大学生宿舍限电自动控制器.doc

本科学生毕业论文（设计）题目(中 文):大学生宿舍限电自动控制器(英 文):College Students dormitory power automatic controller姓 名 学 号 院 （系）电子工程系专业、年级电子信息工程 级指导教师 50湖南科技学院本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本科毕业论文（设计）作者签名： 毕业论文（设计）任务书课题名称：大学生宿舍限电自动控制器学生姓名： 系 别：电子工程系专 业：电子信息工程指导教师： 湖南科技学院本科毕业论文（设计）任务书1、 主题词、关键词： 大学生宿舍限电 自动控制器2、毕业论文（设计）内容要求：(1) 系统概述；(2) 总体方案设计与选择论证(3) 主要器件介绍(4) 各功能模块电路原理图及工作原理分析(5) 软件设计(6) 程序及功能说明(7) 系统仿真总结3、文献查阅指引：1刘福启、韩宝华.电子制作2005年合定本M.北京：电子制作杂志社,20052阉石.数字电子技术基础M.北京：高等教育出版社，20043谢嘉奎.电子线路线性部分（第四版）M.北京：高等教育出版社，20044刘乐善、刘学清.微型计算机接口技术及应用M.武汉：华中科技大学出版社，20055薛永毅.新型电源电路应用实例M.北京：电子工业出版社，20016高峰.单片机微型计算机原理与接口技术M.北京：科学出版社，20037Jean J.Labrosse、邵贝贝.嵌入式实时操作系统uC/OS-M.北京：北京航空航天大学出版社，20038何立民.单片机高级教程-应用与设计M.北京：北京航空航天大学出版社，20009胡汉才.单片机原理及接口技术M.北京：清华大学出版社,199610沙占友、孟志永、王彦.单片机外围电路设计M.北京：电子工业出版社, 20064、毕业论文（设计）进度安排：（1）2012.9-2011.12,查找、收集资料，阅读书籍、文献；（2）2013.3，编写程序，完成系统的设计；（3）2013.4，整理资料，撰写论文，完成初稿；（4）2013.5，修改，定稿，装订。教研室意见： 负责人签名： 年 月 日 注：本任务书一式三份，由指导教师填写，经教研室审批后一份下达给学生，一份交指导教师，一份留系里存档。湖南科技学院本科毕业论文（设计）开题报告书论文（设计）题目大学生宿舍限电自动控制器作 者 姓 名黄小为所属系、专业、年级 电子工程系 电子信息工程专业 2009年级指导教师姓名、职称徐晓 高级实验师预计字数20000开题日期2012年12.22选题的根据：1）说明本选题的理论、实际意义2）综述国内外有关本选题的研究动态和自己的见解主要内容： 如何科学合理地对学生进行电能管理是一个亟待解决目的问题。 本文设计了一种采用ADI公司的电能计量芯片ADE7755的自动限电控制系统，通过对用电情况的监视，查处异常用电，从而有效地限制了学生使用热得快、电炉子、白炽灯等易引起火灾的用电器。该系统监测到宿舍用电超过限定功率即自动停电且发出报警声，并能通过数码管显示当前电流，电压，功率值。研究方法：1 查看相关资料并对资料进行理论分析总结，从而吸取这些资料的经验，理清整个设计的思路。2 认真对论文进行分析，与同学讨论，向老师请教，深入对设计的理解。3 可以多参加实践活动，深化对设计的实用要求，从而完善设计。完成期限和采取的主要措施：（1）2012.12-2013.2,查找、收集资料，阅读书籍、文献；（2）2013.3，编写程序，完成系统的设计；（3）2013.4，整理资料，撰写论文，完成初稿；（4）2013.5，修改，定稿，装订。主要参考资料：1刘福启、韩宝华.电子制作2005年合定本M.北京：电子制作杂志社,20052阉石.数字电子技术基础M.北京：高等教育出版社，20043谢嘉奎.电子线路线性部分（第四版）M.北京：高等教育出版社，20044刘乐善、刘学清.微型计算机接口技术及应用M.武汉：华中科技大学出版社，20055薛永毅.新型电源电路应用实例M.北京：电子工业出版社，20016高峰.单片机微型计算机原理与接口技术M.北京：科学出版社，20037Jean J.Labrosse、邵贝贝.嵌入式实时操作系统uC/OS-M.北京：北京航空航天大学出版社，20038何立民.单片机高级教程-应用与设计M.北京：北京航空航天大学出版社，20009胡汉才.单片机原理及接口技术M.北京：清华大学出版社,199610沙占友、孟志永、王彦.单片机外围电路设计M.