電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 1課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： 基于單片機(jī)交流電壓檢測報(bào)警。 1.1 技術(shù)要求與工作要求 a、可以對民用電壓進(jìn)行檢測的 b、超出設(shè)定電壓范圍會自動報(bào)警 c、報(bào)警采用聲光兩種方式 d、利用仿真軟件對硬件電路仿真； e、檢測邊界：交流電壓 190.3 伏 至 240.4 伏 2對課程設(shè)計(jì)成果的要求包括圖表（或?qū)嵨铮┑扔布螅?設(shè)計(jì)電路，編寫程序，安裝調(diào)試或仿真，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并寫出設(shè)計(jì)說明書,語言 流暢簡潔，文字不得少于 5000 字。要求圖紙布局合理，符合工程要求，使用 proteus 軟件繪出原理圖,器件的選擇要有計(jì)算依據(jù)。 3主要參考文獻(xiàn)： 1 李朝青.單片微機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù).南開大學(xué)出版社 ,1998,1 2 何立民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京航天航空大學(xué)出版社 ,1999 3 張洪潤等.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教程.清華大學(xué)出版社 ,1997 4 張毅剛等.MCS- 51 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì).哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 ,1997 5 王長胤等.單片單板機(jī)原理與應(yīng)用.武漢大學(xué)出版社 ,1993 6 何立民.單片機(jī)高級教程.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 1 頁 共 26 頁 7 何立民.I 2C 總線應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì). 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004 8 潘琢金等.C8051F高速 SOC 單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京:北京航空航天大學(xué)出版社， 2002 9 李群芳等.單片微機(jī)計(jì)算機(jī)與接口技術(shù).北京:電子工業(yè)出版社，2001 4課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃： 序號 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容 1 2010.12.15 布置任務(wù)，教師講解設(shè)計(jì)方法及要求 2 2010.12.16-2011.12.20 學(xué)生查找閱讀資料，初定方案,小組會議討論并確定方 案 3 2010.12.21-2010.12.27 硬件電路設(shè)計(jì)及程序編寫 4 2010.12.28-2010.12.30 仿真、實(shí)驗(yàn)并寫說明書，小組討論 5 2010.12.31 答辯 主指導(dǎo)教師 肖金鳳老師 日期： 2010 年 12 月 13 日 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 2 頁 共 26 頁 前 言 本次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我所選的題目是關(guān)于民用電壓異常報(bào)警的。具有一 定的實(shí)用功能，且生產(chǎn)方便。該報(bào)警系統(tǒng)對交流電路進(jìn)行實(shí)時(shí)的采樣 ,一旦電 壓高于或低于設(shè)定的正常閾值 ,系統(tǒng)就會觸發(fā)報(bào)警動作 ,提醒人們做出相應(yīng)措 施。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上采用了 AT89C51 單片機(jī)作為控制器 ,采用了 TI 公司的新產(chǎn) 品串行口 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 TLC1543 作為接口芯片。使系統(tǒng)具有體積小 ,功能強(qiáng) , 功耗小 ,設(shè)計(jì)電路簡單易于調(diào)試等特點(diǎn)。 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 3 頁 共 26 頁 摘 要: 本文是單片機(jī)的一個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn) ,以 AT89C51 作為核心控制元件，是一個(gè) 用于監(jiān)測民用 220V 交流電壓的系統(tǒng),該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)采樣并對交流電壓正常 ,如 果所測量的電壓偏高 ,或偏低做出相應(yīng)的燈光顯示和聲音報(bào)警。 關(guān)鍵詞:單片機(jī);交流電壓監(jiān)測;程序;報(bào)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 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 4 頁 共 26 頁 1、系統(tǒng)的硬件電路 .6 1.1、電源電路 .6 1.2、模擬量輸入電路 .6 1.2.1、上拉 電阻 .7 1.4、單片機(jī)處理電路 .10 1.4.1、at89c51 簡介 .10 1.4.2、復(fù)位電路 .12 1.5、軟件環(huán)境 .13 1.6、報(bào)警電路 .15 2、交直流電壓對照表 .16 3、軟件設(shè)計(jì) .16 3.1、TLC1543 進(jìn)行采樣、A/D 轉(zhuǎn)換的程序 .17 3.2、制報(bào)警器的程序 .20 3.4、總的程序 .22 4、結(jié)束語 .25 參考文件： .26 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 5 頁 共 26 頁 1、系統(tǒng)的硬件電路 系統(tǒng)分為 5 個(gè)部分:電源電路(電路略) 、模擬量輸入電路、A/D 轉(zhuǎn)換電路、 單片機(jī)處理電路和報(bào)警電路。