本科畢業(yè)設(shè)計--基于單片機的遙控智能節(jié)電系統(tǒng)

1、學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 1 基于基于單單片機的遙控智能片機的遙控智能節(jié)電節(jié)電系系統(tǒng)統(tǒng) （電子信息科學與技術(shù) 2002 級） 摘摘 要要： ：在在電電力系力系統(tǒng)統(tǒng)中，中，為為了避免送了避免送電過電過程中的程中的線線路路損損耗及用耗及用電電高峰高峰時時造成的末端造成的末端電電 壓過壓過低，低，動動力力設(shè)備轉(zhuǎn)設(shè)備轉(zhuǎn)矩不足，照明燈具亮度不矩不足，照明燈具亮度不夠夠，往往都是以，往往都是以較較高的高的電壓傳輸電壓傳輸。因此用。因此用 戶經(jīng)戶經(jīng)常承受的常承受的電壓電壓高于高于額額定定電壓電壓，特，特別別是用是用電電低峰低峰時時， ，電電網(wǎng)網(wǎng)電壓電壓更高，有更高，有時時會高出會高出 10%以

2、以 上，多余的上，多余的電壓電壓不不僅僅使用使用戶電費戶電費開支大量增大，同開支大量增大，同時導時導致燈具致燈具發(fā)熱發(fā)熱，使用壽命，使用壽命縮縮短，燈短，燈 具開支加大；具開支加大；對對于于動動力力設(shè)備設(shè)備，由于，由于電壓過電壓過高高導導致致鐵鐵心磁通心磁通過過大，大，電電流流過過高，高，導導致致電電機機發(fā)發(fā) 熱熱，最，最終終影響其使用壽命；個影響其使用壽命；個別別情況下，情況下，遠遠離離變壓變壓器的用器的用戶戶，特，特別別是廣大是廣大農(nóng)農(nóng)村用村用戶戶，不，不 是是電壓過電壓過高的高的問題問題，而是，而是電壓過電壓過低，由此看來開低，由此看來開發(fā)發(fā)一種既能降一種既能降壓壓又能升又能升壓壓的的穩(wěn)

3、壓穩(wěn)壓器器顯顯 得十分必要。得十分必要。 關(guān)關(guān)鍵詞鍵詞：遙控，：遙控，節(jié)電節(jié)電，智能，智能，變壓節(jié)變壓節(jié)能能 abstracts： ：in the electric power system, in order not to send to give or get an electric shock the circuit in the process to exhaust and use to give or get an electric shock the high peak the bitter end electric voltage that result in lead low,

4、 the motive equipments turns the shortage, illuminate the bright degree of lamp is not enough, usually all delivering with the higher electric voltage.so the electric voltage that customer usually bear is high to settle the electric voltage in the sum, using to give or get an electric shock the low

5、especially, the charged barbed wire net electric voltage is higher, sometimes would high 10% of is above, surplus of electric voltage not only use an aggrandizement with a great deal of electricity charges expenditure, cause lamp have fever at the same time, the service life shorten, lamp expenditur

6、e enlargement;for the motive equipments, because the electric voltage lead high cause the iron heart pass greatly, the electric current lead high, cause electrical engineering have fever, end affect its service life;separately under circumstance, keep off the customer of the transformer, especially

7、large village customer, is not an electric voltage to lead the high problem, but the electric voltage lead low, develop from this a kind of since can decline to press and rise to press steady to press the machine to seem to be very necessary. key word: lamp expenditure enlargement, the motive equipm

8、ents 目目錄錄 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 2 摘摘 要要1 關(guān)關(guān)鍵詞鍵詞1 abstracts1 1、前言、前言3 2、方案、方案論證論證4 3、正文、正文5 3.1 節(jié)節(jié)能系能系統(tǒng)總設(shè)計統(tǒng)總設(shè)計5 3.1.1 節(jié)電節(jié)電器的分器的分類類及各自特點及各自特點5 3.1.2 穩(wěn)壓穩(wěn)壓系系統(tǒng)統(tǒng)及工作及工作過過程程5 3.1.3 穩(wěn)壓穩(wěn)壓原理原理6 3.2 節(jié)電節(jié)電控制系控制系統(tǒng)統(tǒng)中心控制器中心控制器7 3.2.1 中心控制器中心控制器簡簡介介7 3.2.2 系系統(tǒng)資統(tǒng)資源使用分配源使用分配13 3.2.3 關(guān)于子程序的描述關(guān)于子程序的描述15 3.2.4 系系統(tǒng)結(jié)統(tǒng)結(jié)構(gòu)框構(gòu)框圖圖1

9、5 4、參考文獻、參考文獻29 5、致、致謝謝29 附附錄錄一一 電電路路圖圖30 附附錄錄二二 詳細詳細程序清程序清單單35 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 3 1、前言、前言 本智能照明節(jié)能裝置，其設(shè)計獨特先進，將各種節(jié)電技術(shù)結(jié)合在一起，節(jié)電效果顯 著，功能齊全，是一種高效安全的照明節(jié)電產(chǎn)品，節(jié)電率可達 4080以上。此照明 節(jié)能裝置以單片機控制技術(shù)為核心，是微電腦技術(shù)、電力電子技術(shù)與變壓器技術(shù)的完 美結(jié)合。本智能照明節(jié)能裝置整機無機械、無碳刷，實現(xiàn)了無觸點調(diào)壓穩(wěn)壓，響應(yīng)速度 快，動態(tài)性能極好，輸出波形無畸變；同時效率高，長期免維護。并且次裝置采用紅外 線遙控技術(shù)，可以進行無線操作