北京：电子工业出版社, 2006指导教师意见： 指导教师签名： 教研室意见：签 名： 年 月 签 名： 年 月 日开 题 报 告 会 纪 要时间 2012.12.22 地点三教与会人员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）徐晓高级实验师陈泽顺副教授刘爱林工程师张文昭高级实验师周玲讲师会议记录摘要：会议主持人：记 录 人：年 月 日指导小组意见负责人签名： 年 月 日系部 意 见负责人签名：年月日注：此表由学生本人填写，一式三份，一份留系里存档，指导老师和本人各保存一份湖南科技学院毕业论文（设计）中期检查表毕业论文（设计）题 目大学生宿舍限电自动控制器学生姓名 黄小为学 号200906002119系 别电子工程系专 业电子信息工程指导教师徐晓检查日期2013年4月2日-6日指导教师检查情况记载及修改意见：检查情况记载：1、已查阅各种相关资料，对相关知识有一定的了解和掌握。2、论文内容较为合理；3、介绍现有技术过多，创新性欠佳；4、参考文献书写不规范；5、中文摘要和关键词写得不好；修改意见：1、内容比较少，需要增加内容；2、注意论文格式，请参照湖南科技学院毕业论文设计模版；3、参考文献按照学校的规范写，同时在正文中出现的位置以上标的形式标出，参考文献要求10篇以上，且其中要有1篇以上的外文参考文献；4、尽量突出说明你自己所做的工作，突出自己的独特之处；5、摘要内容应包括研究的目的、方法、结果和结论；6、按照毕业论文撰写规范排版，行距设计为20磅，文中一般不要留空行；标题的前后不打空格； 签名： 签名： 注：此表用于指导教师在学生毕业论文（设计）初稿完成后对学生执行任务书情况进行中期检查时用，由指导教师填写。湖南科技学院毕业设计（论文）指导过程记录表毕业论文(设计)题目大学生宿舍限电自动控制器学生姓名黄小为学号200906002119专业班级电子信息工程0901班指导教师徐晓职称高级实验师系（教研室）信息技术教研室指导过程记录指导内容记录(一)根据自己所学专业和特长，选择一个通过查阅资料和自己的努力，既能做又有一定深度，能反映出自己学术水平的题目；1、到图书馆查找和借阅与选题有关的文献和资料；2、从网上检索和下载与选题有关的文献和资料。学 生 签 名： 2013 年 1月 1 日 指导教师签名： 2013 年 1月 1 日指导内容记录(二)1、题目应该简短、明确、有概括性；2、摘要内容应包括研究的目的、方法、结果和结论；3、关键词应采用能覆盖论文主要内容的通用词条；4、正文一般应包括绪论、论文主体及结论等部分；5、结论是毕业论文的总结，要求精炼、准确地概述全文的主要观点。学 生 签 名： 2013 年 1月 15日 指导教师签名： 2013 年 1月 15 日指导内容记录（三)1、根据自己的设计要求，选择合适的芯片，在网上多查相关的资料，做到心中有数年，同时注意整个系统的性价比；2、做具体硬件之前，先进行硬件仿真，确认系统设计的正确性；3、进行硬件调试时，先分模块调试再进行整体系统调试。学 生 签 名： 2013年 2月 1 日 指导教师签名： 2013 年 2月 1 日指导内容记录(四)1、设计软件之前，首先想好整个系统的设计要求，画出系统总体框图，然后把系统进行分块，细化到一个小模块；2、画出软件流程图，根据流程图编写自己的程序；3、进行软件调试时，做到测试的全面性，同时对于同一个测试数据至少达到三组，才能验证设计的准确性。学 生 签 名： 2013 年 2月 16 日 指导教师签名： 2013 年 2月 16 日指导过程记录指导内容记录(五)1、毕业论文总体方案设计与选择的论证；2、对本研究内容进行较全面、客观的理论阐述，应着重指出本研究内容中的创新、改进与实际应用之处；3、论文应推理正确，结论清晰，无科学性错误。学 生 签 名： 2013 年 3月 2 日 指导教师签名： 2013 年 3月 2 日指导内容记录(六)1、加强对选题核心思想的理解；2、参考更多的资料，丰富论文内容；3、尽量突出说明你自己所做的工作，突出自己的独特之处。学 生 签 名： 2013年 3月 22日 指导教师签名： 2013 年 3月 22日指导内容记录(七)1、按照毕业论文撰写规范排版；2、将论文中超出边距的的图纸缩小；3、参考文献按照学校的毕业论文撰写规范写，同时在正文中出现的位置以上标的形式标出，要有1篇以上外文参考文献。学 生 签 名： 2013 年 4月 17 日 指导教师签名： 2013 年 4月 17 日指导内容记录(八)1、制作一个能反映论文主要内容，可放映510分钟的ppt演示文稿，作答辩陈述用；2、掌握研究内容的实际意义、创新、改进和特色之处，设计原理、工作过程等主要内容。