各電路功能如下: 1.1、電源電路 將民用交流電壓轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)器件正常工作的電壓 ,為 TLC1543、AT89C51 和報(bào) 警電路等提供工作電源。該電路采用了變壓器、二極管等器件構(gòu)成穩(wěn)壓電源 , 穩(wěn)壓性能良好 ,約為 +5V。 1.2、模擬量輸入電路 因?yàn)槊裼媒涣麟妷旱姆秶h(yuǎn)遠(yuǎn)大于 A/D 轉(zhuǎn)換芯片所能接受的范圍 ,實(shí)驗(yàn)表明 , 該電路的功能主要是把民用交流電壓經(jīng)過降壓、整流濾波和調(diào)壓等步驟得到低 值的直流模擬量 ,供給 A/D 轉(zhuǎn)換芯片采樣。技術(shù)難點(diǎn)就是要能使交流電壓與直 流電壓成線性關(guān)系。電路采用 形濾波電路。 圖 1.1 濾波電路 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 6 頁 共 26 頁 1.2.1、上拉電阻 1、當(dāng) TTL 電路驅(qū)動 COMS 電路時(shí)，如果 TTL 電路輸出的高電平低于 COMS 電路的 最低高電平（一般為 3.5V） ，這時(shí)就需要在 TTL 的輸出端接上拉電阻，以提高 輸出高電平的值。 2、OC 門電路必須加上拉電阻，才能使用。 3、為加大輸出引腳的驅(qū)動能力，有的單片機(jī)管腳上也常使用上拉電阻。 4、在 COMS 芯片上，為了防止靜電造成損壞，不用的管腳不能懸空，一般接上 拉電阻產(chǎn)生降低輸入阻抗，提供泄荷通路。 5、芯片的管腳加上拉電阻來提高輸出電平，從而提高芯片輸入信號的噪聲容限 增強(qiáng)抗干擾能力。 6、提高總線的抗電磁干擾能力。管腳懸空就比較容易接受外界的電磁干擾。 7、長線傳輸中電阻不匹配容易引起反射波干擾，加上下拉電阻是電阻匹配，有 效的抑制反射波干擾。 上拉電阻阻值的選擇原則包括: 1、從節(jié)約功耗及芯片的灌電流能力考慮應(yīng)當(dāng)足夠大；電阻大，電流小。 2、從確保足夠的驅(qū)動電流考慮應(yīng)當(dāng)足夠??；電阻小，電流大。 3、對于高速電路，過大的上拉電阻可能邊沿變平緩。綜合考慮以上三點(diǎn),通常 在 1k 到 10k 之間選取。對下拉電阻也有類似道理在數(shù)字電路中不用的輸入腳都 要接固定電平，通過 1k 電阻接高電平或接地。 1. 電阻作用：接電組就是為了防止輸入端懸空減弱外部電流對芯片產(chǎn)生的干擾 保護(hù) cmos 內(nèi)的保護(hù)二極管,一般電流不大于 10mA 上拉和下拉、限流改變電平 的電位，常用在 TTL-CMOS 匹配 2. 在引腳懸空時(shí)有確定的狀態(tài) 3.增加高電平輸出時(shí)的驅(qū)動能力。 4、為 OC 門提供電流 i.那要看輸出口驅(qū)動的是什么器件，如果該器件需要高電壓的話，而輸出口的 輸出電壓又不夠，就需要加上拉電阻。 ii.如果有上拉電阻那它的端口在默認(rèn)值為高電平你要控制它必須用低電平才能 控制如三態(tài)門電路三極管的集電極，或二極管正極去控制把上拉電阻的電流拉 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 7 頁 共 26 頁 下來成為低電平。反之， iii.尤其用在接口電路中,為了得到確定的電平,一般采用這種方法,以保證正確 的電路狀態(tài),以免發(fā)生意外,比如,在電機(jī)控 制中,逆變橋上下橋臂不能直通,如果它們都用同一個(gè)單片機(jī)來驅(qū)動,必須設(shè)置初 始狀態(tài).防止直通! 2、定義： l 上拉就是將不確定的信號通過一個(gè)電阻嵌位在高電平！電阻同時(shí)起限流作用！ 下拉同理！ i.上拉是對器件注入電流，下拉是輸出電流 ii.弱強(qiáng)只是上拉電阻的阻值不同，沒有什么嚴(yán)格區(qū)分 iii.對于非集電極（或漏極）開路輸出型電路（如普通門電路）提升電流和電 壓的能力是有限的，上拉電阻的功能主要是為集電極開路輸出型電路輸出電流 通道。 1.3、A/D 轉(zhuǎn)換電路 對“模擬量輸入電路”中提供的直流模擬量進(jìn)行采用 ,完成從模擬到數(shù)字 (A/D)的轉(zhuǎn)換功能 ,并把所得的結(jié)果提供給 CPU ,為 CPU 作出后續(xù)處理提供依 據(jù)。 TLC1543 特性簡介 TLC1543 是由 TI 公司開發(fā)的開關(guān)電容式 AD 轉(zhuǎn)換器，該芯片具有如下的一 些特點(diǎn)： 10 位精度、11 通道、三種內(nèi)建的自測模式、提供 EOC（轉(zhuǎn)換完成）信號等。 該芯片與單片機(jī)的接口采用串行接口方式，引線很少，與單片機(jī)連接簡單。 圖 1 是 TLC1543 的引腳示意圖，其中 A0A10 是 11 路輸入，Vcc 和 GND 分 別是電源引腳，REF+和 REF-分別是參考電源的正負(fù)引腳，使用時(shí)一般將 REF-接 到系統(tǒng)的地，達(dá)到一點(diǎn)接地的要求，以減少干擾。其余的引腳是 TLC1543 與 CPU 的接口，其中 CS 為片選端，如不需選片，可直接接地。I/O Clock 是芯片 的時(shí)鐘端，Adress 是地址選擇端，Data Out 是數(shù)據(jù)輸出端，這三根引腳分別接 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 8 頁 共 26 頁 到 CPU 的三個(gè) I/O 端即可。EOC 用于指示一次 AD 轉(zhuǎn)換已完成，CPU 可以讀取數(shù) 據(jù)，該引腳是低電平有效，根據(jù)需要，該引腳可接入 CPU 的中斷引腳，一旦數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)換完成，向 CPU 提出中斷請求；此外，也可將該引腳接入一個(gè)普通的 I/O 引腳，CPU 通過查詢該引腳的狀態(tài)來了解當(dāng)前的狀態(tài)，甚至該引腳也可以不接， 在 CPU 向 TLC1543 發(fā)出轉(zhuǎn)換命令后，過一段固定的時(shí)間去讀取數(shù)據(jù)即可。 