10、。 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 4 2、方案、方案論證論證 建筑照明節(jié)能潛力主要包括電光源潛力、鎮(zhèn)流電器和傳感監(jiān)控器潛力、燈具潛力以及運 行管理潛力等。 從理論上講，照明用電量（l）可用下式表示： lw*t*（e*af*u*m）=e*a*tu* m* 其中 w-每一臺燈具消耗的電功率，kw臺； t-開燈時間，h； e-平均設(shè)計照度，lx； a-地板面積，m2； u-照明利用率； f-每臺燈具的燈泡光通量，lm; m-保持系統(tǒng)； -燈泡的綜合效率=fwx1000 流明瓦（包括鎮(zhèn)流器的損失）。因此，欲降低照明電 耗，必須設(shè)法增大公式中的分母值，即提高照明利用率、使用高效燈泡、提高燈具的

11、維修率； 或者減少分子值，即減少開燈時間、保持適當?shù)恼斩群捅M量采用局部照明等。 但是，照明節(jié)能的原則是在保證足夠的照明亮度和質(zhì)量的前提下節(jié)約能源。所以。選擇合理 照度（e）、提高照明利用率（u）、燈泡光通量（f）和綜合效率（）等，對于建筑照明節(jié)能具有 非常重要的意義。 談起變壓器，幾乎人人都知道。大多數(shù)人知道的是電子變壓器，如電源變壓器，隔離變 壓器，行輸出變壓器，脈沖變壓器，音頻變壓器，高頻變壓器等等，最常見的就是電器里面 的電源變壓器，這些變壓器功率一般很小，幾毫瓦到幾百瓦，價格從幾分到幾百元。最近市 場上有種聲音，看到某種節(jié)電器就說是變壓器，面露不屑的神情，似乎變壓器就是一種廉價 裝置，

12、其實這是非常孤陋寡聞的說法。我們所談的是電力變壓器，電力變壓器同樣有很 多種類，如干式變壓器，整流變壓器，油浸變壓器，卷鐵芯配電變壓器，防雷變壓器，全密封 電力變壓，組合式變壓器、芯式變壓器、殼式變壓器等等。這些變壓器遠非常識中的變壓器 那么簡單。 變壓器技術(shù)很簡單？回答是否定的！電力變壓器涉及的工藝復雜程度和生產(chǎn)技術(shù) 可一點不簡單，了解這些工藝和技術(shù)必須有扎實的專業(yè)理論知識和實踐經(jīng)驗，涉及到電力 學、電磁學、材料學、熱傳導學、制造工藝等等，設(shè)計一款優(yōu)良的電力變壓器并不比設(shè)計一 個變頻器來得容易！我們相信絕大多數(shù)人，包括一些行業(yè)資深人士，對電力變壓器的認識 是匱乏的，還停留概念層面。 變壓器能

13、不能節(jié)電？回答是肯定的！當實際負荷輕時或供電電壓高時，適當降低 電壓，實現(xiàn)供電的匹配能有效節(jié)省電能。其實，市場上的電機節(jié)電器或燈光節(jié)電器也正是應(yīng) 用了這一根本原理，盡管實現(xiàn)的方式不同，但電壓降低到與需求匹配是無法改變的。 變壓器就是節(jié)能設(shè)備？當然不是，如同有人把微處理器稱呼為電腦，其實只是通常 電腦的一個器件，還需要配備存儲器、軟驅(qū)、鍵盤、顯示器等等。單純的微處理器你怎么用？ 同樣，變壓器有時候可以作為節(jié)電器的一個部件，但距離節(jié)電器還有相當距離。我們需要配 備保護模塊、測試模塊、智能控制系統(tǒng)、旁路裝置、指示顯示部分，通信遙控模塊等等，這些 綜合起來才能構(gòu)成一個節(jié)能設(shè)備。 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-

14、遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 5 所以，這里我們就用這個方法來實現(xiàn)節(jié)能。 3、正文、正文 3.1 節(jié)節(jié)能系能系統(tǒng)總設(shè)計統(tǒng)總設(shè)計 3.1.1 節(jié)電器的分類及各自特點 1 可控硅穩(wěn)壓器：體積小，重量輕，價格中等，穩(wěn)壓精度較高，但只能降壓，不能升壓， 最嚴重的是產(chǎn)生諧波，污染電網(wǎng)。 2 自耦變壓器式調(diào)壓器：可以升壓也可以降壓，調(diào)壓可以無級變化，但只能手動，不 能動態(tài)調(diào)節(jié)。 3 帶有伺服機構(gòu)的補償式穩(wěn)壓器：雖然可以克服上述缺點，但由于采用了伺服機構(gòu)和 電刷動態(tài)調(diào)節(jié)，存在反應(yīng)慢，電刷磨擦損傷，接觸不良易產(chǎn)生火花甚至燒壞電刷和調(diào)壓器。 4 電抗式自飽和穩(wěn)壓器：調(diào)節(jié)方便，主回路不需要觸點，但只能降壓不能升壓，控制 設(shè)備

15、復雜。 5 變壓器組式穩(wěn)壓器：利用變壓器組及對應(yīng)矩陣開關(guān)可以方便的改變電壓，只要改變 變壓器極性，可以方便的達到升壓及降壓及目的，穩(wěn)壓精度可以做到較高，體積小，重量輕、 ，價格低，是目前比較先進的一種節(jié)電器，號稱“全球第三代技術(shù)非相控技術(shù)”。 3.1.2 穩(wěn)壓系統(tǒng)及工作過程 穩(wěn)壓系統(tǒng)如圖 1 所示，包括微處理器，檢測，采樣，a/d 轉(zhuǎn)換，矩陣開關(guān)，極性（升降壓） 開關(guān)，變壓器組，人機接口等。微處理器是系統(tǒng)的核心單元，所有智能化程度均取決于它的 開發(fā)程度，電器設(shè)備可以設(shè)計成高中低檔，這一切可以由它和周圍的配套設(shè)備完成，變壓器 組是系統(tǒng)的關(guān)鍵組件。但變壓器組在高中低產(chǎn)品中基本沒有變化。 當電網(wǎng)電壓