3、演示实物突出自己的设计创新点。学 生 签 名： 2013 年5月 6日 指导教师签名： 2013 年5月 6日答辩小组组长意见(对情况是否属实做出意见)组长(签名)： 年 月 日注：本表与毕业论文一起装订存档。湖南科技学院本科毕业论文（设计）评审表论文题目大学生宿舍限电自动控制器作者姓名黄 小为所属系、专业、年级电子工程 系 电子信息工程 专业 2009年级指导教师姓名、职称徐晓（高级实验师）字 数20000定稿日期2013年5月8日中文摘要 前大学生宿舍已普遍实行公寓化管理，如何科学合理地对学生进行电能管理是一个亟待解决目的问题。 本文设计了一种采用ADI公司的电能计量芯片ADE7755的自动限电控制系统，通过对用电情况的监视，查处异常用电，从而有效地限制了学生使用热得快、电炉子、白炽灯等易引起火灾的用电器。该系统监测到宿舍用电超过限定功率即自动停电且发出报警声，并能通过数码管显示当前电流，电压，功率值。 关键词（3-5个）关键词：功率测量 AT89C51单片机 ADE7755 LED显示英文摘要 Currently with the popularization of the apartments management ,how to manage the electric power reasonably becomes a very important topic to studied. In this paper, a design using ADIs chip ADE7755 Energy Metering automatic power control system, through the use of electricity in the surveillance, investigation and handling of unusual power, thus effectively limiting the students to use the heat faster, electric sub, incandescent, etc. easy to use electrical fire. Monitoring the system to the hostel for more than limited use of electricity blackouts and power that is automatically sent alarm sound, and can display the current digital tube current, voltage, power values. 关键词(3-5个)power measurement AT89C51 MCU ADE7755 LED display指导教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分指导教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 指导教师评审意见： 指导教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。评阅教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分评阅教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 评阅教师评审意见： 评阅教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。湖南科技学院本科毕业论文（设计）答辩记录表论文题目大学生宿舍限电自动控制器作者姓名黄小为 所属系、专业、年级电子工程系 电子信息工程专业 2009年级指导教师姓名、职称徐晓 高级实验师答 辩 会 纪 要时间地点答辩小组成员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）徐晓高级实验师陈泽顺副教授刘爱林工程师张文昭高级实验师周玲讲师答辩中提出的主要问题及回答的简要情况记录：会议主持人：记 录 人：年 月 日答辩小组意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年 月 日系学位委员会意见评语：论文（设计）最终评定等级：负责人（签名）： 系部（公章） 年月 日校学位委员会意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年月 日 目录目录1摘 