圖 1.2 tlc543 外形圖 1.4、單片機(jī)處理電路 1.4.1、at89c51 簡介 該電路主要功能是根據(jù) TLC1543 提供的 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果 ,判斷該結(jié)果對應(yīng)的 交流電壓正常與否 ,而分別做出不同的報(bào)警信號。在程序設(shè)計(jì)中我們根據(jù)實(shí)際 調(diào)試 ,選取了兩個(gè)邊界值 ,代表著正常工作電壓范圍的兩端 ,當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換得到 的數(shù)據(jù)送進(jìn) AT89C51 中 ,CPU 將該結(jié)果與邊界值比較 ,CPU 將從而作出不同的 報(bào)警動作 ,它與 A/D 系統(tǒng)構(gòu)成了工作的核心。 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位 微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造， 與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS-51 ? 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 9 頁 共 26 頁 閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很 多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 1主要特性： 與 MCS-51 兼容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000 寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10 年 全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz 三級程序存儲器鎖定 128*8 位內(nèi)部 RAM 32 可編程 I/O 線 兩個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 5 個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 2管腳說明 ： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口：P0 口為一個(gè) 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲 器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)，P0 口作為原碼輸 入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1 口：P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能接 收輸出 4TTL 門電流。P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為第八位地址接收。 P2 口：P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可接收， 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 10 頁 共 26 頁 輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且 作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由 于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器 進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉 優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2 口輸出其特殊功能寄存器 的內(nèi)容。P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。 P3 口：P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。當(dāng) P3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為 輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷 0） P3.3 /INT1（外部中斷 1） P3.4 T0（記時(shí)器 0 外部輸入） P3.5 T1（記時(shí)器 1 外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高 電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地 位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE 端以不 變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對 外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器 時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 11 頁 共 26 頁 ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。 