资源目录
压缩包内文档预览：
编号：512040
类型：共享资源
大小：661.62KB
格式：RAR
上传时间：2015-11-11
上传人：QQ28****1120
认证信息
个人认证
孙**（实名认证）
辽宁
IP属地：辽宁
6
积分
- 关 键 词：
-
毕业设计
- 资源描述：
-
DZ015多功能打铃系统,毕业设计
- 内容简介：
-
浙江工业大学浙西分校 毕业设计（论文） 题 目： 全自动多功能打铃系统 作 者： 韩 斐 系 （部）： 信息与电子工程系 专业班级： 03 电气 指导教师： 濮阳摈 职 称： 信电系 教授 2006 年 06 月 08 日 nts nts浙江工业大学浙西分校 03 电气毕业设计 第 1 页 目录 第一章 ： 前言 2 第一节 ： 设计 要求 2 第二节： 单片机发展历程 2 第二章：摘要 3 第 三 章 ： 设计综述 4 第一节： 中 文资料 4 第二节： 英 文资料 4 第 四 章 ： 硬件部分设计方案 5 第一节 ： 单片机的选择 7 AT89单片机的特点 7 AT8989 系列单片机结构简况 8 第二节 ： 键盘与显示 电路 8 键盘 输入电路 9 显示输出电路 10 第三节 ： 打铃系统输出 部 分 设计 13 固态继电器系统设计 13 交流电铃选取设计 14 第四节 ： X25043 芯片描述 设计 .16 第五节 ： 片外资源的扩展 23 第六节 5V 稳压电源 24 第五章：抗干扰措施 25第 六 章 ： 软件部分设计方案 26 第一节 ： 设计总体思路 26 第二节 ： 框架流程图 28 第三节：单片机资源 分配 30 第 四 节 ： 程序列表 31 第 七 章 ： 结论 60 第 八 章 :英文资料 61 第 九 章 ： 中文资料 71 第 十 章： 文献综述 75 附录 ： 参考资料 75 致谢 nts浙江工业大学浙西分校 03 电气毕业设计 第 2 页 第一章 前言 1.1 任务与要求 设计基本参数及技术要求： 1、正常情况下能显示时钟：用 LED 显示器显示年份、月份、日期、星期及时、分、秒等信息； 2、能自动修正时间：可通过按键修改上述年、月、日、时、分、秒等数据； 3、具有定时功能： 可通过按键输入需要定时的时间，定时时间到了后能发出声光信号； 4、可以任意设定一天的打铃时间：通过按键输入每节课的时间，课间的休息时间及中饭、晚饭等时间间隔值； 1.2 单片机发展历程 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 nts浙江工业大学浙西分校 03 电气毕业设计 第 3 页 第二章 摘要 系统核心 ： AT89C51 特性 与 MCS-51 产品兼容 在系统内有可编程的 4KB闪存 耐久性 : 1,000 写 /擦除周期 全静态工作 : 0 Hz 24 MHz 三级程序存储器保密 128 x 8字节的内部 RAM 32 条可编程 I/O 线 两个 16 位的定时 /计数器 六个中断源 空闲模式和掉电方式 AT89C51是一个带有 4K字节闪速可编程可擦写只读存储器 (EEPROM)的低压、高性能 8 位 CMOS 微型计算机。它采用 ATMEL 的高密非易失存储技术制造并和工业标准 MC-51指令集和引脚结构兼容。通过在单块芯片上组合通用的 CPU和闪 速存储器， ATMEL89C51 是一个强劲的微型机算计，它对许多嵌入式控制应用提供一高度灵活和成本低的解决办法。 本多功能打铃设计应用 AT89 单片机的中断定时系统，进行定时、时间设置、打铃等功能，是嵌入系统的一个典型应用。 关键字： 嵌入系统 AT89 多功能打铃 AT89C51 Features Compatible with MCS-51 Products 4K Bytes of In-System Reprogrammable Flash Memory Fully Static Operation: 0 Hz to 24 MHz Three-level Program Memory Lock 128 x 8-bit Internal RAM 32 Programmable I/O Lines Two 16-bit Timer/Counters Six Interrupt Sources Programmable Serial Channel Low-power Idle and Power-down Modes The AT89C51 is a low-power， high-performance