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毕业设计-基于单片机的路灯稳压控制系统的设计【毕业论文】 基于单片机的路灯稳压控制系统的设计摘 要目前随着工业的发展，电力设备的老化，导致电力紧张已是社会普遍现象。而城市化的加快又需要更多的照明路灯，而且一般照明路灯电压总是在用电高峰低于额定值，用电低峰高于额定值，这无疑会造成路灯不能正常工作或浪费电力资源。所以研究路灯稳压控制系统就变得很有意义。本设计以单片机为控制核心，设计出一种路灯稳压控制系统,其工作原理是：电网电压通过采样电路，AC/DC转换，再经A/D转换后的信号输入单片机，单片机通过运算处理来控制无触点开关的状态，选择补偿稳压线圈组合，最终实现补偿稳压。关键词：单片机；补偿式；无触点开关MCU-based voltage-stabilizing controller of street lampAbstractWith the rapid development of industry and adging electrical equipment,the lass of power is no doubt nowadays.But the development of cities need more power of electricity for street lamp.And generally street lampvoltage is lower than rated voltage when peak power,but is higher than rated voltage.These have no doubt making street lamp not in proper work order and wasting power of electricity.So study voltage-stabilizing controller of street lamp is very important.From the controller of MCU,this design makes a voltage-stabilizing controller of street lamp. The working principle is as follows. Network power goes through the sample circuit,network afer AC/DC convert and A/D convert,then,puts the signal of A/D convert into MCU.MCU deals with the signal, then,controls the state of the BCR with the processing result.From this to choose the constitute of compesating coils.In the end,this system can achieved voltage-stabilizing.Keywords: MCU; compensating;BCR目 录1 绪论11.1 引言11.2 设计的目的和意义12 单片机技术简介22.1 单片机的定义22.2 单片机的发展史22.3 单片机的应用领域32.4 本章小结43 系统稳压原理及主电路结构53.1 单片机选择5能5 振荡器特性7 芯片擦除73.2 稳压原理73.3 主电路结构83.4 本章小结94 系统硬件设计104.2 AC/DC转换电路104.3 A/D转换电路124.4 双向可控硅触发电路144.5 报警电路154.6 本章小结155 系统的软件设计165.1 稳压控制主程序设计165.2延时程序设计165.4 数据处理与故障分析程序的设计185.5 本章小结226 总结与展望236.1 总结236.2 展望23附录 261 绪论1.1 引言目前我国许多地方由于电力供应紧张，或电力设备严重老化，而随着城市化的快速发展，照明路灯的数量也越来越多，其用电量占城市用电总量的比重越来越大，在用电高峰期，电压都低于额定值，在用电低谷期供电电压又高于额定值，当电压高时不但影响照明设备的使用寿命，而且耗电量也大幅增加（电源电压若增加20%，则耗电量增加44%），当低谷时，照明设备又不能正常工作因而有必要针对上述问题开发出一种使用方便又节能的装置本设计的目的是通过单片机控制无触点开关的通断来实现稳压的目的。本设计可以减少城市路灯照明耗电量，提高用电效率，缓解许多地方电力供应紧张和城市化加快对路灯需求数量增加之间的矛盾，同时可以延长照明设备使用寿命。2 单片机技术简介2.1 单片机的定义单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。单片机也被称为微控制器（Microcontroller），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。1.SCM即单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。2.MCU即微控制器（Micro Controller Unit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Philips的历史功绩。3.单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：1.在智能仪器仪表上的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。