基于89C51(80C51)自动断电保护系统的单片机课程设计报告.doc

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
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学号:
目录
一、引言 4
二、总体方案设计 5
三、硬件电路设计 6
单片机最小系统 6
电流采样电路和继电器控制电路 7
A/D采样电路 8
10
11
四、系统软件设计 13
13
13
15
五、系统调试 16
六、总结 16
参考文献: 17
附件A 18
附件B 23
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数码管显示出来,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:
控制器。作为系统的核心元件,我们采用89C51单片机。
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。
A/D转换。A/D转换芯片采用ADC0809八位模数转化器。
继电器。当电流超过设定值时,继电器断开,电路回路断开。
声光报警。当电流值超过设定值时,进行报警
键盘。通过键盘可以设置限制电流大小。
数码管显示。可以显示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
单片机最小系统
微控制器采用ATC89C51,89C51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 Memory)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
· 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。
最小系统电路图如图3-1所示:
图3-1 89C51单片机最小系统电路图
复位电路,采用5V供电,可以实现上电复位和手动复位电路,每当系统上电,微控制器内部设置复位,所以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,采用6MHz晶振给单片机提供时钟信号。
电流采样电路和继电器控制电路
电流采样电路,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,方便单片机进行A/D转换,
继电器控制电路,当线路上的电流值大于设定电流值时,,使Q1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。
电路图如图3-2所示:
图3-2 电流采样转换电路和继电器控制电路
A/D采样电路
A/D采样电路, ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道,8位逐次逼近式A/D模数转换器。其内部有一个8通道多路开关,它可以根据地址码锁存译码后的信号,只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片
其主要特性:
· 8路输入通道,8位A/D转换器,即分辨率为8位。
· 具有转换起停控制端。
· 转换时间为100μs(时钟为640kHz时),130μs(时钟为500kHz时)
· 单个+5V电源供电
· 模拟输入电压范围0~+5V,不需零点和满刻度校准。
· 工作温度范围为-40~+85摄氏度
· 低功耗,约15mW
引脚功能
ADC0809芯片有28