燕山大学单片机课设 继电器.doc

摘要本论文是基于AT8031单片机所设计的项目，在基本工程中，通过单片机的P1.0引脚输出低（高）电平时，三极管Q1饱和导通（截止），+5V电源加到继电器线圈两端，继电器吸合（释放），同时状态指示灯发光二极管也点亮（熄灭），继电器的常开触点闭合（释放），相当于开关闭合（断开）。在扩展工程中，本论文增加了共阴极数码管显示模块，继电器闭合断开同时，数码管同时计数并显示。关键词：AT8031 三极管 电磁继电器 数码管 引言在各种自动控制设备中，都存在一个低压的自动控制电路与高压电气电路的互相连接问题，一方面要使低压的电子电路的控制信号能够控制高压电气电路的执行元件，如电动机、电磁铁、电灯等；另一方面又要为电子线路的电气电路提供良好的电隔离，以保护电子电路和人身的安全，电磁式继电器便能完成这一桥梁作用。本论文中单片机P1.0口的高低电平为控制输入端，以led灯的亮灭为被控制端，同时实现6段数码管的计数功能。目录一 继电器介绍 3二 基础工程 52.1 实验流程图52.2实验原理图 6三 扩展工程 73.1动态数码管连接路73.2 实验流程图83.3 实验原理图93.4实际接线图 10 四 论文程序11 4.1基础工程程序11 4.2扩展工程程序11 五、总结13一 继电器介绍电磁式继电器一般由控制线圈、铁芯、衔铁、触点簧片等组成，控制线圈和接点组之间是相互绝缘的，因此，能够为控制电路起到良好的电气隔离作用。当我们在继电器的线圈两头加上其线圈的额定的电压时，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的接通、切断的开关目的。 本论文中单片机P1.0口的高低电平为控制输入端，以led灯的亮灭为被控制端，同时实现6段数码管的计数功能。下面是一个小型信号继电器HK4100F-DC5V-SH的实物照片和主要技术参数。HK4100F电磁继电器主要技术参数：品 牌 ：汇科（HUI KE）型 号 ： HK4100F-DC5V-SH外形尺寸（mm）： 10.5*15.5*11.8mm（W*L*H）重 量 ： 3.5g产 地： 中国宁波触点参数：触点形式：1C（SPDT）触点负载： 3A 220V AC/30V DC阻 抗： 100m额定电流： 3A电气寿命：10万次机械寿命：1000万次线圈参数：阻值(士10%)： 120 线圈功耗：0.2W 额定电压：DC 5V 吸合电压：DC 3.75V 释放电压：DC 0.5V 工作温度：-25+70 绝缘电阻：100M 线圈与触点间耐压：4000VAC/1分钟在上面单片机实验板上继电器驱动电路原理图中，三极管的基极B接到单片机的P，三极管的发射极E接到继电器线圈的一端，线圈的另一端接到5V电源VCC上；继电器线圈两端并接一个二极管IN4148，用于吸收释放继电器线圈断电时产生的反向电动势，防止反向电势击穿三极管及干扰其他电路。继电器的正确使用 1、继电器额定工作电压的选择 继电器额定工作电压是继电器最主要的一项技术参数。在使用继电器时，应该首先考虑所在电路(即继电器线圈所在的电路)的工作电压，继电器的额定工作电压应等于所在电路的工作电压。一般所在电路的工作电压是继电器额定工作电压的0.86。注意所在电路的工件电压千万不能超过继电器额定工作电压，否则继电器线圈容易烧毁。另外，有些集成电路，例如NE555电路是可以直接驱动继电器工作的，而有些集成电路，例如COMS电路输出电流小，需要加一级晶体管放大电路方可驱动继电器，这就应考虑晶体管输出电流应大于继电器的额定工作电流。 2、触点负载的选择 触点负载是指触点的承受能力。继电器的触点在转换时可承受一定的电压和电流。所以在使用继电器时，应考虑加在触点上的电压和通过触点的电流不能超过该继电器的触点负载能力。例如，有一继电器的触点负载为28V(DC)10A，表明该继电器触点只能工作在直流电压为28V的电路上，触点电流为10A，超过28V或10A，会影响继电器正常使用，甚至烧毁触点。 3、继电器线圈电源的选择 这是指继电器线圈使用的是直流电(DC)还是交流电(AC)。通常，初学者在进行电子制作活动中，都是采用电子线路，而电子线路往往采用直流电源供电，所以必须是采用线圈是直流电压的继电器。二 基础实验 本实验采用的继电器控制电压是5V,控制端为高电平时，继电器工作常开触电吸合，连触点的LED灯被点亮。当控制端为低电平时，继电器不工作，执行时，对应的LED灯随继电器的开关而亮灭。2.1实验流程图实验原理图：三 扩展实验 在基本实验的基础上，本论文将继电器与数码管相结合，利用实验仪提供的数码管显示电路，使继电器在吸合的同时，数码管能够加1计数，同是LED灯亮一次，继电器断开，数码管不计数，同时LED灯灭，这样通过数字显示我们就能知道继电器的工作次数，技术范围为099999，最后可以设置阈值使继电器在工作到设定的工作次数时能停止工作。 3.1动态数码管连接电路（a）外形和引脚图（b）共阳极机构数码管(c)共阴极机构数码管(1) 数码管工作原理 共阳极数码管的8个发光二极管的阳极（二极管正端）连接在一起。通常，公共阳极接高电平（一般接电源），其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为低电平时，则该端所连接的字段导通并点亮。