2.在工业控制中的应用用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。3.在家用电器中的应用可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。4.在计算机网络和通信领域中的应用现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。5.单片机在医用设备领域中的应用单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。6.在各种大型电器中的模块化应用某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员了解其内部结构。如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要复杂的类似于计算机的原理。如：音乐信号以数字的形式存于存储器中（类似于ROM），由微控制器读出，转化为模拟音乐电信号（类似于声卡）。在大型电路中，这种模块化应用极大地缩小了体积，简化了电路，降低了损坏、错误率，也方便于更换。此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。3 系统稳压原理及主电路结构3.1 单片机选择单片机采用AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。?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-24Hz?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 管脚说明 AT89C51引脚图如图3-1所示。VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。交流调压方式有多种，常见的有自耦变压器调压方式、调相方式、磁饱和稳压方式等。这几种方式均无法满足路灯节能装置的功能要求，自耦变压器方式在大电流供电时，由于其碳刷的限制，不能满足要求；而调相方式存在着波形畸变，即对电网有干扰，又对一些新型照明设备有干扰，无法满足要求；磁饱和方式在大功率时因其体积庞大无法满足要求。补偿变压器方式可应用于交流调压中，这种方式电气原理图如图所示图3-2 补偿式交流稳压器原理其中电网输入电压为UI,补偿电压UB，输出电压UO全为工频电压，则有 UI+UB UO式中UB k1UT1+k2 UT2+k3UT3ki -1,0,1 i 1,2,3 其矢量如图3-3所示。 图3-3 矢量图UO UI2+UB2+2UIUBcos 0.5 补偿采用改变UB模的方式，令 0或 ，则UO （UI+/-UB）。当UI UO UO为额定电压220V 时，UTi（i 1,2,3）提供正补偿；相反，当UI UO时，UTi提供负补偿；当UI UO时，UTi不提供电压补偿，所以，一旦电网输入电压偏离UI偏离额定电压时，单片机控制单元便调节双向可控硅的开关状态，来控制补偿变压器TRi（i 1,2,3）的UTi的补偿方式。3.3 主电路结构由于三相交流电补偿电路及补偿过程完全相同，该设计选择其中一相加以分析。图3-4 补偿式稳压器主电路1相主电路如图3-4所示。TR1，TR2,TR3是3个独立的补偿稳压器，根据精度及输入电压范围的要求来选择补偿变压器的台数，这里选择了3台。其次级绕组上的补偿电压UT设计为11V,22V,44V。当顺极性（反极性）叠加全部投入时，可以获得最大正负补偿电压为77V。S1S8是双向可控硅器件，它与补偿变压器TR1，TR2,TR3组成“多全桥电路”形式，图中S7和S8为公用桥臂，它分别与S1,S2,S3和S4,S5,S6组成3个全桥电路。工作过程为：当输入电压高于额定值UO时，要求补偿稳压器TR1，TR2,TR3中的1个，2个或3个同时工作产生反极性的电动势来抵消UI升高的那部分电压。例如，当判断仅需TR1投入时 设UI极性为U正N负 ，可触发S1和S8导通，电流通路为：UTR1（上绕组）S1TR1（下绕组）S8N。当U,N反极性时，沿上述通路反向流动。当输入电压低于额定值时，需要TR1产生顺极性电动势补偿UI所缺少的那部分电压，可是S2和S7导通。如果UI升高（或降低）很多时，需要TR1和TR2同时投入，在UI高于额定值时，可使S1, S3和S8导通；在UI低于额定值时，可使S2,S4和S7导通。如果需要TR1，TR2,TR3都投入，在UI高于额定值时，使S1,S3,S5和S8导通；在UI低于额定值时，使S2,S4,S6和S7导通。双向可控硅电路安排在补偿变压器的输出侧，可提高其抗干扰能力，此时的TR1，TR2,TR3都有滤波作用，可吸收电网侧的各种瞬间干扰。在输入输出侧接入压敏电阻RV1和RV2可防止各种过电压信号的串入。开关器件不在负载电流的主通路上，从而使其易于选择，并可靠工作。3.4 本章小结本章主要介绍了路灯稳压控制系统所选择的单片机的型号以及性能，系统稳压原理和系统补偿式稳压主电路结构。通过本章的介绍就可以了解到本设计的控制核心以及稳压工作原理。4 系统硬件设计4.1 系统总电路系统主要由AC/DC转换、A/D转换、双向可控硅触发电路、过欠压报警电路等组成。系统硬件框图如图4-1所示。图4-1 系统硬件框图系统总电路图见附录1。4.2 AC/DC转换电路AC/DC转换电路如图4-2所示。图4-2 AC/DC转换电路交流电经过采样变压器后经整流和电容滤波电路，完成AC/DC转换。采样变压器耦合系数设为0.0196，因为该系统选择的A/D转换器参考电压为5V。