如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī) 器周期兩次/PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的/PSEN 信號 將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲器（0000H- FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時(shí)，/EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此 引腳也用于施加 12V 編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 1.4.2、復(fù)位電路 計(jì)算機(jī)在啟動運(yùn)行時(shí)都需要復(fù)位，使中央處理器CPU和系統(tǒng)中的其它部件都 處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。 MCS-51單片機(jī)有一個(gè)復(fù)位引腳RST，它是史密特觸發(fā)輸入(對于CHMOS單片機(jī)， RST引腳的內(nèi)部有一個(gè)拉低電阻)，當(dāng)振蕩器起振后該引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期 (即24個(gè)時(shí)鐘周期)以上的高電平，使器件復(fù)位，只要RST保持高電平，MCS-51保 持復(fù)位狀態(tài)。此時(shí)ALE、PSEN、P0、P1、P2、P3口都 輸出高電平。RST變?yōu)榈碗?平后，退出復(fù)位，CPU從初始狀態(tài)開始工作。 單片機(jī)采用的復(fù)位方式是自動復(fù)位方式。對于MOS(STC89C51)單片機(jī)只要接 一個(gè)電容至V CC即可(見圖3.3)。在加電瞬間，電容通過電阻充電，就在RST端出 現(xiàn)一定時(shí)間的高電平，只要高電平時(shí)間足夠長，就可以使MCS-51有效的復(fù)位。 RST端在加電時(shí)應(yīng)保持的高電平時(shí)間包括V CC的上升時(shí)間和振蕩器起振的時(shí)間， Vss上升時(shí)間若為10ms，振蕩器起振的時(shí)間和頻率有關(guān)。10MHZ時(shí)約為1ms，1MHZ 時(shí)約為10ms，所以一般為了可靠的復(fù)位，RST在上電應(yīng)保持20ms以上的高電平。 RC時(shí)間常數(shù)越大，上電RST端保持高電平的時(shí)間越長。 若復(fù)位電路失效，加電后CPU從一個(gè)隨機(jī)的狀態(tài)開始工作，系統(tǒng)就不能正常 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 12 頁 共 26 頁 運(yùn)轉(zhuǎn)。 圖 1.3 復(fù)位電路 1.5、軟件環(huán)境 Proteus 軟件是英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件（該軟 件中國總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司） 。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的 仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器 件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教 學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus 是世界上著 名的 EDA 工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同 仿真，一鍵切換到 PCB 設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世 界上唯一將電路仿真軟件、PCB 設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平 臺，其處理器模型支持 8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086 和 MSP430 等， 2010 年即將增加 Cortex 和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。 在編譯方面，它也支持 IAR、Keil 和 MPLAB 等多種編譯器。 其功能特點(diǎn) Proteus 軟件具有其它 EDA 工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能 是： （1）原理布圖 （2）PCB 自動或人工布線 （3）SPICE 電路仿真 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 13 頁 共 26 頁 革命性的特點(diǎn) （1）互動的電路仿真 用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如 RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA， 部分 SPI 器件，部分 IIC 器件。 （2）仿真處理器及其外圍電路 可以仿真 51 系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機(jī)。還可以直接在基 于原理圖的虛擬原型 上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配 置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus 建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。 