CMOS 8-bit microcomputer with 4K bytes of Flash programmable and erasable read only memory (PEROM). The device is manufactured using Atmels high-density nonvolatile memory technology and is compatible with the industry-standard MCS-51 instruction set and pinout. The on-chip Flash allows the program memory to be reprogrammed in-system or by a conventional nonvolatile memory programmer. By combining a versatile 8-bit CPU with Flash on a monolithic chip， the Atmel AT89C51 is a powerful microcomputer which provides a highly-flexible and cost-effective solution to many embedded control applic- ations nts浙江工业大学浙西分校 03 电气毕业设计 第 4 页 第三章 设计综述 主控器件选择 AT89S51 单片机，他内部有 4k 字节闪存，可擦写次数为 1000次， 128 字节的 RAM,16 位的定时 /记数器，芯片内部自带 Watchdog 电路 .总线DBO-DB7 通过锁存器 74LS374 去控制 LED(七段数码管共阳极 )的显示。价格在200 元左右，适合本课题，并且价格便宜。 接线方面我们使用 P3.2 控制 DS12887。当调用或读写 DS12887 内的数据时， P3.2置 0，操作完成后置 1 , P3.1 控制发光二极管作显示的秒闪信号。 P3.0 控制启动外部设备，当需要启动时， P3.0 输出低电平，使光藕工作，光藕的输出信号使继电器的吸合来控制设备启动 .采用 6MHz 晶振接 XTALI 和 XTAL2。单片机复位键通过 10u F 电解电容接高电平， 10k 电阻接地，以保证当复位键由高电位变为低电位时，自动复位。大致框架如下： 我采用 AT89S51 的 Pl C!的五个引脚对按键进行控制， P3.0 ,P3.1 和 P3.2 三个端口分别控制继电器、发光二极管 (秒闪 )和时钟芯片 DS 12887。通过 74LS138译码器控制四个 锁存器 74HC374,实现时和分的 LED 显示。通过光藕来控制继电器，实现外部设备的启动。五个功能按键实现了对基准时间和定时时间的设定、修改和清零等全部操作。同时在程序的执行过程中加入了看门狗电路，使得在程序运行的过程中，在程序跑飞的情况下及时复位。从而提高了整个系统的抗干扰能力 . 在工作状态下，单片机通过查询子程序对 DS 12887 p7 部地址OOH(秒 )、 02H(分 )和 04H(时 )的提取，经过显示子程序，送到外部 LED 进行时和分的显示 .利用 DS 12887 可利用的 114 个字节进行对定时时间的存储。通 过时间比较子程序每分钟都对存储的定时时间和 DS 12887 的走时时间进行比较，当定时时间和走时时间相等时。 P3.0 的输出低电平，执行启动外部设各操作。 具体单片机型号： ATMEL89 系列单片机（简称 89 系列单片机）是 ATMEL 公司的 8 位 FLASH nts浙江工业大学浙西分校 03 电气毕业设计 第 5 页 单片机系列。这个系列单片机的最大特点就是在片内含有 FLASH 存储器。因此，有着十分广泛的用途，特别是在便携式、省电和特殊信息保存的仪器系统中显得更为有用。 第四章 硬件部分设计方案 4.1 单片机的选择 89 系列单片机是以 8031 为核心构成的。所以，它和 8051 系列单片机是兼容的系列。这个系列对于 8051 为基础的系统来说，是十分容易进行取代和构成的。 一、 89 系列单片机的特点： (1).内部含 FLASH 存储器。 (2).和 AT80C51 插座兼容。 (3).静态时钟方式。 (4).错误编程亦无废品产生。 (5).可反复进行系统试验。 二、 89 系列单片机结构简况 89 系列单片的内部结构和 80C51 相近，主要含有如下一些部件。 (1).8031CPU。 (2).振荡电路。 (3).总线控制部件。 (4).中断控制部件。 (5).片内 Flash 存储器。 (6).片内 RAM。 (7).并行 I/O 接口。 (8).定时器。 (9).串行 I/O 接口。 本次设计采用的是 AT89C51 单片机。我们从系统硬件原理框图可 以看到，在该系统中，单片机 AT89C51是该系统的核心，它将完成脉冲的读取与传送。 AT89C51是一种低功耗 、低电压、高性能的 8 位单片机， 片内带有一个 4KB 的 Flash 可编程 、 可擦除 、 只读存储器 ， 它采用了工艺和 ATMEL 公司的高密度非易失性存储器技术 ,而且其输出引脚和指令系统都与 MCS-51 兼容。 AT89C51 主要性能： 4KB 可改编程序 Flash 存储器（可经受 1000 次的写入 /擦除）。 全静态工作： 0Hz 24MHz。 3 级程序存储器保密。 nts浙江工业大学浙西分校 03 电气毕业设计 第 6 页 128 8 字节内部 RAM。 32 条可编程 I/O 线。 2 个 16 位定时器 /计数器。 6 个中断源。 可编程串行通道。 片内时钟振荡器。 另外， AT89C51 是用静态逻辑来设计的，其工作频率可下降到 0Hz，并提供 两种可用软件来选择的省电方式空闲方式 (Idle Mode)和掉电方式 (Power Down Mode)。在空闲方式中， CPU 停止工作，而 RAM、定时器 /计数器、串行口和中断系统都继续工作。在掉电方式中，片内振荡器停止工作，由于时钟被“冻结”，使一切功能都暂停，故只保存片内 RAM 中的内容，直到下一次硬件复位为止。 单片机 AT89C51 的封装方式有双列直插封 装 (DIP)方式和方形封装方式。 对于双列直插封装方式， AT89C51 引脚排列如图 3-4 所示。 P1.0 Vcc P1.1 P0.0 P1.2 P0.1 P1.3 P0.2 P1.4 P0.3 P1.5 P0.4 P1.6 P0.5 P1.7 P0.6 RESET P0.7 P3.0 EA/Vpp P3.1 ALE/P P3.3 PSEN P3.2 P2.7 T0 P2.6 T1 P2.5 P3.6 P2.4 P3.7 P2.3 XTAL2 P2.2 XTAL1 P2.1 GND P2.0 AT89C51 的引脚排列 2. 引脚功能说明： (1).主电源引脚： Vcc：电源端。 GND：接地端。 (2).外接晶体引脚： 1 40 2 39 3 38 4 37 5 36 6 35 7 34 8 33 9 32 10 31 11 30 12 29 13 28 14 27 15 26 16 25 17 24 18 23 19 22 20 21 nts浙江工业大学浙西分校 03 电气毕业设计 第 7 页 XTAL1：接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是构成片内振荡器的反相放大器的输入端。当采用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，即把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端。 XTAL2：接外部晶体的另一个引脚。在单片机内部，它是上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，此引脚应悬浮不连 接。 (3).控制或其他电源复用引脚： RESET：复位输入端。当振荡器运行时，在该引脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。 ALE/PROG：当访问外部存储器时， ALE（地址锁存允许）的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器， ALE 端仍以不变的频率（此频率为振荡器频率的 1/6）周期性地出现正脉冲信号。因此，它可用作对外输出的时钟或用于定时目的。然而要注意的是：每当访问外部数据存储器时，将跳过一个 ALE脉冲。 在对 Flash 存储器编程其期间，该引脚还用于输入编程脉冲 (PROG)。 PSEN：程序存储允许 (PSEN)输出是外部程序存储器的读选通信号； EA/Vpp：外部访问允许端； 当 EA 端保持高电平（接 Vcc 端）时， CPU 则执行内部程序存储器的程序。在Flash 存储器编程期间，该引脚也用于施加 12V 的编程允许电源 Vpp（如果选用12V 编程）。 (4).输入 /输出引脚： P0.0 P0.7， P1.0 P1.7， P2.0 P2.7 和 P3.0 P3.7 P0 端口（ P0.0 P0.7)： P0 是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 端口。作为输出口用时，每位能以吸收电流的方式驱动 8 个 TTL 输入，对端 口写 1 时，又可作高阻抗输入端用。在访问外部程序和数据存储器时，它是分时多路转换的地址（低 8位） /数据总线，在访问期间激活了内部上拉电阻。 在 Flash 编程时， P0 端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻。 P1 端口（ P1.0 P1.7）： P1 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。 P1 的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式） 4 个 TTL 输入。对端口写 1 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。 P1 作输入口使用时，因为又内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引 脚会输出一个电流 (IIL)。 在对 Flash 编程和程序校验时， P1 接收低 8 位地址。 P2 端口（ P2.0 P2.7）： P2 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。 P2 的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式） 4 个 TTL 输入。对端口写 1 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。 P2 作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流 (IIL)。 在对 Flash 编程和程序校验时， P2 也接收高位地址和一些控制信号。 P3 端口（ P3.0 P3.7）： P3 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。 P3 的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式） 4 个 TTL 输入。对端口写 1 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。 P3 作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流 (IIL)。 在对 Flash 编程和程序校验时， P3 还接收一些控制信号。 在 AT89C51 中， P3 端口还用于一些复用功能。其复用功能如表 3.2 所示。 nts浙江工业大学浙西分校 03 电气毕业设计 第 8 页 端口引脚 复用功能 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（定时器 0 外部输入） P3.5 T1（定时器 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 各端口引脚与复用功能表 以 AT89C51 单片机为中心构成的控制系统，由于程序存储器在单片机内部，四个口都可以作为 I O 使用，大大简化了外围电路，提高了系统的可靠性。在本人设计的系统中，将 AT89C51 设计为多功能可编程接口，其相关程序固化在片内的 Flash ROM 中。 在本次设计当中 ， P2 口工作 在 基本输入输出 方式，控制 EEPROM 的读写，串行EEPROM 电路用了一块 X25045，它既能存储 编码器的 参数，防止掉电丢失，又担当了监控 CPU 的看门狗。 P1 口 的 P1.0 P1.3 工作在输出状态，控制 LED 显示 ； P1.4 P1.7 用于操作 键盘输入信息。 其中，计数传感信号连到外部中断 INT0端，它是正确 编码 的关键信号。复位电路和晶振电路比较简单，此处不再赘述。 4.2 键盘与显示电路 4.2.1 键盘输入电路 ： 键盘是一组开关的集合，是单片机系统中最常用的输入设备之一，键盘接口必须解决以下一些问题： (1).