整流电路选择桥式整流电路，整流电路由4只二极管组成，其构成原则就是保证在变压器副边电压的整个周期内，负载上的电压和电流方向始终不变。整流后波形图如图4-3。图4-3 桥式整流后波形图整流电路输出后要经过电容滤波电路将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。滤波后波形图如图4-4所示。图4-4 电容滤波后波形图4.3 A/D转换电路A/D转换器选择ADC0809芯片。ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。输入电压由AC/DC变换电路转换成05V的直流信号，进入A/D转换芯片0809的输入通道，通过0809芯片转换输入单片机，由CPU检测稳压电源的输入值。图4-5 ADC0809管脚图图4-6 ADC0809内部逻辑图这里A/D转换器参考电压选择+5V，以0809八位255的转换精度每一位的电压值为（5-0）/2550.0196V。设输入电压为X，则：X-270.0196 0,则AD7 1否则AD7 0；X-260.0196 0，则 AD6 1否则AD6 0；X-250.0196 0,则AD5 1否则AD5 0；X-240.0196 0,则AD4 1否则AD4 0；X-230.0196 0,则AD3 1否则AD3 0；X-220.0196 0,则AD2 1否则AD2 0；X-210.0196 0,则AD1 1否则AD1 0；X-200.0196 0,则AD0 1否则AD0 0；A/D转换电路如图4-7所示。图4-7 A/D转换电路4.4 双向可控硅触发电路晶闸管的触发方式有移相触发和过零触发两种。常用的触发电路与主回路之间由于有电的联系，易受电网电压的波动和电源波形畸变的影响，为解决同步问题，往往又使电路较为复杂。MOTOROLA公司生产的MOC3021-3081器件可以很好地解决这些问题。该器件用于触发晶闸管，具有价格低廉、触发电路简单可靠的特点。MOC3061采用双列直插6脚封装，可靠触发电流Ift5-15mA；保持Ih 100A；超阻断电压600V；重复冲击电流峰值1A；关断状态额定电压上升率dV/dt 100V/s。 MOC3061的管脚排列如下：1、2脚为输入端；4、6为输出端；3、5脚悬空MOC3061驱动器由单片机经74LS07控制。通过MOC3061控制双向可控硅来调节控制补偿变压器绕组的组合，从而调节输出电压。图中R2为输入限流电阻，R1为输出限流电阻，R3是为了防止可控硅误触发；R4、C为阻容保护电路，防止浪涌电压损坏可控硅。图4-8 双向可控硅触发电路4.5 报警电路过压、欠压报警电路采用蜂鸣器报警电路，蜂鸣器用三极管驱动方式驱动，报警电路的开关控制量直接由单片机的P1.0口输出。报警电路如图4-9所示。图4-9 蜂鸣器报警电路4.6 本章小结 本章介绍了本设计的硬件电路图和工作原理，包括AC/DC转换单元、A/D转换单元、双向可控硅触发单元以及报警单元。硬件的选择和设计在整个控制系统中非常重要，只有硬件电路设计成功，才能继续软件的开发设计和整个系统的可靠工作。5 系统的软件设计5.1 稳压控制主程序设计稳压控制系统程序见附录3，流程图如图5-1。1.软件设计了启动延时程序，以避免上电时输入电压不稳或瞬间大电流冲击等影响。2.当输入电压UI过高或过低，使输出电压与额定输出电压偏差10%时，将产生报警。3.软件设计保证了同组双向可控硅只有1个导通控制字，提高了系统的可靠性。图5-1 稳压控制系统程序流程图 延时程序设计为避免上电时输入电压不稳或瞬间大电流冲击等影响，软件设计了延时程，延时时间为1S。 由于本设计选择的单片机晶振为6MHz，一个机器周期为2S，则一次循环（DJNZ指令）为4S，需要采用多重循环实现1S延时。由于0.1S 4S*125*200，而1S 0.1S*10,则程序流程图如图5-2。图5-2 延时程序流程图其中R4,R5,R6,R7分别赋值为1，125，200和10。 数据采样程序的设计此段程序分ADC0809查询程序和中断检测两部分。其程序流程图如图5-3所示。其中图（a）为ADC0809查询流程图，图（b）为中断检测流程图。 a b 图5-3 A/D转换程序流程图5.4 数据处理与故障分析程序的设计这部分是路灯稳压控制系统的中心部分，整个控制系统就是靠这部分来控制无触点开关进而选择补偿绕组组合，来实现输出稳定电压。该部分程序流程图如图5-4。图5-4 数据处理与故障分析程序流程图该段程序中的OE选择是由电压采样通道确定的，即采样通道为哪一相电压，OE相应的选择控制该相电压所要用到的LS373锁存器，进而控制无触点开关状态实现补偿稳压。该部分程序首先应判断输入电压是否过压，即是否补偿调压后还会高于额定输出电压的10%，如果是则报警，不是则继续执行。调试如图5-5所示。图5-5 欠压报警调试图当R1赋值为120V时，最大补偿后是199V，超过额定电压10%的偏差，所以报警，P2被值0，P1.0被置1，另由于31H单元是01通道，所以OE子程序中P1.5被置1，所以P1值为21H，即：“0010 0001”。当R1赋值为250V时，经CPU处理，需要选择反相补偿稳压部分的33V的补偿组合，即执行“BU3 MOV P2,#85H”语句，P2口输出“1000 0101”，控制无触点开关选择补偿线圈组合，达到稳压效果。调试图如图5-6所示。当R1赋值为220V时，CPU直接执行“SHUCHU: MOV P2,#00H”语句，P2输出为“0000 0000”。调试结果如图5-7所示。图5-6 负补偿调试图图5-7 采样电压等于额定电压调试5.5 本章小结本章对路灯稳压控制系统的软件部分进行了说明和调试，包括延时程序，A/D转换程序，数据处理和控制部分程序等。