要2Abstract3第一章 限电控制器概述41.1 课题的背景41.2 课题研究的意义41.3 课题研究的目的4第二章 方案论证及系统设计62.1 有功功率测量方案论证62.2 系统设计8第三章 系统硬件介绍93.1 单片机介绍93.1.1 单片机简介93.1.2 单片机编程语言介绍103.1.3 系统选择123.1.4 AT89C51引脚功能介绍133.1.5 定时器0和1使用153.2 ADE7755原理介绍173.2.1 AD7755简介173.2.2 ADE7755的有功功率测量原理19第四章 硬件设计224.1单片机最小系统224.2 供电电路图设计234.3 继电器接口电路244.4 键盘电路设计244.5 显示电路设计264.6 电量采集电路硬件设计27第五章 软件设计285.1 Keil C51简介285.2 各个模块程序介绍305.2.1 键盘子程序设计305.2.2 显示子程序305.2.3 定时器1子程序325.2.4 频率子程序32第六章 全文总结与展望346.1 结论346.2 设计完善346.3 展望35致谢36参考文献37附录一：电路图38附录二：各模块流程图39附录三：参考程序41大学生限电自动控制器摘 要 前大学生宿舍已普遍实行公寓化管理，如何科学合理地对学生进行电能管理是一个亟待解决目的问题。本文设计了一种采用ADI公司的电能计量芯片ADE7755的自动限电控制系统，通过对用电情况的监视，查处异常用电，从而有效地限制了学生使用热得快、电炉子、白炽灯等易引起火灾的用电器。该系统监测到宿舍用电超过限定功率即自动停电且发出报警声，并能通过数码管显示当前电流，电压，功率值。关键词：功率测量 AT89C51单片机 ADE7755 LED显示 College Students dormitory power automatic controllerAbstractCurrently with the popularization of the apartments management ,how to manage the electric power reasonably becomes a very important topic to studied.In this paper, a design using ADIs chip ADE7755 Energy Metering automatic power control system, through the use of electricity in the surveillance, investigation and handling of unusual power, thus effectively limiting the students to use the heat faster, electric sub, incandescent, etc. easy to use electrical fire. Monitoring the system to the hostel for more than limited use of electricity blackouts and power that is automatically sent alarm sound, and can display the current digital tube current, voltage, power values. Keywords: power measurement AT89C51 MCU ADE7755 LED display绪论第一章 限电控制器概述1.1 课题的背景随着人们生活水平的提高，以及微电子，自动控制和计算机等技术的飞速发展和广泛应用，人们对住宅的安全性能的要求也越来越高，智能住宅的安全防范系统也应运而生。而在当今智能化住宅小区蓬勃发展的时候，却忽视了同样需要智能化管理的一块巨大市场大学校园。随着物质生活的富裕，和计划生育的实施，当代的大学生是在家长的溺爱和应试教育的模式下成长起来的一代，大多缺乏独立生活的能力，和对生活常识的了解，对能源的节约意识也不够强。所以公寓寝室经常发生诸如能源浪费，火灾等事件，给学校造成了巨大的损失，也给学生的生命财产带来了巨大的威胁。高校后勤社会化是社会主义市场经济发展的必然趋势，是我国高等教育跨越性发展的前提，是科教兴国战略的客观需要。而在高校的各项后勤工作中，学生公寓的管理和服务是后勤工作不可或缺的重要组成部分，因此必然成为改革中的重要内容。但学生公寓等后勤设施不完善、管理水平有待提高，仍然是制约高等教育发展的一个关键因素。