平表示本次转换已完成。Vref/2:参考电平输入，决定量化单位。VCC:芯片电源5V输入。AGND:模拟电源地线。DGND:数字电源地线。ADC0804外围电路如图3-5所示：Re2 10kR12 10k1k10kVCC 20CSDIA_VCCRD 2aW/R3-RDINTR5WR4CLK INDB018 DB11917 DB29CLK OUTDB116-DB36REF/2DB215-DB4RIN+DB314-DB5IN-DB4DB513-DB6AGND12-DB7110DB611-DB81 WDGNDDB7|C11 R15 10k104ADC0804图3-5 ADC0804 外围电路图3-5为ADC0804外围电路原理图，其中，VCC=5V ,因此ADC转换的参 考电压为VCC的值，即5V。IN-接地，而IN

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