16、 ui 發(fā)生擾動時，輸出電壓跟著變化，反饋回路通過檢測，采樣，a/d 轉(zhuǎn)換， 把數(shù)字信號送主微機處理器，采樣值和給定值進行比較得出誤差信號，首先根據(jù)誤差信號 的極性，通過極性開關(guān)決定變壓器組工作在降壓還是升壓狀態(tài)，再根據(jù)誤差信號的大小控 制矩陣開關(guān)，調(diào)節(jié)變壓器組的運行方式，使輸出電壓不斷接近給定值，最終達到穩(wěn)定值使輸 出電壓等于給定電壓。 電壓輸入變壓器組電壓輸出 矩陣開關(guān)檢測采樣 a/d 極性開關(guān) 微處理器人機接口 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 6 圖 1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 3.1.3 穩(wěn)壓原理 圖 2 是 a 相原理圖。us i0 i0 k1 k1 us k2 u1 u2(us) k2

17、ui ui i1 z u0 z u0 圖 2補償有原理 圖 3等效電路 ui為電網(wǎng)電壓，u0為輸出電壓，t 為變壓器，其原邊繞組電壓為 u1，副邊繞組電壓為 u2，變比為 n，副邊與負載串聯(lián)，起補償作用。 將圖 2 等效變換成圖 3。變壓器原邊等效為受控電流源 is=io/n=i1,副邊等效為受控電壓 源 us=u1/n=u2, 起補償作用。 輸出電壓 u0=ui-kus=ui-ku2 狀態(tài) 1 k1閉合，k2打開時 設(shè) k=1。 此時 u0=ui-u2=ui-u1/n=(1-1/n) ui 狀態(tài) 2 k2閉合，k1打開時 設(shè) k=0 此時 u1=0,u20 i1=is=i0/n u0=ui

18、從上面分析可知，當 k1閉合 k2打開時，補償電壓 us=ui/n,當 k2閉合 k1打開時，沒有 補償，us=u1=0.穩(wěn)壓器的輸出電壓 u0=ui 。只用一個變壓器 r 的穩(wěn)壓精度是很差的，不實 用，實際上應(yīng)該使用 n 個變壓器組成變壓器組，對于任意的u=ui-u0=us 0 則有 u=k0us0+k1us1+k2us2+ +knusn=kjusj(j=0,1,n)這樣把 usj=20、21、2n伏的 變壓器副邊串聯(lián)起來，那么所有的偏差u 通過適當?shù)?kj 都可以得到相應(yīng)的補償，例如 u=21v=202224，即 k0k2k41，k1k30. 如果u0。說明不是需要降壓而是需要升壓。只需要

19、改變變壓器的極性就可以了。其 升壓范圍，穩(wěn)壓精度與降壓狀態(tài)相同，在不增加變壓器的個數(shù)及電壓，功率的前提下，即可 降壓又可升壓，這對于可控硅穩(wěn)壓器或電抗式自飽和穩(wěn)壓器等節(jié)電器而言，是不可想象的。 若將變壓器組設(shè)計為五個，n=5，則變壓器的輸出電壓分別為 1v，2v，4v，8v，16v， 其組合電壓為 u0=k0+2k1+4k2+8k3+16k4，u0 的最大值為 31v。穩(wěn)壓誤差為 1v。對于 220v 的單相電而言。精度大約為0.5/2200.25%，這一精度即使對穩(wěn)壓器（實驗室用）來說 也是相當高的了，而實現(xiàn)它并不困難，只要有五個帶常開常閉的繼電器觸點即可，由于觸點 不接在主回路，所以成本不

20、高，觸點火花不大。采取阻容吸收回路后，可以不出現(xiàn)火花，對 微處理器等弱電元件的干擾不成問題。 若在增加一個 32v 的變壓器，其可調(diào)電壓達 63v，調(diào)壓幅值達到 28.6%ui 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 7 3.2 節(jié)電節(jié)電控制系控制系統(tǒng)統(tǒng)中心控制器中心控制器 3.2.1 中心控制器簡介 本系統(tǒng)中心控制器采用 89c52 作為中央控制芯片，系統(tǒng)的所有外圍器件全部采用 國外著名企業(yè)的優(yōu)秀產(chǎn)品，性能穩(wěn)定，使用壽命長，具有良好的適應(yīng)環(huán)境的能力。 uintuout 輸 入 采 樣 旁路 調(diào)壓變壓器組 輸 出 采 樣 人機接口 矩陣開關(guān) 微處理器控制單元 中心控制器結(jié)構(gòu) 3.2.1.1中央

21、處理器 圖一即為中央處理器的電路圖,本系統(tǒng)采用了philips公司的89c52系列芯片做處理器,這里 簡單介紹一下89c52的各個性能和特點:可擦寫的flash記憶存儲器, 達到 33mhz的速度, 完全的靜態(tài)操作, 可擴張的外部隨機存儲器達到64 kbytes, 4級優(yōu)先中斷, 6個中斷源, 四個 8 位的輸入輸出端口, 校檢錯誤,自動地址位檢驗, 時鐘能被停止而且重新開始,可編程時 鐘輸入, 3個 16- bit 定時器.(關(guān)于89c52的詳細資料可見附錄一). p1.0 1 p1.1 2 p1.2 3 p1.3 4 p1.4 5 p1.5 6 p1.6 7 p1.7 8 rst 9 p3