1.2 课题研究的意义 为此，为进一步规范加强学生公寓的管理，健全防火安全长效机制。在完善规章制度，健全组织机构的同时，利用先进的科技手段，发展智能化管理系统。坚决杜绝违章用电，特别是学生公寓内的违章用电问题，做好学生公寓的防火防盗工作。充分依靠技术手段完善管理缺陷，实现管理智能化。通过硬件系统的构建，实现放火防盗等功能。借助信息技术手段，建设学生生活网络和公寓管理服务网络，用计算机进行科学的管理和服务，体现高效管理，实施高效服务。教育部近年来曾两次下发文件，要求“学生公寓内要设立火灾预警监视系统、恶性用电识别装置，通过技术防范设施防止火灾发生”。据京华时报报道，北京市高校秋季学生公寓安全检查也于2006年10月10日正式启动。其中，检查重点为学生公寓安全，尤其是用电安全。但要真正做到用电安全，必须在平时对学生公寓的用电进行控制。 1.3 课题研究的目的本第二章 方案论证及系统设计2.1 有功功率测量方案论证对于交流功率，有： 其中瞬时功率 其中有功功率 其中无功功率 其中视在功率 所以 有功功率测量方案分感应式电能测量和电子式测量功率。电子式测量功率是采用乘法器来实现电功率测量的，被测电压和电流通过电压变换器和电流变换器转换后送至乘法器，乘法器完成电压和电流瞬时值相乘，输出一个与平均功率成正比的直流电压，再用模拟电路或微处理系统进行处理。这里主要论述电子式有功功率测量方案：方案一：用四象限模拟乘法器。功率P=UI，所以可以用模拟乘法器测量功率，基本原理如图。设，ZL是负载，经过RC滤波器后，其平均值代表有功功率。 图2.1所示，这种方法是用纯模拟器件进行处理，他的特点是成本高，容易受干扰，精度不如意做高。图2.1 纯模拟电路处理电路方案二： 直接对电压，电流进行ADC采样，用软件计算有功功率。这种方法是用两路ADC分别对电压和电流进行量化，其中：N是一个周期内的采样点数，T为电压电流的周期，为采样间隔时间，和是电压和电流采样点的离散值。单相有功功率的平均值是：单相功率因数的计算：这种方法是用微处理器直接对电压，电流进行ADC采样，特点是ADC硬件成本高，因为要做大量运算对微处理器性能要求比较高，精度也不容易做高。方案三：用专用电能计量芯片。如ADI公司的ADE7755专用电能计量芯片。ADE7755是用于电能计量设备上的芯片，它将有功功率的信息以频率的形式输出。在50/60Hz输入信号时都能满足IEC687/1036标准规定的测试精度要求，在1000：1的输入动态范围内，测试误差小于0.1%。ADE7755特点：(1)在50/60Hz输入信号时都能满足IEC687/1036标准规定的测试精度要求，在1000：1的输入动态范围内，测试误差小于0.1%； (2)具有负功率或错线指示功能； (3)片内带有抗混叠滤波器； (4)带有电源电压检测功能，电源电压降低到80VDD时，芯片自动复位； (5)2.5V片内高精度参考电压源，绝对偏差小于4%，温漂小于20ppm/； (6)5V单电源工作，正常工作时芯片功耗30mW； (7)工作温度范围4085的特点；(8)成本1美元。根据上面优缺点分析采用第三种方案。2.2 系统设计系统设计的思想是用专用电能计量芯片对系统功率进行测试，用单片机对系统功率进行实时监控，但一段时间内的功率平均值超过设定值时，控制继电器切断电路，当人工处理后重新接通电路，对用户供电。系统示意图如图2.2所示：ADE7755微处理器继电器接口电路分流器分压电路按键电路显示电路电源电路负载中线220V交流相线图2.2 系统硬件示意图第三章 系统硬件介绍 3.1 单片机介绍3.1.1 单片机简介1.单片机概述单片微机（Single-Chip Microcomputer）简称单片机，也有的叫做微处理（Micro-Processor简写P）或微控制器（Micro-Controller 简写C），通常统称微型处理部件（Micro Controller Unit简写MCU）。一般的说，单片机就是在一块硅片上集成CPU、RAM、ROM、定时器/计数器、和多种I/O的完整的数字处理系统。二十世纪，微电子、IC集成电路行业发展迅速，其中单片机行业的发展最引人注目。单片机功能强、价格便宜、使用灵活，在计算机应用领域中发挥着极其重要的作用。从INTEL公司于1971年生产第一颗单片机Intel-4004开始，开创了电子应用的“智能化”新时代。单片机以其高性价比和灵活性，牢固树立了其在嵌入式微控制系统中的“霸主”地位，在PC机以286、386、Pentium、P高速更新换代的同时，单片机却“始终如一”保持旺盛的生命力。例如，MCS-51系列单片机已有十多年的生命期，如今仍保持着上升的态势就充分证明了这一点。