检测是否有键按 下； (2).如有键按下，判定是哪一个键； (3).确定被按键的读数； (4).反弹跳（去抖动）； (5).不管一次按键持续的时间有多长，仅采用一个数据； (6).处理同时按键； 键盘功能主要有按键识别、去抖、重键处理、发送扫描码、自动重发、接收键盘命令、处理命令等。 键盘可以分为独立联接式和矩阵式两类，每一类按其译码方法又都可分为编码及非编码两种形式。 编码键盘程序设计简单，但硬件电路复杂，价格较高；非编码键盘用软件来实现识别键、编码转换、去抖等功能，硬件电路简单，价格便宜。现代微机系统中广泛采用非编码键盘 ， 采用行扫描法识别按下的按键。 在本次设计中我采用的是独立联接式非编码键盘。这是最简单的键盘结构，每一nts浙江工业大学浙西分校 03 电气毕业设计 第 9 页 键互相独立地各自接通一条输入数据线，如图 3-9所示。任何一个键按下时，与之相联的输入数据线即被置 0（低电平），而平时该线为 1（高电平）。要判别是否有键按下，用单片机的位处理指令，十分简单和方便。 独立联接式非编码键盘 按键的功能 : 按键 1： SET键 ，设置键，通过他的输入，确定当前系统状态。 按键 2： 加一 按键 ，对系统选定的 数值进行加一操作。 按键 3： 系统数值修改的 位数选择，即分，时，天，修改的选择。 按键 4： ENTER键，确认键。 4.2.2 显示输出电路 在单片机系统中，最常用 的两种显示器是发光二极管显示器 (LED)和液晶显示器(LCD)。本次设计，我采用发光二极管显示器。七段 LED有共阴极与共阳极两种。为了在七段 LED 上显示字母或数字，必须将其转换可通过硬件译码或软件来实现。我选用 8155 芯片扩展来做显示输出电路。 Intel8155 是一种多功能的可编程接口芯片，它具有 3个可编程 I/O端口（ A口和 B口是 8位， C口是 16位）、 1个可编程 14 位定时器 /计数器和 256B 的 RAM，能方便地进行 I/O 扩展和 RAM 扩展，其组成框图及引脚如图所示。 nts浙江工业大学浙西分校 03 电气毕业设计 第 10 页 2 5 6 B静态R A M1 4 位定时器计数器8155为 40脚双列直插式封装，其引脚的功能及特点说明如下： RESET：复位端，高电平有效。当 RESET 端加入 5us左右宽的正脉冲时， 8155初始化复位，把 A 口、 B口、 C口均初始化为输入方式。 AD0-AD7：三态地址数据总线。采用分时方法区分地址及数据信息。通常与MCS-51单片机的 P0 口相连。其地址码可以是 8155中 RAM单元地址或 I/O地址。地址信息由 ALE 的下降沿锁存到 8155 的地址锁存器中，与 RD 和 WR 信号配合输入或输出数据。 CE：片选信号端，低电平有效。它与地址信息一起由 ALE 信号的下降沿锁存到 8155的锁存器中。 IO/M： RAM和 I/O接口选择端。 IO/M=0 时，选中 8155的片内 RAM， AD0-AD7为 RAM 地址（ 00H-FFH）； IO/M=1 时，选中 8155 片内 3 个 I/O 接口以及命令 /状态寄存器和定时器 /计数器。 AD0-AD7为 I/O 接口地址，见下表 nts浙江工业大学浙西分校 03 电气毕业设计 第 11 页 AD0-AD7 选 中的寄存器 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 X X X X X 0 0 0 命令 /状态寄存器 X X X X X 0 0 1 A口（ PA0-PA7） X X X X X 0 1 0 B口（ PB0-PB7） X X X X X 0 1 1 C口（ PC0-PC7） X X X X X 1 0 0 定时器 /计数器低 8位寄存器 X X X X X 1 0 1 定时器 /计数器高 6位寄存器及输出波形方式（ 2位） RD：读选通信号端，低电平有效。当 CE=0、 RD=0 时，将 8155 片内 RAM 单元或I/O接口的内容传送到 AD0-AD7总线上。 WR：写选通信号端，低电平有效。当 CE=0、 WR=0时，将 CPU输出送到 AD0-AD7总线上的信息写到片内 RAM单元或 I/O接口中。 ALE：地址锁存允许信号端。 ALE 信号 的下降沿将 AD0-AD7 总线上的地址信息和 CE及 IO/M 的状态信息都锁存到 8155 内部锁存器中。 PA7-PA0： A 口通用输入 /输出线。它由命令寄存器中的控制字来决定输入/输出。 