22、.0/rxd 10 p3.1/txd 11 p3.2/int0 12 p3.3/int 13 p3.4/t0 14 p3.5/t1 15 p3.6/wr 16 p3.7/rd 17 xtal 1 19 p2.0 21 p2.1 22 p2.2 23 p2.3 24 p2.4 25 p2.5 26 p2.6 27 p2.7 28 psen 29 ale 30 ea 31 p0.7 32 p0.6 33 p0.5 34 p0.4 35 p0.3 36 p0.2 37 p0.1 38 p0.0 39 xtal 2 18 u1 89c52 c41 cap c42 cap st 1 crystal1 r

23、d wr p3.5 p3.4 int1 int0 txd rxd p1.0 p1.1 p1.2 p1.3 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 a8 a9 a10 a11 a12 a13 a14 a15 rst ps ale +5v p1.4 p1.5 p1.6 p1.7 圖一 中央處理器 3.2.1.2 看門狗 單片機的看門狗復位電路采用了maxim公司的max813l芯片,它的主要優(yōu)點是價格 低廉引腳連線少,并且只要供給813l脈沖,它就可以工作,當脈沖在1.6s內(nèi)消失時,即產(chǎn)生復位 信號,使單片機復位,從而達到我們的目的,本系統(tǒng)沒有用到4腳和5腳,即電壓比較器部分,圖 二即為m

24、ax813l的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖(關(guān)于max813l的詳細資料可見附錄二)。 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 8 圖二 max813l結(jié)構(gòu)圖 3.2.1.3 外部 eeprom 我這里采用了stmicroelectronics公司的at24c08作為外部的i2c bus eeprom,它的功 能是存儲用戶設(shè)定值數(shù)據(jù)和時間的數(shù)據(jù)，這里 c si24 w c 08 是一個8 k 位串行c m o s e2p r o m ,內(nèi)部含有1024 個8 位字節(jié),c a t a l y s t 公司的先進c m o s 技術(shù)實質(zhì)上 減少了器件的功耗, c si24 w c08 有一個16 字節(jié)頁寫緩沖器,該

25、器件通過i2c 總線接口進 行操作有一個專門的寫保護功能, at24c08與400khz i2c 總線兼容,1.8 到6.0 伏工作電壓 范圍,寫保護功能當wp 為高電平時進入寫保護狀態(tài),頁寫緩沖器,自定時擦寫周期,1,000,000 編程/擦除周期,可保存數(shù)據(jù)100 年。圖三為at24c08的基本引腳圖,圖四是at24c08各引腳 的作用(關(guān)于at24c08的詳細資料可見附錄三)。 圖三 引腳圖 圖四 引腳作用 3.2.1.4 時鐘芯片 采用 ds1302 實時時鐘芯片的時鐘，其程序設(shè)計及時間準確度，與單片機直接產(chǎn)生時間 的時鐘，效果不可同日而語。ds1302 是美國 dallas 公司推出

26、的一種高性能、低功耗、帶 ram 的實時時鐘芯片，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，且具有閏年補償功 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 9 能，工作電壓寬達 2.55.5v。采用三線接口與 cpu 進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次 傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 ram 數(shù)據(jù)。ds1302 內(nèi)部有一個 31的用于臨時性存放數(shù)據(jù) 的 ram 寄存器。ds1302 是 ds1202 的升級產(chǎn)品，與 ds1202 兼容，但增加了主電源后背 電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。圖五是 ds1302 的引腳， 圖六是 ds1302 與 cpu 連接的電路原理圖（關(guān)于

27、 ds1302 的詳細資料可見附錄四） 圖五 ds1302 的引腳 圖六 ds1302 與 cpu 連接的電路原理圖 3.2.1.4 地址鎖存器芯片 這里我們采用了 motorola 公司的 74ls373 系列芯片作為地址的鎖存單元， 74ls373 每片包括八個輸入和輸出的觸發(fā)器，當 le 是 high 時，數(shù)據(jù)被存入鎖存單元之中， 當 le 是 low 時，數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)單元中，不會隨著數(shù)據(jù)的輸入而產(chǎn)生變化，從而使地址 數(shù)據(jù)不變。74ls373 是一種高速，耗能低的 d 觸發(fā)器，并且與所有 moto 公司的 ttl 電路 兼容，圖七是 74ls373 的內(nèi)部電路原理圖，圖八是接線圖（關(guān)于

28、 74ls373 的詳細資料可見附 錄五）。 圖七 內(nèi)部電路原理圖 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 10 圖八 與單片機接線圖 3.2.1.5 外部靜態(tài) ram 存儲器 這里我們采用了samsung公司的km62256c系列芯片做外部靜態(tài)ram存儲器，它有 32kx8 bit的數(shù)據(jù)存儲區(qū)，采用了0.7um cmos工藝制作，低電源供耗，雙列直插式結(jié)構(gòu)，圖 九是km62256c系列芯片的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖，圖十是引腳及引腳功能表（關(guān)于km62256c的 詳細資料可見附錄六） 圖九 內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖 圖十 引腳功能 3.2.1.5 ad 轉(zhuǎn)換部分 這里我們用了 ad574 作為模擬和數(shù)字的轉(zhuǎn)換，

