1、毕业论文文献综述 电子信息工程 基于单片机的电参数检测插座开发 引言 随着电子制造技术的发展，插座向智能化、小型化、功能强等方向发展。设计的插座可由单片机控制精确测量出各类参数。单片机电参数插座是以单片机为核心的电量参数检测系统。该系统主要有硬件设计和软件设计，该系统可实现对插座的电压、电流、电度的高精度自动检测和记录 .该检测系统主要用于电器，质量检测，数据测量。该系统具有简单、可靠性高、成本低、测试方便等特点，现在以几个例子举例说明。 一 、 AT89C51 单片机为核心的直流数字测量 这是一种以 AT89C51 单片机为核心，以 ADC0809 芯片为模数转换，液晶显示器 OCMC2X1
2、6A 为显示部分的二路输入直流数字电压表。经过仿真和实际电路测试，其测量精度高，扩展功能强，性能可靠，价格又低廉，有很好的应用前景 1。 数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础，电压表的数字化是将连续的模拟量如直流电压转换成不连续的离散的数字形式并加以显示，具有清晰直观、读数准确、扩展功能强等特点 . 这有别于传统的指针加刻度盘进行读数的方法，避免了读数的视觉差和视觉疲劳。目前数字电压表的内部核心部件是 A/D 转换器， A/D 转换器的精度很大程度上影响着数字电压表的测量准确度 2。 1 硬件设计 设计的硬件电路包括单片机 AT89C51、模数转换 ADC0809、液晶显示屏 OCMC2X1
3、6A 等部分，系统结构见图 1 图 1 系统结构图 2 单片机 AT89C51 控制电路控制电路是包括复位和振荡电路的单片机最小系统（见图 2） 图 2 系统电路原理图 3 模数转换电路 ADC0809 的连接电路见图 2. 有 8 位逐次逼近型 A/D 转换器外，除含有 8 通道多路转换器和 3 位地址锁存和译码器，以实现对 8 路输入模拟量的选择。 当地址 锁存允许信号 ALE 有效时，将 3 位地址 ADDC-ADDA 锁入地址锁存器中，经译码器选择 8 路模拟量中的一路通过 8 位 A /D转换器转换输出。 输出端具有三态输出锁存缓冲器，受输出允许信号 OE 的控制，当该信号为高电平时
4、，打开输出缓冲器三态门，转换结果输出到数据总线上。当该信号为低电平时，输出数据线呈高阻态。 ADC0809 是CMOS 工艺芯片，允许的电源范围较宽（ 5-15 V）。 当该芯片采用单 5 V 电源工作时，模拟信号输入范围为 0-5 V，输出可与 TTL 兼容。 时钟信号 CLOCK 最高允许值为 640 kHz， ADC0809 的转换速度在最高时钟频率下为 100 s左右。 当地址锁存信号 ALE 1 期间，通道选择的地址（ ADDA， ADDB，ADDC）存入地址锁存器；在 ALE 0 地址锁存 . 启动信号 START 上升沿复位 ADC0809，下降沿启动 A/D 转换 EOC 为输
5、出的转换结束信号，正在转换时为 0，转换结束时为 1。 一旦 EOC 为高即可将 OE 置为1，打开输出三态门，从 ADC0809输出本次转换结果 34。 4 液晶显示器电路 测量结果采用金鹏电子有限公司的液晶显示屏 OCMC2X16A 显示。 OCMC2X16A 是蓝屏带 LED背光显示、 2 行显示 32 个字符的模块，通过图 2中的可调电阻 RW1 来调节背光的强度 . 模块组件内部主要由 LCD 显示屏（ LCD PANEL）、控制器（ CONTROLLER）、驱动器（ DRIVER）和偏压产生电路构成。液晶显示屏 LCD 的数据端口 D0 -D7 接 AT89C51 的 P1 端口，
6、控制端口 RS、 RW、 E 分别接单片机的 P2.1、P2.2、 P2.3 端口，连接电路见图 2。 2 程序设计 1 程序流程图 程序流程见图 3 主要是研制二路输入直流数字电压表，待测 电压是 0-9.99 V 和 0-99.99 V，分别输入 ADC0809 进行模数转换。输入 ADC0809 的电压不能大于 5 V，所以要经过分压电阻 R2、 R3、 R4进行分压，分压电路见图 2。从 ADC0809 数据端口取出来的数据是 0-255，代表电压 0-9.99 V 或 0-99.99 V，通过单片机 AT89C51 内编写好的 C 语言程序来完成计算工作，并把测量的电压值还原显示出来
7、。 图 3 程序流程图 二 、 单片机多参数检测系统 本系统以 51 系列单片机为主题的专门测量多参数 , 该系统能够同时测全二路沮度 , 流 全和重量 , 并自动记录。从而改善了传统的人工操作记录。 1 硬件总体设计 系统硬件总体设计如图 4 所示。我们以测量温度为例。温度的测量是采用工业用镍铬一铐钥热电偶作为传感器 这种热电偶的相对灵敏度较大测温范围适合于。 0300 之间 , 且价格较便宜。热电偶输出信号为毫伏级 , 须经放大才能翰入到模数转换器进行模数转换。图 4 中 5G7650 是一种超低漂移运算放大器。这种放大器的失调电压漂移仅为几微伏 , 并且是一种高增益、高共模抑制比的运算放
8、大器。特别适用于放大热电偶输出的微弱信号。二路经过放大后的信号分别 输入到 CC4051 模拟开关。它们的选通是通过软件编程由 51 单片机的 P2.7 口控制的随后模拟信号输入到 5G14433 A/D转换电路中 12。 5G14433是一种 3位半双积分型的 A/D转换器。输出结果为 4 位 BCD码 , 由选通信号 DS1DS4 分别选通千、百、十、个位 , 由数据输出线 Q0Q3经 51 单片机的 P1 口送入单片机之中。 8031 单片机采用中断控制的方式读取模数转换结果。每次模数转换结束 , 在 EOC 端产生一正脉冲信号 , 经反向后在 51 单片机的外部中断请求源丽了端申请中断
