单片机课程设计-发电机定子绕组温度巡检仪.doc

湖南理工学院课程设计报告书 题 目： 发电机定子绕组温度巡检仪 系 部： 机械工程学院 专 业： 机械电子工程 班 级： 姓 名： 学 号： 2011年 12月 20 日 目 录1、 引言.3 2、总体方案设计.32.1、功能介绍.32.2、芯片选择.42.3、ad0809的主要性能指标.43、硬件电路的设计.53.1 8051单片机最小系统.53.2 用8155扩展并行口用来带键盘、显示.63.3 485通信接口设计.73.4 电源设计.73.5 报警电路.83.6 信号采集电路.84、软件设计.84.1主程序框图.94.2 显示程序框图.104.3数据处理程序框图.105、调试与测试结果分析.106、设计心得.107、附录.1118 1引言随着科学技术水平的提高，我们的工业控制技术要求也越来越高，控制精度也越来越高。还设置了报警系统，使得机器的使用寿命大大的增加。安全系数也提高的了不少。在这种背景下，我们设计了发电机定子绕组温度巡检仪，随时监控发电机的工作情况，给工厂带来了更多的便利。本设计是以89c51单片机为核心，以电阻电桥代替温度传感器，以0809作为ad转换而设计成的。实现了所需要的基本功能，并分析了相应软件的设计要点，包括软件设计流程、仿真与调试。2、 系统总体方案的设计2.1功能：1、 依次巡回显示发电机定子绕组24槽内温度，显示格式如下： 1 : x x x c可选方案：用6个数码管：为两位显示槽编号，如1槽24槽，用将编号与温度隔开。用液晶显示，表格显示方式。2、 定时巡回显示功能：每个点显示10秒，然后自动显示下一槽的温度。3、 定点显示功能固定：显示某个参数，直至人工干预，转换成巡回显示为止。4、 配用5个键复位前翻后翻定点自动2.2芯片的选择：cpu用89c51单片机，数模转换用ad0809，用8155扩展并行口，用蜂鸣器报警等等。2.3系统结构系统总框图如下所示：显示报警按键485通信8155并口扩展cpu单片89c51通过ad0809模数转换信号采集2.4ad0809性能1主要特性1）8路输入通道，8位a/d转换器，即分辨率为8位。 2）具有转换起停控制端。 3）转换时间为100s(时钟为640khz时)，130s（时钟为500khz时） 4）单个+5v电源供电 5）模拟输入电压范围0+5v，不需零点和满刻度校准。 6）工作温度范围为-40+85摄氏度 7）低功耗，约15mw。 2内部结构adc0809是cmos单片型逐次逼近式a/d转换器，内部结构如图所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型a/d转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。 3外部特性（引脚功能）adc0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图所示。下面说明各引脚功能。 in0in7：8路模拟量输入端。 2-12-8：8位数字量输出端。 adda、addb、addc：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路 ale：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 start： a/d转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动a/d转换）。 eoc： a/d转换结束信号，输出，当a/d转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 oe：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当a/d转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 clk：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640khz。 ref（+）、ref（-）：基准电压。 vcc：电源，单一+5v。 gnd：地。3、 硬件电路的设计3.1 8051单片机最小系统 单片机时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡方式和外部振荡方式。1、内部振荡方式：at89c51单片机有一个用于构成内部振荡器的反相放大器，xtal1和xtal2分别是放大器的输入、输出端。石英晶体和陶瓷谐振器都可以用来一起构成自激振荡器。2、外部振荡方式：把外部已有的时钟信号引入单片机内。这种方式适宜用来使单片机的时钟与外部信号保持同步。从外部时钟源驱动器件，xtal2可以不接，而从xtal1接入。复位时单片机的初始化操作，其主要功能是pc初始化为0000h，使单片机从0000h单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行时出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为使单片机正常工作，也需要按复位键以重新启动。rst引脚是复位信号的输入端，复位信号是高电平有效，其有效时间持续24个振荡脉冲周期（即两个机器周期）以上。复位操作有上电自动复位、按键电平复位、外部脉冲复位和自动复位四种方式。单片机芯片封装图89c51芯片的封装有plcc、pqfp以及dip40，本设计采用的是引脚双列直插式封装。其封装形式如图。 3.2 用8155扩展并行口用来带键盘、显示8155的结构和引脚8155有40个引脚，采用双列直插封装，其引脚图和组成框图如图所示。 (1) 地址/数据线ad0ad7（8条） (2) i/o口总线（22条）：pa0pa7、pb0pb7、 pc0pc5。 (3) 控制总线（8条）ale 地址锁存（输入）io / /m io口/ram选择， 0：选内ram； 1：选内io口/ce 片选线/rd、/wr 读、写控制timerin 定时器输入（输入定时器所需时钟）timerout 定时器输出（输出所产生的方波脉冲）3.2 8155的ram和i / o口地址编码3.3 485通信接口设计由于现在网咯越来越发达，我们的设计也要考虑到通信这方面的问题。