29、 ad574a 是美國模擬數(shù)字公司 （analog）推出的單片高速 12 位逐次比較型 a/d 轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置雙極性電路構(gòu)成的混合集成 轉(zhuǎn)換顯片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特點，并且具有自動校零和自動極性轉(zhuǎn)換功 能，只需外接少量的阻容件即可構(gòu)成一個完整的 a/d 轉(zhuǎn)換器，其主要功能特性如下：12 位 的分辨率，25us 的轉(zhuǎn)換速率，模擬電壓輸入范圍兩檔四種為：010v 和 020v，05v 和 010v，12 位/8 位數(shù)據(jù)輸出格式。 ad574a 的 ce、和 a0 對其工作狀態(tài)的控制過程。在 ce=1、=0 同時滿足 時，ad574a 才會正常工作，在 ad574 處于工作狀態(tài)時，當=

30、0 時 a/d 轉(zhuǎn)換，當=1 是 進行數(shù)據(jù)讀出。和 a0 端用來控制啟動轉(zhuǎn)換的方式和數(shù)據(jù)輸出格式。a0-0 時，啟動的是 按完整 12 位數(shù)據(jù)方式進行的。當 a0=1 時，按 8 位 a/d 轉(zhuǎn)換方式進行。當=1，也即當 ad574a 處于數(shù)據(jù)狀態(tài)時，a0 和控制數(shù)據(jù)輸出狀態(tài)的格式。當=1 時，數(shù)據(jù)以 12 位 并行輸出，當=0 時，數(shù)據(jù)以 8 位分兩次輸出。而當 a0=0 時，輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的高 8 位， a0=1 時輸出 a/d 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的低 4 位，這四位占一個字節(jié)的高半字節(jié)，低半字節(jié)補零。 下圖是 89c52 單片機與 ad574a 的接口電路，其中還使用了三態(tài)鎖存器 74ls373 和

31、 74ls00 與非門電路，邏輯控制信號由(、和 a0)有 89c52 的數(shù)據(jù)口 p0 發(fā)出，并由三態(tài) 鎖存器 74ls373 鎖存到輸出端 q0、q1 和 q2 上，用于控制 ad574a 的工作過程。ad 轉(zhuǎn)換 器的數(shù)據(jù)輸出也通過 p0 數(shù)據(jù)總線連至 89c52，由于我們只使用了 8 位數(shù)據(jù)口，12 位數(shù)據(jù)分 兩次讀進 89c52，所以接地。當 89c52 的 p1.0 查詢到 sts 端轉(zhuǎn)換結(jié)束信號后，先將轉(zhuǎn)換 后的 12 位 a/d 數(shù)據(jù)的高 8 位讀進 89c52，然后再將低 4 位讀進 89c52。這里不管 ad574a 是處在啟動、轉(zhuǎn)換和輸出結(jié)果，使能端 ce 都必須為 1，因此

32、將 89c52 的寫控制線和讀控 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 11 制線通過與非門 74ls00 與 ad574a 的使能端 ce 相連。 圖十一是 ad574 在本系統(tǒng)中的連線圖（關(guān)于 ad574 的詳細資料可見附錄七） wr1 300 wr2 300 d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0 d3 d2 d1 d0 a0 ce10 1213 u18f 74ls04 rd +5v vcc 1 ref-in 10 lsbdb0 16 db1 17 an-gnd 9 db2 18 db3 19 db4 20 bpl rof 12 db5 21 db6 22 db7 23 10v

33、spn 13 db8 24 db9 25 20vspn 14 db10 26 msb-11 27 refout 8 st atus 28 cs 3 +vs 7 a0/sc 4 r/c 5 -vs 11 12/8 2 dc 15 ce 9 u8 ad574a 574 wr 1 2 3 u20a 74als00 agnd +12v -12v p1.0 圖十一 ad574 的連接 以上部分是中心控制器的主板部分簡單的芯片介紹，下面的是顯示部分芯片的介紹。 本系統(tǒng)顯示部分采用共陽級八段數(shù)碼管和發(fā)光二極管動態(tài)顯示。 3.2.1.5 段驅(qū)動芯片 這里我們采用 motorola 公司的 uln2803 作為

34、段驅(qū)動，具有輸出電流大的特點，內(nèi) 部基本原理是 cmos 工藝，肖特極三極管，輸入電壓達到 30v，輸出電壓達到 50v 左右， 安全，性能穩(wěn)定，圖十二是 2803 的基本參數(shù)表格（關(guān)于 uln2803 的詳細資料可見附錄八） 圖十二 參數(shù)表格 3.2.1.6電源板芯片 這里控制信號和繼電器信號采用光電隔離技術(shù)，以防止產(chǎn)生模擬電壓對繼電器的干擾， 光電隔離芯片采用 toshiba 公司的 tlp521-4，圖十三是 ulp521-4 的一部分和個引腳的 定義及內(nèi)部原理 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 12 圖十三 ulp521-4 3.2.1.7 遙控部分 本系統(tǒng)遙控部分采用紅外線發(fā)射

35、接收，紅外通信是利用 950nm 近紅外波段的紅外 線作為傳遞信息的媒體，即通信信道。發(fā)送端采用脈時調(diào)制（ppm）方式，將二進制數(shù)字信號 調(diào)制成某一頻率的脈沖序列，并驅(qū)動紅外發(fā)射管以光脈沖的形式發(fā)送出去；接收端將接收到 的光脈轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)過放大、濾波等處理后送給解調(diào)電路進行解調(diào)，還原為二進制數(shù) 字信號后輸出。簡而言之，紅外通信的實質(zhì)就是對二進制數(shù)字信號進行調(diào)制與解調(diào)，以便利 用紅外信道進行傳輸；紅外通信接口就是針對紅外信道的調(diào)制解調(diào)器。圖十四為紅外接收電 路。 圖十四 紅外接收電路 紅外接收電路選用 vishay 公司生產(chǎn)的專用紅外接收模塊 tsop1738。該接收模塊是一 個三端元件，