9、 INT1 响应中断后读入 模数转换结果 5。 图 4 硬件设计图 三 、 单片微机电参数检测系统 由于该系统是用于批量产品检验 , 故应能对受检点进行巡回检测 , 为使检验人员有充足的读数时间 , 每一被测点应延时 5 秒。被检点由数码显示电路显示。 主控电路设计电路如图 5 所示。主机选用 8031 单片机 , 扩充一片 2716 作为程序存储器 , 锁存器选用 74LS373 4 线一 7 线译码器选用 74LS48, 数码显示部分选用 BS212 共阴数码管 , 多点检测电路选用 8243并行 I/O口 , 由于 8243每片有四个口 , 每个口有四个点 , 故每片 8243可检测 1
10、2 个产品。采用一片 8343 11。若需要 , 可增加 8243 的数量。但不应该接地 , 而是接到 CS 的 51 单片机的P1.5 P1.6等实现片选 6。 受控电路设计电路如图 6 所示。 J1J6 为继电器 , 选用 JTX;Q1Q6 为驱动三极管 , 选用中功率开关管 D1D6 选用 1N4148 或发光二极管 D17D32 采用 IN4001;R1R6 选用 2.7K;1/8 W 碳膜电阻R17R32 选用 4.7K;1/4W 碳膜电阻 CJ1 为交流接触器 ;电流表、电压表、功率表可根据被测对象的大小确定其量程范围 , 可选用模拟式仪表 , 也可采用数字式仪表。 JX1JX16
11、 为红色接线柱 JX17JX32为黑色接线柱 JX1 JX17JX3JX16 可接被检测电器。二极管 D1D6 在电路中起隔离作用。 D17 R17D32 R32 分别组成继电器 J1J16 的缓冲电路 , 防止 J1J16 的误动作 7。 图 5 受控电路 图 6 主控电路 系统工作原理和实验结果 在接线柱 JX1;JX17-JX16;JX32 间接上被检电器 , 接通交流接触器 JC1 调整调压器的输出电压 , 使电压表读数为被测电压值。启动控制电路 , 在程序的控制下 , 使 8243P4.0 点为 1, 其余点为 0。P4.0 点高电平经电阻 R1,D1 加到 Q1 的基极 Q1饱和导
12、通 , 继电器吸合 J1 常开触点闭合 , 第一被测点通电。同时数码管显示 01, 表示第一测点被检测。此时功率表、电流表、电压表的数值为第一点的参数。延时 5 秒后 ,P4.1 点被置 1 其余点被置 0 其工作状态同上。当检测完第十六测试点 8243 清零 ,检测完毕 8。 五 、 总结 随着微机测量与控制技术的发展，以单片机为核心的数字电压表已占有很大的优势 .比如二路输入直流数字电压表，以单片机 AT89C51为核心部件，具有实时显示测量值的功能。 单片机 体积小、重量轻、价格便宜，电路外围器件少，大大地降低了成本本文采用程控放大器实现量程的自动转换。9又比方 AT 89C51进行数据
13、控制、处理 , 送到显示器显示 , 硬件结构简单 , 软件采用 C 语言实现 , 程序简单可读写性强 , 效率高。与传统的电路相比 , 具有方便操作、处理速度快、稳定性高、性价比高的优点 , 具有一定的使用价值当然我们可以使用 在设计过程中可通过 Pro teus仿真软件的调试 , 以达到 电路简单、成本低、精度高、速度快和性能稳定等特点 10。 参考文献 1 王振中 .现代单片机技术的进展 T.浙江理工大学电子信息工程系 .2004年 9 月 2 宋凤娟 ,孙军 ,李国忠基于 89C51单片机的数字电压表设计 J.制造业自动化 .2007年 2月 3 吴金戌 ,沈庆阳等 .8051 单片机实
14、践与应用 M.清华大学出版社 .2002 年 9 月 4 赵文博 ,刘文涛 .单片机语言 C51 程序设计 M.人民邮电出版社 .2005 年 10 月 5 杨恢先，黄辉先 .单片机原理及应用 M.北京：人民邮电出版社 .2006 年 10 月 6 何希才 ,薛永毅 ,姜余祥 .传感器技术及应用 M.北京航空航天大学出版社 .2005年 4月 7 朱群峰 ,王晓芳 ,黄磊 .基于 DS18B20的多路温度采集系统 J.船电技术 .2009年 2月 , 8 居敏花 .基于 AT89S52的温湿度检测系统的设计 J.山西电子技术 .2009年 3月 9 高鹏等 .电路设计与制版 Protel 99
15、 入门与提高 M.人民邮电出版社 .2001 年 6 月 10 Liao Liying.DSP-based AC sampling technology researchT.Guangxi University.2008 11 Mei insurance.Structure of the flow chart to the C language source program into the design and implementationT.Northeastern University.2007 12 Xun Yulong.SCM Experiment Simulation System Design and DevelopmentGShandong Normal University.2008