也就引入了rs485通信接口的设计。特点：1. rs-485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+(26)v表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-(26)v表示。接口信号电平比rs-232-c降低了，就不易损坏接口电路的芯片， 且该电平与ttl电平兼容，可方便与ttl 电路连接。 2. rs-485的数据最高传输速率为10mbps 。 3. rs-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好。 4. rs-485最大的通信距离约为1219m，最大传输速率为10mb/s，传输速率与传输距离成反比，在100kb/s的传输速率下，才可以达到最大的通信距离，如果需传输更长的距离，需要加485中继器。rs-485总线一般最大支持32个节点，如果使用特制的485芯片，可以达到128个或者256个节点，最大的可以支持到400个节点。485芯片引脚图如下：3.4 电源设计并上电容得到5v直流电压小型电感模拟电压7805稳压变压器220v ac电源框图：3.5 报警电路本系统采用蜂鸣器报警其硬件电路如下所示：3.6 信号采集电路4、 软件设计4.1主程序框图报警按键查询显示数据处理 信号采集 初始化程序开始4.2 显示程序框图数据显示数据处理数据转换数据采集4.3数据处理程序框图5、 调试与测试结果分析软件完成后，把伟福编译后的文件通过烧录器下载到at89c51芯片，加上电源就可以进行调试。各程序模块具有一定的独立性，因此可以先调试模块，在模块功能都能实现的前提下，再调试总程序，这样能快捷地检查判断硬件或软件上的问题。6、 设计心得7、附录系统原理图：1、信号采集电路硬件图2、电源电路图3、显示及控制电路硬件图程序：#include#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define pa xbyte0x0000/8155并口扩展端口定义；#define pb xbyte0x0001#define pc xbyte0x0002#define com xbyte0x0003void duan();uchar num,aa,num1,dat,temp,max,min;/num为槽编号；uchar anjian,k;uchar t0,t1,t2,t3,t4,t5;uint tt1;int i;sbit st=p33;sbit oe1=p34; sbit oe2=p35;sbit oe3=p36;sbit a=p27;sbit b=p26;sbit c=p25;sbit eoc=p32;uchar code table= 0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f,0x77,0x7c, 0x39,0x5e,0x79,0x71,0x60 ;/数码管段显uchar code tablewe=0x3e,0x3d,0x3b,0x37,0x2f,0x1f,;void delay(uint z);void button();void inint0809();/ad初始化/*/主函数void main()void inittime();/void inint0809();while(1)void ad0809(uchar oen);/信号采集及转换void datat();/数字滤波void duan();/段显；void disp();/显示子函数void button();/按键扫描/*/*/延时函数 1*z msvoid delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);/*/*ad初始化*void inint0809()st=0;oe1=0;oe2=0;oe3=0;a=0;b=0;c=0;/*/*0809转换子程序void ad0809(uchar oen)st=1;oen=0;while(eoc=1);st=0;oen=1;dat=p1;st=0;oen=0;/数据滤波处理子程序void datat()if(imax)max=dat;if(datmin)min=dat;temp=temp+dat;i+;else temp=(temp-max-min)/8;i=0;/*void disp()/显示子函数；if(aa=8)/定时时间为1.25msaa=0;if(num1=6)num1=0;pb=tablewenum1;switch(num1)case 0:pa=tablet0;break;case 1:pa=tablet1;break;case 2:pa=tablet2;break;case 3:pa=tablet3;break;case 4:pa=tablet4;break;case 5:pa=tablet5;break;/*/定时器初始化；void inittime()/tmod=0x11; /设置定时器0为工作方式 th0=(65536-50000)/256; tl0=(65536-50000)%256; th1=(65536-20)/256; tl1=(65536-20)%256; ea=1;/开cpu中断 et0=1;/开定时器0中断 tr0=1;/启动定时器0 et1=1;/开定时器1中断 tr1=1;/*void exter0() interrupt 1/计时器10msth0=(65536-5000)/256; tl0=(65536-5000)%256;tt1+;aa+;void exter1() interrupt 3uchar th1=(65536-20)/256; tl1=(65536-20)%256; /*void duan()/段显；t4=num%10;t5=num/10;t3=16;t0=temp/10;t1=(temp/10)%10;t2=temp/100;/*/键盘扫描/*void button()if(pc0=0)delay(5);pc0=0;anjian=0;k=1;else