2.单片机的结构与组成目前，单片机的系统结构有两种类型：一种是将程序和数据存储器分开使用， 即哈佛（Harvard）结构，当前的单片机大都是这种结构。另一种是采用和PC机的冯.诺依曼（Von Neumann）类似的原理，对程序和数据存储器不作逻辑上的区分，用来存放用户程序，可分为EPROM、OTP、ROM和FLASH等类。EPROM型内存编程后其内容可用紫外线擦除，用户可反复使用，故特别适用于开发过程，但EPROM型单片机价格很高。具有ROM型（掩膜型）内存的单片机价格最低，它适用于大批量生产。由于ROM型单片机的代码只能由生产厂商在制造芯片时写入，故用户要更改程序代码就十分不便，在产品未成熟时选用ROM型单片机风险较高。OTP型（一次可编程）单片机介于EPROM和ROM型单片机之间，它允许用户自己对其编程，但只能写入一次。OTP型单片机生产多少完全可由用户自己掌握，不存在ROM型有最小起订量和掩膜费问题，另外，该类单片机价格已同掩膜型十分接近，故特别受中小批量客户的欢迎。Flash型（闪速型）单片机允许用户使用编程工具或在线快速修改程序代码，且可反复使用，故一推出就受到广大用户的欢迎。Flash型单片机,即可用于开发过程，也可用于批量生产，随着制造工艺的改进，Flash型单片机价格不断下降，使用越来越普遍，它已是现代单片机的发展趋势。 随机内存（RAM）：用来存放程序运行时的工作变量和数据，由于RAM的制作工艺复杂，价格比ROM高得多，所以单片机的内部RAM非常宝贵，通常仅有几十到几百个字节。RAM的内容是易失性（也有的称易挥发性）的，掉电后会丢失。最近出现了EEPROM或FLASH型的数据存储器，方便用户存放不经常改变的数据及其它重要信息。单片机通常还有特殊寄存器和通用寄存器，它们是单片机中存取速度最快的内存，但通常存储空间很小。3.中央处理器（CPU）是单片机的核心单元，通常由算术逻辑运算部件ALU和控制部件构成。CPU就象人的大脑一样，决定了单片机的运算能力和处理速度。 并行输入/输出（I/O）口:通常为独立的双向口，任何口既可以用作输入方式，又可以作输出方式，通过软件编程来设定。现代的单片机的I/O口也有不同的功能 ，有的内部具有上拉或下拉电阻，有的是漏极开路输出，有的能提供足够的电流可 以直接驱动外部设备。I/O是单片机的重要资源，也是衡量单片机功能的重要指针之一。串口输入/输出口:用于单片机和串行设备或其它单片机的通信。串行通信有同步和异步之分，这可以用硬件或通用串行收发器件来实现。不同的单片机可能提供不同标准的串行通信接口，如UART、SPI、Micro Wire等。4.定时器/计数器（T/C）单片机内部用于精确定时或对外部事件（输入信号如脉冲）进行计数，有的单片机内部有多个定时/计数器。5.系统时钟通常需要外接石英晶体或其它振荡源来提供时钟信号输入，也有的使用内部RC振荡器。 以上是单片机的基本构成，现代的单片机又加入了许多新的功能部件，如模拟/数字转换器（A/D）、数字/模拟转换器（D/A）、温度传感器、液晶（LCD）驱动电路、电压监控、看门狗（WDT）电路、低压检测（LVD）电路等等3.1.2 单片机编程语言介绍对于51系列单片机，现有四种语言支持，即汇编、PL/M，C和BASIC。BASIC通常附在PC机上，是初学编程的第一种语言。一个新变量名定义之后可在程序中作变量使用，非常易学，根据解释的行可以找到错误而不是当程序执行完才能显现出来。BASIC由于逐行解释自然很慢，每一行必须在执行时转换成机器代码，需要花费许多时间不能做到实时性。BASIC为简化使用变量，所有变量都用浮点值。BASIC是用于要求编程简单而对编程效率和运行速度要求不高的场合。PL/M是Intel从8080微处理器开始为其系列产品开发的编程语言。它很像PASCAL，是一种结构化语言，但它使用关键词去定义结构。PL/M编译器好像汇编器一样可产生紧凑代码。PL/M总的来说是“高级汇编语言”，可详细控制着代码的生成。但对51系列，PL/M不支持复杂的算术运算、浮点变量而无丰富的库函数支持。学习PL/M无异于学习一种新语言。C语言是一种源于编写UNIX操作系统的语言，它是一种结构化语言，可产生压缩代码。C语言结构是以括号 而不是子和特殊符号的语言。C可以进行许多机器级函数控制而不用汇编语言。与汇编相比，有如下优点：对单片机的指令系统不要求了解，仅要求对51的内存结构有初步了解寄存器分配、不同内存的寻址及数据类型等细节可由 编译器管理程序有规范的结构，可分为不同的函数。