软件的设计在整个系统中起着举足轻重的作用，因为系统的可靠工作就是靠软件来控制的。到此就可以对整个控制系统的工作原理及工作过程有了全面的了解。6 总结与展望6.1 总结本设计的目标是设计一种路灯稳压控制系统，该系统可以使路灯始终处于正常工作状态，不受电网电压波动影响，从而既可以延长照明设备的使用时间，而且可以节约电力资源。本设计通过以单片机为控制核心，采用补偿式稳压原理，并通过无触点开关来控制补偿线圈组合，从而实现了稳压的目的。由于使用了单片机，所以本系统可以说是一个智能稳压控制系统，因为通过自己写的程序就可以实现高智能、高效率以及高可靠性。而补偿式稳压和无触点开关的运用则使该系统性能更上一层楼，最终使该系统具有输出电压稳定、高效、节能、省材、调节快速、重量轻及体积小等优点，解决了以往有触点工作不可靠、故障率高、维护量大、使用寿命短等经过长时间的查找资料，在老师和同学的指导帮助下，最终完成了路灯稳压控制系统的设计，而且在设计的过程中，对单片机和模电、数电等方面的知识有了更深入的了解，并且在许多文献资料中学到了以前没有接触过的知识，总之，本设计让我受益匪浅。当然，由于时间仓促，自己的知识更是有限，对某些新接触的知识理解还不透彻，设计中难免许多不足，还有许多知识等待自己去探索和学习。6.2 展望随着我国城市化的快速发展，照明路灯的需求越来越大，而我国许多地区电力资源一直处于紧张状态，所以无论是对路灯工作效率上还是节约能源上，都有对稳压控制系统的需要，这是很长时间都无法改变的现实，所以基于单片机的智能稳压控制系统有着很广阔的应用价值。致 谢到这里，我的毕业设计也到了收笔阶段，回顾整个设计过程，每一部分都是自己的辛苦与努力换来的，当然也少不了杨兵力老师与同学的指导与帮助，让我在毕设过程中，克服种种困难，最终完成了设计任务。在此，向指导和帮助过我的老师和同学表示诚挚的感谢！由衷的感谢自己的父母，一直默默的支持我的学习和生活！最后，感谢答辩组的老师对本设计的评论与指导！参考文献1 李传信等.采用二进制绕组变压器的交流稳压器J.电力电子技术，1997，（2）：75-762 刘华毅等.一种无触点大功率补偿式交流稳压器的研制.大连：大连理工大学，20053 李剑侠等.用光耦合双向可控硅驱动器组成的三相交流调功器.LSI制造与测试，19934 迟健男.双向可控硅构成无触点开关的简单方法.电子世界，20015 陈明辉 吴一平.MOC3061触发晶体管.96 郑学平等.微机控制补偿式交，1994.117 出版社，2007.88 出版社，2005.49 童诗白 出版社，2004.410 出版社,2004.411 周明德. 微型计算机硬件、软件及应用 第2 版 M .北京:清华大学出版社,199812 张友德 赵志英. 单片微型机原理、应用与实验M . 上海:复旦大学出版社,199213 张立科.单片机典型模块设计实例导航.人民邮电出版社，2004.514 张勇.PROTEL 99SE 电路设计技术入门与应用 第一版 .北京：电子工业出版社，200215 李建忠主编，单片机原理及应用，西安电子科技大学出版社，200416 单片机应用技术 周平 伍云辉 编 电子科技大学出版社17 高尚楷.单片机控制交流稳18 电子驿站.AT89C51中文资料.19 Robin Otto Bsc.Intelligent Lighting Control System.Intelligent Building ControlReseach and Develop.20 Chung ,Ho Study of A Highly-Reliable Dimmable Road Lighting System with Inte lligent Remote Con附录附录1 系统总电路图附录2 补偿单元电路图附录3 系统程序 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0013H AJMP INT1 ORG 0030H; ;主程序MAIN: MOV R0,#30H ;存放数据首地址 MOV P1,#00H MOV P2,#00H CLR A MOV R0,A ;将数据存放单元清零 INC R0 MOV R3,#03H ;3路采样初值 MOV 31H,#00H ;存放通道号 MOV R4,#1 ACALL YANSHI ;延时MSZH: SETB IT1 ;INT1置为边沿触发 SETB EA ;开中断 SETB EX1 ;允许INT1中断 MOV DPTR,#0FFF8H ;指向0809通道0 MOV A,#00H MOVX DPTR,A ;启动A/D转换 MOV P1.7,#0HERE: SJMP HERE ;等待中断 ACALL CHULI DJNZ R3,MSZH ;巡回未完继续 AJMP MAIN; ;延时子程序YANSHI: MOV R7,#10 ;1S延时程序DELAY3: MOV R6,#200DELAY2: MOV R5,#125DELAY1: DJNZ R5,DELAY1 ;4us*125 500us 0.5ms DJNZ R6,DELAY2 ;0.5ms*200 0.1s DJNZ R7,DELAY3 ;0.1s*10 1s DJNZ R4,YANSHI RET; ;中断子程序INT1: CLR EX1 PUSH PSW ;保护现场 MOVX A,DPTR ;读A/D转换结果 MOV R1,A ;存数据 INC DPTR ;更新通道 MOV A,31H INC A MOV 31H,AMOV R3,#03H ;重新赋初值POP PSW RETI ;返回中断; ;数据处理与故障分析子程序CHULI: MOV A,#00H CLR C MOV 31H,#01H MOV A,31H