根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，要求段驱动电路能吸收额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。共阴极数码管的8个发光二极管的阴极（二极管负端）连接在一起。通常，公共阴极接低电平（一般接地），其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为高电平时，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，要求段驱动电路能提供额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。(2) 数码管字形编码 对于本论文所用试验箱共阴极数码管来讲，显示0-F共16个数字字母，段码分别为0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07,0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71。 在实验箱中，我们将6位共阴极数码管的的位选端与片选端分别接入8031芯片的片选口CS0，那么段码输出地址为08004H，位码输出地址为08004H，3.2程序流程图：3.3实验原理图3.4实际接线图四 论文程序4.1基础工程程序#include sbit Output = P10;void Delay() unsigned int i; for (i=0; i20000; i+) ;void main() while (1) Output = 0; Delay(); Output = 1; Delay(); 4.2扩展工程程序#include #define LEDLen 6sbit Output = P10;xdata unsigned char OUTBIT _at_ 0x8002; / 位控制口xdata unsigned char OUTSEG _at_ 0x8004; / 段控制口xdata unsigned char IN _at_ 0x8001; / 键盘读入口int k=0,a=0;code unsigned char LEDMAP = / 八段管显示码 0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71;void Delay(unsigned char CNT) unsigned char i; while (CNT- !=0) for (i=100; i !=0; i-); void DisplayLED()unsigned char i, j; unsigned char Pos; unsigned char LED; unsigned char ge,shi,bai,qian,wan; ge=k%10; shi=k%100/10; bai=k%1000/100; qian=k%10000/1000; wan=k/10000; Pos = 0x20; / 从左边开始显示 LED = LEDMAPwan; OUTSEG = LED; OUTBIT = Pos; / 显示一位八段管 Delay(1); Pos = 1; / 显示下一位LED = LEDMAPqian; OUTSEG = LED; OUTBIT = Pos; / 显示一位八段管 Delay(1); Pos = 1; / 显示下一位 LED = LEDMAPbai; OUTSEG = LED; OUTBIT = Pos; / 显示一位八段管 Delay(1); Pos = 1; / 显示下一位LED = LEDMAPshi; OUTSEG = LED; OUTBIT = Pos; / 显示一位八段管 Delay(1); Pos = 1; / 显示下一位 LED = LEDMAPge; OUTSEG = LED; OUTBIT = Pos; / 显示一位八段管 Delay(1); Pos = 1; / 显示下一位void main() while (1) if(a=100) Output = 0; if(a=200) Output = 1; k+; a=0; a+; DisplayLED(); 五 总结本次课程设计让我温习了单片机的基本原理、功能以及构造，以及继电器、共阴极数码管的基本工作原理，学会了使用WAVE6000和Proteus这两个软件的基本使用方法，利用C语言在WAVE6000下进行编程实现所需要的功能，同时在Protuse软件上画电路图并进行仿真，通过硬件的制作提高了动手能力和分析问题的能力。对于软件部分的编程，基础工程只是一个端口驱动继电器开启闭合状态，程序比较容易好懂，但是在扩展程序部分添加了数码管同步计数，由于单片机课程学的不是很扎实主要是通过看芯片的基本资料进行编写的，所以我意识到了当你需要某个东西时，一定要去了解它，弄清楚其工作原理、实现方案以及需要注意的地方，特别是像一些芯片工作的时序图，这是编程之前必须去了解的。对于硬件部分，我收获颇多。首先，让我对单片机的最小系统有了深刻的理解，特别是通过串口通信将程序下载到单片机中，明白了将程序下载到单片机的方法和原理。其次，对一些基本电路检测问题，能够做到独立解决，像我在实验过程中遇到了各种不同的问题，其实是对自己能力的体现，其实问题多还更加好，那样你可以更加发现自己的不足之处，这样才能够提高。最后，此次设计提高了我的焊接技术，比起以前的课程设计焊的电路