36、使用單電源+5v 電源，具有功耗低、抗干擾能力強、輸入靈敏度高、對其它波 長（950nm 以外）的紅外光不敏感的特點，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖十五所示。（關(guān)于 tsop1738 的詳細資料可見附錄九） 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 13 圖十五 tsop1738 原理 tsop1738 的工作原理為：首先，通過紅外光敏元件將接收到的載波頻率為 38khz 的脈 沖調(diào)制紅外光信號轉(zhuǎn)化為電信號，再由前放大器和自動增益控制電路進行放大處理。然后， 通過帶通濾波器和進行濾波，濾波后的信號由解調(diào)電路進行解調(diào)。最后，由輸出級電路進行 反向放大輸出。為保證紅外接收模塊 tsop1738 接收的準確性，要

37、求發(fā)送端載波信號的頻 率應(yīng)盡可能接近 38khz，因此在設(shè)計脈沖振蕩器時，要選用精密元件并保證電源電壓穩(wěn)定。 再有，發(fā)送的數(shù)位“0”至少要對應(yīng) 14 個載波脈沖，這就要求傳送的波特率不能超過 2400bps。利用上述紅外收發(fā)電路構(gòu)成的紅外信道最大通信距離為 8m。 通信方式：通信的數(shù)據(jù)格式為每幀 11 位，包括 1 位起始位、8 位數(shù)據(jù)位、1 位奇偶校驗位和 1 位停止位；片內(nèi)定時器 t1 作為波特率發(fā)生器，選擇傳送的波特率為 1200bps，則定時器 t1 的初值應(yīng)設(shè)置為 tl1=th1=e8h，另外應(yīng)禁止定時器 t1 中斷，以免因定時器 t1 溢出而產(chǎn) 生不必要的中斷。 以上介紹的是中央控

38、制器硬件部分（具體詳細的電路圖見附錄十），下面介紹軟件部分。 3.2.2 系統(tǒng)資源使用分配 (1)片內(nèi) ram 單元的分配 20h 07h06h05h04h03h02h01h00h 位地址: 04h_閃動時間標志 位地址: 05h-修改預設(shè)目標參數(shù) 百位閃動標記 .顯示掃描 程序使用 位地址: 06h-修改預設(shè)目標參數(shù) 十位閃動標記 .顯示掃描程序 使用 位地址: 07h-修改預設(shè)目標參數(shù) 個位閃動標記 .顯示掃描程序 使用 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 14 21h ledhcdy.led 指示緩沖單元 調(diào)試用 t0 喂狗指示 d7(0fh)d6 秒指示(0eh) 22h 17h1

39、6h15h14h13h12h11h10h 22h 鍵號和鍵去抖標記(km=位地址 17h)鍵處理標記(kp=位地址 16h) 鍵號 (11h10h)=0 是選擇鍵; =1 是鍵; =2 是鍵; =3 是確定鍵 23h 啟動 ad 轉(zhuǎn)換標志(23h.0=18h),由 t1 中斷置 1,轉(zhuǎn)換結(jié)束清零,(每個 周期采樣 40 點,每次采樣 10 個周期 每點需 500 微秒,40 點 =20 000 微秒 倒數(shù)是 50hz, 10 個周期 =1020ms0.2 秒 三相需 0.6 秒,輸入輸出需 1.2 秒, 外加測電流 需 1.8 秒 考慮數(shù)據(jù) 處理,應(yīng)小于 2 秒) 23h25h 備用 2bh

40、顯示緩沖區(qū)指針存放地址(zdsmdip 子程序使用) 2fh.0 中斷診斷標志 f0 自檢出口標志 56h77h 堆棧區(qū) 78h7fh 顯示緩沖區(qū) 80h81h ad 測量之 a 相輸入電壓壓縮 bcd 碼(h) 82h83h ad 測量之 a 相輸入電壓壓縮 bcd 碼(l) 84h85h ad 測量之 b 相輸入電壓壓縮 bcd 碼(h) 86h87h ad 測量之 b 相輸入電壓壓縮 bcd 碼(l) 88h89h ad 測量之 c 相輸入電壓壓縮 bcd 碼(h) 8ah8bh ad 測量之 c 相輸入電壓壓縮 bcd 碼(l) f0h t0 基本計時單元 2ms 計時單元 f1h f

41、2h f6h t1 基本計時單元 100ms 計時單元 f7h 秒單元 f8h 分單元 f9h fch t2 計時備用 (2)24c08 i2c 總線 e2prom 00h 備用 01h a 相目標電壓 4 位壓縮 bcd 碼高兩位(02h 或 01h) 02h a 相目標電壓 4 位壓縮 bcd 碼低兩位(目標電壓 220180 之間, 需 要 32v 變壓器) 03h b 相目標電壓 4 位壓縮 bcd 碼高兩位(02h 或 01h) 04h b 相目標電壓 4 位壓縮 bcd 碼低兩位(目標電壓 220180 之間, 需 要 32v 變壓器) 05h c 相目標電壓 4 位壓縮 bcd

42、碼高兩位(02h 或 01h) 06h c 相目標電壓 4 位壓縮 bcd 碼低兩位(目標電壓 220180 之間, 需 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 15 要 32v 變壓器) 24h 調(diào)壓時間(小時) 00h 調(diào)壓時間(分鐘) 01h 調(diào)壓目標(高位 h) 90h 調(diào)壓目標(低壓 l) 3.2.3 關(guān)于子程序的描述 disup 顯示子程序 table (顯示字型表 table ) d2ms 延時 2 豪秒子程序 keysm 鍵掃描子程序 set1302 設(shè)置 ds1302 初始時間,并啟動計時 get1302 從 ds1302 讀時間 rtinputbyte 寫 1302 一字節(jié)