XTAL218XTAL119 ALE301PSN29 RST9 P0./AD039.1/18P0.2/AD237.3/36P0.4/AD435.5/54 P0.6/AD63.7/72 P1.01.2P1.23.34P1.45.56 P1.67.78 P3.0/RXD10.1/TP3.2/IN012./IT13P3.4/014 P3.7/RD17.6/W6.5/T15 P2.7/A1528 P2.0/A821.1/9P2./A023.3/14P2.4/A225.5/136 .6/47 U1 AT89C51 AIN12I23AIN34I45AIN56I67 AIN78I89AIN91I102REF+14 -3 I01 SDO16AR7CS15EOC19LK8U2 TLC1543 X1CRYSTAL C127p C227pR1PULUP R2PULUPR3PULUPR4 PULUP R5PULUPQ1 2N171Q22N171D110BQ015D2 10BQ015 D310BQ015D4 10BQ015 D510BQ015 D6LED7 LEDD8LED LS1 SPEAKER C327p C427pGND C527p RV2 RES-VAR C627pRV1 RES-VAR TR1AN-2PS 圖 1.4 系統(tǒng)的硬件電路 1.6、報(bào)警電路 本電路采用聲音和燈光報(bào)警。CPU 根據(jù) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果和選取的邊界域值 , 從而判斷出此時(shí)對應(yīng)的電壓是正常 ,或偏高 ,或偏低。當(dāng)正常時(shí) ,使綠燈亮;當(dāng) 電壓偏高時(shí)使紅燈亮 ,同時(shí)峰鳴器響;當(dāng)電壓偏低時(shí)使黃燈亮 ,同時(shí)蜂鳴器響。 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 14 頁 共 26 頁 說明:a1 提供報(bào)警電路的電源應(yīng)與其它電路的電源分開 ,以免干擾 。b1 數(shù)字信 號地和模擬信號地不要串接 ,應(yīng)分別聯(lián)接公共地 ,以防瞬間電流產(chǎn)生干擾。c1 紅燈、綠燈、黃燈(發(fā)光二極管)的導(dǎo)通電阻可能是不同的 ,所以發(fā)光報(bào)警電路 上的配阻要根據(jù)實(shí)際情況選用。 圖 1.5 報(bào)警電路 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 15 頁 共 26 頁 2、交直流電壓對照表 表 2.1 交直流電壓對照表 3、軟件設(shè)計(jì) 軟件 主要完成控制 TLC1543 進(jìn)行采樣、A/D 轉(zhuǎn)換 ,并從中取得結(jié)果以及 根據(jù)結(jié)果作出相應(yīng)的報(bào)警動作。 根據(jù)交直流電壓對照 ,我們選取交流 190.3 伏對應(yīng)的直流 1.705 伏和交流 240.4 伏對應(yīng)的直流 2.182 伏兩組作為正常電壓邊界域值 ,當(dāng)參考電壓 +5V 時(shí) ,1.705V 和 2.182V 對應(yīng)的 A/D 結(jié)果為 56H 和 6FH,將兩值在程序中設(shè)定為 比較的邊界值。TLC1543 是 10 位精度 ,AT89C51 是 8 位的處理器 ,本系統(tǒng)采用 8 位工作方式 ,轉(zhuǎn)換通道為 A0 ,數(shù)字長度為 8 位 ,MSB 前導(dǎo) ,單極性。報(bào)警是 采用位操作指令 ,指示燈電路是從各引腳引出 ,低電平時(shí)電路導(dǎo)通 ,點(diǎn)亮 LED; 相反高電平時(shí) ,LED 滅;蜂鳴器電路是高電平導(dǎo)通。其程序流程圖如圖 2。 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 16 頁 共 26 頁 圖 3.1 程序流程圖 3.1、TLC1543 進(jìn)行采樣、A/D 轉(zhuǎn)換的程序 #include #include #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char #define D_OUT=P10/輸入電壓信號 #define D_IN=P11 #define _CS=P12 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 17 頁 共 26 頁 #define CLOCK=P13 uint read1543(uchar port) /從 TLC1543 讀取采樣值,形參 port 是采樣的通道號 uint data ad;uint data i; uchar data al=0,ah=0; CLOCK=0; _CS=0; port=4; for (i=0;i4;i+) /把通道號打入 1543 D_IN=(bit)(portCLOCK=1;CLOCK=0; port=1; for (i=0;i6;i+) /填充 6 個(gè) CLOCK CLOCK=1;CLOCK=0; _CS=1;_nop_();_nop_();_CS=0; /等待 AD 轉(zhuǎn)換 for (i=0;i2;i+) /取 D9,D8 D_OUT=1; 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 18 頁 共 26 頁 CLOCK=1; ah=1; if (D_OUT) ah|=0 x01; CLOCK=0; for (i=0;i8;i+) /取 D7-D0 D_OUT=1; CLOCK=1; al=1; if (D_OUT) al|=0 x01; CLOCK=0; _CS=1; ad=(uint)ah;ad=8;ad|=al; /得到 AD 值 return (ad); 3.2、制報(bào)警器的程序 #include #include #include 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 19 頁 共 26 頁 #define uint unsigned int #define uchar unsigned char #define D_OUT =p10 sbit led_1=P14;/數(shù)碼管 1（紅燈）的位選信號 sbit led_2=P15;/數(shù)碼管 2（綠燈）的位選信號 sbit led_3=P16;/數(shù)碼管 3（黃燈）的位選信號 sbit BUZZER=P17;/定義蜂鳴器的控制引腳 void delay(int t) if(p10 x6F) p15=1; else p16=1;p17=1; 3.3、蜂鳴器的程序 #include #include 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 20 頁 共 26 頁 #include #define uint unsigned int sbit BUZZER=P17;/定義蜂鳴器的控制引腳 void delay(uint v) while(v!