ACALL OE MOV A,R1 CLR C SUBB A,#220 JZ SHUCHU ;电压等于额定值，直接输出 JC QYPD SUBB A,#99H ;过压判断 JC FU ;无过压调整电压 ACALL ALARM ;过压报警QYPD: CLR C MOV A,#220 ;欠压判断 SUBB A,R1 SUBB A,#99 JC ZHENG ;无欠压调整电压 ACALL ALARM ;欠压报警SHUCHU: MOV P2,#00H AJMP FINISHFU: MOV A,#00H ;负补偿 CLR C MOV A,R1 SUBB A,#220 JC ZHENGMOV B,A ;结果暂存BSUBB A,#11 JC BU1MOV A,BSUBB A,#22JC BU2MOV A,BSUBB A,#33JC BU3MOV A,BSUBB A,#44JC BU4MOV A,BSUBB A,#55JC BU5MOV A,BSUBB A,#66JC BU6MOV A,BSUBB A,#77JC BU7ZHENG: ;正补偿 MOV A,#220 CLR C SUBB A,R1 MOV B,A SUBB A,#11JC BU8MOV A,BSUBB A,#22JC BU9MOV A,BSUBB A,#33JC BU10MOV A,BSUBB A,#44JC BU11MOV A,BSUBB A,#55JC BU12MOV A,BSUBB A,#66JC BU13MOV A,BSUBB A,#77JC BU14BU1: MOV P2,#81H RETBU2: MOV P2,#84H RETBU3: MOV P2,#85H RETBU4: MOV P2,#90H RETBU5: MOV P2,#91H RETBU6: MOV P2,#94H RETBU7: MOV P2,#95H RETBU8: MOV P2,#42H RETBU9: MOV P2,#48H RETBU10: MOV P2,#45H RETBU11: MOV P2,#60H RETBU12: MOV P2,#62H RETBU13: MOV P2,#68H RETBU14: MOV P2,#65H RET; ;控制子程序嵌套程序（控制片选择程序）OE: CJNE A,#00H,OE2 SETB P1.4 RETOE2: CJNE A,#01H,OE3 SETB P1.5 RETOE3: SETB P1.6 RET; ;报警子程序ALARM: MOV P2,#00H SETB P1.0 RETFINISH: END附录4Technology Development and Application of Single-chipAbstract: Since the advent of single chip since the compact because of its flexibility, low cost, control, and ease of production, such as advantages, in all areas of society have been widely used. In this paper, single-chip technology development and application are discussed.Key words: single-chip application1 single-chip technology The so-called single-chip microcomputer m1crocontroller is defined as an integrated chip, integrated microprocessor CPU , memory, basic I / O interfaces and timer / counter, communications components, that is, in a one chip micro-computer basic functions. In 1970 after the successful development of micro-computer, with the emergence of a single chip ie, single-chip micro-computer . Intel Corporation in 1971 the U.S. production of four single-chip 4004 and 1972, the embryonic form of the production of 8-bit single-chip 8008, in particular the 1976 MCS-48 single-chip has been available, in a short span of 20 years, experienced a replacement of four, the speed of its development approximately every two or three more next-generation, integrated double double feature. The speed of its development, application scope, has reached alarming proportions, it has penetrated into the production and all areas of life. Although many varieties of s