43、 （內(nèi)部子程序） rtoutputbyte 讀 1302 一字節(jié) （內(nèi)部子程序） sta 發(fā)送起使條件 start(24c08) stop 發(fā)送停止條件 stop (24c08) mack 發(fā)送應(yīng)答位子程序 ack (24c08) mnack 發(fā)送非應(yīng)答位 ack 非子程序 (24c08) cack 應(yīng)答位檢查子程序 wrb 字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送子程序 (24c08) rdb 字節(jié)數(shù)據(jù)接收子程序 (24c08) wrnbyt n 個字節(jié)發(fā)送子程序 (24c08) rdnbyt n 個字節(jié)讀出子程序 (24c08) numbyt 24c08 存入程序 t0fwcx t0 中斷服務(wù)程序 bcdys bcd

44、 碼壓縮子程序 3.2.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 作為一個系統(tǒng)，框圖在編程過程中起著重要作用，以下就是系統(tǒng)的程序框圖 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 16 初始化 送顯示數(shù)據(jù) 鍵處理 y 數(shù)據(jù)采集，處理 完畢 y 圖十五 主程序框圖 開始 有鍵閉合？ km=1？ kp=1？ 1kp，判斷輸入鍵 號，對輸入鍵處理 返回 0km 0kp 1km y n n y y n km：去抖標志 kp：處理標志 鍵處理流程 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 18 lc all d i su p a=0 1 2 3 a=0 1 2 3 a=0a=1a=3 a=2 lc all keysm lc all d

45、 i su p lc all keysm lc all d i su p a=0? ? lc all keysm ( ) a=0, ; ld j- -03 l l d d 0 0 a=0 ; 2 23 3 2 2 0 0 3 3 0 0 aa aa a=1? a=1 ; uub b- - 2 20 0 - - 1 1 a=0 ; abc uuaa- - 2 20 0 - - 0 0 a=3 ; 1 uuaa- - 2 20 0 - - 0 0 = =1 1 lc all d i su p lc all keysm ? a=0 1 2 3 : : + +1 1 : : - -1 1 a=1a=2

46、 a=0 a=3 , , 9 ? 2 24 4c c 0 08 8 2 24 4c c 0 08 8 ( ) 2 23 3 2 2 0 0 3 3 0 0 aa aa a=0 ( ) a=1 2 3 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 19 附錄一： 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 20 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 21 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 22 附錄二： 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 23 附錄三：英文資料 3 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 24 附錄四：英文資料 4 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 25 附錄五：英文資

47、料 5 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 26 附錄六：英文資料 6 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 27 附錄七：英文資料 7 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 28 附錄八：英文資料 8 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 1 附錄九：英文資料 9 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 29 4、參考文獻、參考文獻 1 單片機應(yīng)用技術(shù) 耿長青主編 化學工業(yè)出版社 2 單片機編程與應(yīng)用入門 楊西明主編 機械工業(yè)出版社 3 單片機人機接口實例集 公茂法馬寶甫等主編 北航大學出版社 4 8051 單片機實踐與應(yīng)用 吳金戌主編 清華大學出版社 5 單片機外圍電路設(shè)計 沙占

48、友主編 電子工業(yè)出版社 6 at89c51 data book atmel atmel 7 philips semiconductors philips philips 8 數(shù)字電子技術(shù)簡明教程 余孟嘗主編 高等教育出版社 9 電子技術(shù)基礎(chǔ) 陳繼生編 高等教育出版社 10 電子線路設(shè)計實驗測試 謝自美編 華中理工大學出版社 11 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 閻石主編 高等教育出版社 5、致、致謝謝 本論文的主要內(nèi)容到此結(jié)束，請各位老師給予寶貴意見和建議，此設(shè)計之所以能順利 完成，與宮老師的悉心指導和幫助是分不開的，宮老師在百忙之中，抽時間指導設(shè)計和審閱 論文，并給出許多寶貴的意見，宮老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和

49、淵博的知識使我受益非淺，在此表 示深深的感謝。 同時還要向曾經(jīng)給過我支持和幫助的老師和同學致以最誠摯的謝意。 附附錄錄一一 電電路路圖圖（分別是主控制板，電源繼電器板，面板） 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 30 mr 1 wdo 8 vcc 2 pfo 5 vss 3 wdi 6 pfi 4 rst 7 u25 max813l d61n4001 rst p1.4 +5v ro 1 re 2 de 3 di 4 vcc 8 b 7 a 6 gnd 5 u6max485 b a p1.1 rxd txd +5v p1.5 p1.6 p1.7 r6r5r4 +5v st 2 crystal

50、1 c51 cap c52 cap vcc1 1 x1 2 x2 3 gnd 4 io 6 scl k 7 rst 5 vcc2 8 u5 ds1302 bt 3v a12 a13 a14 377 244 34 u18b 74als04 a15 377up 574 a 23 b 22 c 21 d 20 g1 18 g2 19 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 13 12 14 13 15 14 16 15 17 u7 74ls154 a11 377 377ak 377bk 377ck 377cc p1.0 1 p1.1 2 p