=0) v-; main() delay(100); while(1) BUZZER=1;/蜂鳴器關(guān)閉 delay(100); BUZZER=0;/蜂鳴器發(fā)聲 delay(100); 3.4、總的程序 #include #include 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 21 頁 共 26 頁 #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char #define D_OUT=P10/輸入電壓信號 #define D_IN=P11 #define _CS=P12 #define CLOCK=P13/脈沖的位選信號 sbit led_1=P14;/數(shù)碼管 1（紅燈）的位選信號 sbit led_2=P15;/數(shù)碼管 2（綠燈）的位選信號 sbit led_3=P16;/數(shù)碼管 3（黃燈）的位選信號 sbit BUZZER=P17;/定義蜂鳴器的控制引腳 uint read1543(uchar port) /從 TLC1543 讀取采樣值,形參 port 是采樣的通道號 uint data ad;uint data i; uchar data al=0,ah=0; CLOCK=0; _CS=0; port=4; for (i=0;i4;i+) /把通道號打入 1543 D_IN=(bit)(portCLOCK=1;CLOCK=0; 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 22 頁 共 26 頁 port=1; for (i=0;i6;i+) /填充 6 個(gè) CLOCK CLOCK=1;CLOCK=0; _CS=1;_nop_();_nop_();_CS=0; /等待 AD 轉(zhuǎn)換 for (i=0;i2;i+) /取 D9,D8 D_OUT=1; CLOCK=1; ah=1; if (D_OUT) ah|=0 x01; CLOCK=0; for (i=0;i8;i+) /取 D7-D0 D_OUT=1; CLOCK=1; al=1; if (D_OUT) al|=0 x01; CLOCK=0; 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 23 頁 共 26 頁 _CS=1; ad=(uint)ah;ad=8;ad|=al; /得到 AD 值 return (ad); void delay(int t)/ 控制報(bào)警器的程序 if(p10 x6F) p15=1; else p16=1;p17=1; void delay(uint v)/蜂鳴器的程序 while(v!=0) v-; main() 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 24 頁 共 26 頁 delay(100); while(1) BUZZER=1;/蜂鳴器關(guān)閉 delay(100); BUZZER=0;/蜂鳴器發(fā)聲 delay(100); 4、結(jié)束語 本系統(tǒng)在電腦是用 proteus 模擬調(diào)試 ,對不同的輸入能作出正 確的報(bào)警動作。采用新產(chǎn)品串行口 TLC1543 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ,其價(jià)格 便宜 ,精度高。用 AT89C51 作 CPU ,它自帶內(nèi)部 EPROM,將編好的 程序直接用軟件進(jìn)行仿真,易于調(diào)試。下一步設(shè)計(jì)域值可調(diào) ,增加液 晶顯示 ,使系統(tǒng)更加完善 ,有希望在實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科研中推廣應(yīng)用。 感謝在這次設(shè)計(jì)中給我?guī)椭耐瑢W(xué)，感謝肖老師對設(shè)計(jì)的指導(dǎo)， 本次試驗(yàn)做的特別漫長，由于中間總有事情打擾每天的進(jìn)度都不算 多。到現(xiàn)在為止還沒有加上液晶顯示功能。不過也算提高了自己， 夯實(shí)了知識。 南華大學(xué)電氣學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 25 頁 共 26 頁 參考文件： 1 李朝青 1 單片微機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù) M 1 南開大學(xué)出版社 ,19981 2 何立民 ,單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) M 1 北京航天航空大學(xué)出版社 ,1999 ,254 2561 3 張洪潤 ,等。單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教程 M 1 清華大學(xué)出版社 ,1997 ,2282291 4 張毅剛 ,等。MCS- 51 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) M 1 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 ,1997 ,4014041 5 王長胤 ,等。單片單板機(jī)原理與應(yīng)用 M 1 武漢大學(xué)出版社 ,1993 ,3851 6 何立民.單片機(jī)高級教程.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004 7 何立民.I 2C 總線應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì). 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004 8 潘琢金，等.C8051F高速 SOC 單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京:北京航空航天大 學(xué)出版社，2002 9 李群芳，等.單片微機(jī)計(jì)算機(jī)與接口技術(shù).北京:電子工業(yè)出版社，2001