这种方式可使程序结构化将可变的选择与特殊操作组合在一起的能力，改善了程序的可读性编程及程序调试时间显著缩短，从而提高效率提供的库包含许多标准子程序，具有较强的数据处理能将已编好程序可容易的植入新程序，因为它具有方便的模块化编程技术 C语言作为一种非常方便的语言而得到广泛的支持，C语言程序本 身并不依赖于机器硬件系统，基本上不做修改就可根据单片机不同较快地移植过来。51的汇编语言非常像其它汇编语言。指令系统比第一代微处理器要强一些。51的不同存储区域使得其复杂一些。尽管懂得汇编语言不是你的目的，看懂一些可帮助你了解影响任何语言效率的51特殊规定。例如，懂得汇编语言指令就可以使用在片内RAM作变量的优势，因为片外变量需要几条指令才能设置累加器和数据指针进行存取。要求使用浮点和启用函数时只有具备汇编编程经验才能避免生成庞大的、效率低的程序，这需要考虑简单的算术运算或先算好的查表法。最好的单片机编程者应是由汇编转用C而不是原来用过标准C语言的人。由此来看，单片机有着微处理器所不具备的功能，它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。3.1.3 系统选择本系统以MCS-51单片机成员中的AT89C51为控制核心。AT89C51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可系统编程的Flash只读程序内存，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序内存既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价位AT89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，它灵活应用于各种控制领域。主要性能参数：（1）与MCS-51产品指令系统完全兼容（2）4K字节在系统编程（ISP）Flash闪速内存（3）1000次擦写周期（4）4.0-5.5V的工作电压范围（5）全静态工作模式：0Hz33MHz（6）三级程序加密锁（7）2568字体内部RAM（8）32个可编程I/O口线（9）3个16位定时/计数器（10）5个中断源（11）全双工串行UART通道（12）低功耗空闲和掉电模式（13）中断可从空闲模唤醒系统（14）看门狗（WDT）及双数据指针（15）掉电标识和快速编程特性（16）灵活的在系统编程（ISP字节或页写模式）其内部结构结构如图3.1所示： 图3.1 单片机内部结构图3.1.4 AT89C51引脚功能介绍1.电源引脚Vcc和GND Vcc：电源电压，GND(10脚)：接地端。2.时钟电路引脚XTALl和XTAL2 XTAL2(18脚)：接外部晶体和微调电容的一端。在内它是振荡电路反相放大器的输出端，振荡电路的频率就是晶体的固有频率。要检查单片机的振荡电路是否正确工作，可用示波器查看XTAL2端是否有脉冲信号输出。XTAL1(19脚)：接外部晶体的微调电容的另一端。在片内它是振荡电路反相放大器的输入端。若需采用外部时钟电路时，该引脚输入外部时钟脉冲如图3.2，3.3所示：图3.2 AT89S51单片机晶振接法 图3.3 外部时钟电路3.控制信号引脚RSTRES(8脚)“RST是复位信号输入端，高电平有效。当此输入端保持两个机器周期(24个时钟振荡周期)的高电平时，可以完成复位操作。4.IO(输入输出) P0、 P1、 P2和 P3标准51单片机，如8051、8031、AT89C51、AT89S51、P89C51等有4个IO(输入输出)口，分别为：P0口(3932脚)：P0口是一个漏极开路的8位双向埠。作为漏极八路的输出端口，每次能驱动8个Ls型TTL负载。当P0口作为输入口使用时，其先向锁存器(地址80H)写入全1，此时P0口的全部引脚悬空，叫作为高阻抗输入。P1口(18脚)：P1口是一个带上拉电阻的8位准双向I/O端口每一位能驱动(吸收成输出电流)4个LS型TTL负载。在P1口作为输入口使用时，应先向P1口锁存器(地址90H)写入全1,上拉电阻接成高电平。P2口(2128脚)：P2口是一个带内部上接电阻的8位准双向埠。P2口的每一位能驱动4个LS型TTL负载。P3口(2128脚)： P3口是一个带内部上接电阻的8位准双向埠。P3口的每一位能驱动(吸收或输出电流)4个LS型TTL负载。P3口与其它的I/O埠有很大区别，它除作为般准双向IO口外，每个引脚还具有专门的功能，见表2-1。表2-1 端口引脚功能P1口也是一个准双向口，作通用I/O口使用。其电路结构见图3.4。3.4 P1口作通用I/O口使用图输出驱动部分内部有上拉负载电阻与电源相连。实质上拉电阻是两个场效应管(FET)并在一