51、1.2 3 p1.3 4 p1.4 5 p1.5 6 p1.6 7 p1.7 8 rst 9 p3.0/rxd 10 p3.1/txd 11 p3.2/int0 12 p3.3/int 13 p3.4/t0 14 p3.5/t1 15 p3.6/wr 16 p3.7/rd 17 xtal 1 19 p2.0 21 p2.1 22 p2.2 23 p2.3 24 p2.4 25 p2.5 26 p2.6 27 p2.7 28 psen 29 ale 30 ea 31 p0.7 32 p0.6 33 p0.5 34 p0.4 35 p0.3 36 p0.2 37 p0.1 38 p0.0 39 x

52、tal 2 18 u1 89c52 c41 cap c42 cap st 1 crystal1 rd wr p3.5 p3.4 int1 int0 txd rxd p1.0 p1.1 p1.2 p1.3 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 a8 a9 a10 a11 a12 a13 a14 a15 rst ps ale a14 1 a12 2 a7 3 a6 4 a5 5 a4 6 a3 7 a2 8 a1 9 a0 10 d0 11 d1 12 d2 13 d3 15 d4 16 d5 17 d6 18 d7 19 ce 20 a10 21 oe 22 a11 23 a9 24

53、a8 25 a13 26 we 27 u3 62256-2 a0 a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8 a9 a10 a11 a12 a13 a14 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 rd wr d0 3 q0 2 d1 4 q1 5 d2 7 q2 6 d3 8 q3 9 d4 13 q4 12 d5 14 q5 15 d6 17 q6 16 d7 18 q7 19 oe 1 le 11 u2 74ls373 a15 0000-7fffh +5v p1.4 p1.5 p1.6 p1.7 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 a 1 b 2 c 3 g1 6

54、g2a 4 g2b 5 y0 15 y1 14 y2 13 y3 12 y4 11 y5 10 y6 9 y7 7 u12 mc74hc238a +5v in 1 1 in 2 2 in 3 3 in 4 4 in 5 5 in 6 6 in 7 7 in 8 8 com 10 out 8 11 out 7 12 out 6 13 out 5 14 out 4 15 out 3 16 out 2 17 out 1 18 gnd 9 u13 uln2803 uapi ubpi ucpi uapo ubpo ucpo d0 3 q0 2 d1 4 q1 5 d2 7 q2 6 d3 8 q3 9

55、d4 13 q4 12 d5 14 q5 15 d6 17 q6 16 d7 18 q7 19 clk 11 e 1 u11 74ls377 wr 377up uapi ubpi ucpi uapo ubpo ucpo 1 2 3 4 5 6 7 8 jp2z 8 heade r gnd -12v +12v +5v agnd 1 2 3 4 5 6 7 8 jp1z 8 heade r vcc 1 2 3 4 5 6 7 8 jp3z1 8 heade r 1 2 3 4 5 6 7 8 jp3z2 8 heade r d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 wr 377 377 up

56、 1a1 2 1a2 4 1a3 6 1a4 8 2a1 11 2a2 13 2a3 15 2a4 17 1y1 18 1y2 16 1y3 14 1y4 12 2y1 9 2y2 7 2y3 5 2y4 3 1g 1 2g 19 u10 74ls244 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 1 1 rd 244 1 2 3 4 5 6 7 8 9 rp1pdz +5v 1 2 3 4 jp11z head er 2x2 1 2 3 4 5 6 jp4z 56 u18c 74ls04 89 u18d 74ls04 4 5 6 u20b 74ls00 +5v +5v a0 1 a1 2

57、 a2 3 vss 4 vcc 8 wp 7 scl 6 sda 5 u4at24c08 p1.2 p1.3 r2 5.1k r3 +5v +5v 主板控制 1 學士學位畢業(yè)設(shè)計論文-遙控智能節(jié)電系統(tǒng) 31 upce10 x0 13 x1 14 x2 15 x3 12 x4 1 x5 5 x6 2 x7 4 inh 6 a 11 b 10 c 9 x 3 vdd 16 vee 7 vss 8 u9 mc74hc4051 d3 zener3 wr5 pot2 r9 res2 cipi d2 zener3 wr4 pot2 r8 res2 bipi d1 zener3 wr3 pot2 r7 re

58、s2 aipi p3.5 p3.4 agnd agnd agnd agnd agnd agnd -12v +12v d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d0 3 q0 2 d1 4 q1 5 d2 7 q2 6 d3 8 q3 9 d4 13 q4 12 d5 14 q5 15 d6 17 q6 16 d7 18 q7 19 clk 11 e 1 u14 74ls377 ak ak a16vk a8vk a4vk a2vk a1vk a32vk wr d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d0 3 q0 2 d1 4 q1 5 d2 7 q2 6 d3 8 q3 9 d4

59、 13 q4 12 d5 14 q5 15 d6 17 q6 16 d7 18 q7 19 clk 11 e 1 u15 74ls377 bk bk b16vk b8vk b4vk b2vk b1vk b32vk wr 377ak 377bk 1 2 3 4 5 6 7 8 jp6z 8 header 1 2 3 4 5 6 7 8 jp5z 8 header a b in 1 1 in 2 2 in 3 3 in 4 4 in 5 5 in 6 6 in 7 7 in 8 8 out 1 18 out 3 16 out 4 15 out 5 14 out 6 13 out 7 12 out

60、8 11 out2 17 com diode 10 u21 uln2803a(18) in 1 1 in 2 2 in 3 3 in 4 4 in 5 5 in 6 6 in 7 7 in 8 8 out 1 18 out 3 16 out 4 15 out 5 14 out 6 13 out 7 12 out 8 11 out2 17 com diode 10 u22 uln2803a(18) d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d0 3 q0 2 d1 4 q1 5 d2 7 q2 6 d3 8 q3 9 d4 13 q4 12 d5 14 q5 15 d6 17 q6 16