PB7-PB0： B 口通用输入 /输出线。它由命令寄存器中的控制字来决定输入/输出。 PC5-PC0：可用编程的方法来决定 C 口作为通用输入 /输出线或作 A 口、 B口数据传送的控制应答联络线。 TIMER IN：定时器 /计数器脉冲输入端。 TIME OUT：定时器 /计数器矩形脉冲 或方波输出端（取决于工作方式）。 VCC： +5V电源端。 集电极开路高压输出的六反相缓冲器 /驱动器 74LS06，其引脚排列如图所示。 74LS06 的引脚排列 其管脚 1， 3， 5， 9， 11， 13 为 输入端 ；管脚 2， 4， 6， 8， 10， 12 为 输出端 。其推荐工作条件 如表 所示。 参数 最小 额定 最大 电源电压 Vcc 4.75V 4.75V 5.25nts浙江工业大学浙西分校 03 电气毕业设计 第 12 页 V 输入高电平电压 VIH 2V 输入低电平电压 VIL 0.8V 输出截止态电压 Vo(OFF) 30V 输出低电 平电流 IOL 40mA 74LS06 工作条件 注意到 74LS06输出低电平电流 为 40mA，为了能够驱动 4个显示器，限流电阻的大小要配备合适。电源电压是 5V，一个发光二极管的管压降约为 1.2V，经过计算，限流电阻选 1K 左右合适。 LED的选择： LED是利用化合物材料制成 pn结的光电器件。它具备 pn结结型器件的电学特性： I-V 特性、 C-V 特性和光学特性：光谱响应特性、发光光强指向特性、时间特性以及热学特性。 由于本课题的工作环境并不恶劣，所以可以选择比较简单。可以选择一般 的 LED即可。 我选择的 LED： 名 称： 3短脚普亮红发红 型 号： 3AR2PD08 八 D 锁存器 (3S,锁存允许输入有回环特性 ) 简要说明 : 373 为三态输出的八 D 透明锁存器 ,共有 54/74S373 和 54/74LS373 两种线路 结构型式，其主要电器特性的典型值如下 (不同厂家具体值有差别 ): 型号 tPd PD 54S373/74S373 7ns 525mW 54LS373/74LS373 17ns 120mW 373 的输出端 O0O7 可直接 与总线相连。 当三态允许控制端 OE 为低电平时， O0O7 为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总 线。当 OE 为高电平时， O0O7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但 锁存器内部的逻辑操作不受影响。 nts浙江工业大学浙西分校 03 电气毕业设计 第 13 页 当锁存允许端 LE 为高电平时， O 随数据 D 而变。当 LE 为低电平时， O 被锁存在 已建立的数据电平。 当 LE 端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善 400mV。 引出端符号： D0 D7 数据输入端 OE 三态允许控制端（低电平有效） LE 锁存允许端 O0O7 输出端 4.3 打 铃响应输出部分 信号源为单片机 .P1.6 口，作为第二功能使用的串行输入输出端口。 4.3.1 固态继电器系统设计 ： 继电器作为直流小电流信号与交流大电流负载的连接元件，需要其有一定的稳定性，和高效开关的特性，普通的继电器已无法满足这些需求，所以本设计使用固体继电器（ SOLID STATE RELAY）以下简单称为 SSR 固体继电器的特点： 1）工作可靠 2）开关速度快 3）工作频率高 4）寿命长 5）噪声低 这些特点非常适合作为工作频繁的各种微电脑控制仪表、仪器中使用。 使用 SSR时应注意以下几点： ！） SSR 的负载能力会随温度升高而下降，因此，在使用温度较高的情况下，选用时必须留一定余量。 2）当 SSR断开和接通电感 性负载时，在其输出端必须加接 RM压敏电阻，其额定电压的选择可以取电源电压有效值的 1.9倍。 3）因为组成 SSR的内部电子元件均具有一定的漏电流，其值通常在 5-10MA，故在使用时，尤其是在开断小功率电机和变压器时，容易产生误动作。 4）使用 SSR时，切忌负载两端短路，以免损坏器件。 5）对针孔焊接式 SSR 和触发用 SSR，使用时要注意焊接温度应不大于 260 C，焊接时间不大于 10S。 SSR主要参数 浪涌电流（电网一周） 700% 普通型 SSR 静态电压上升率 dVs/dt 100V/s 普通 型 SSR 换向电压上升率 dVc/dt 10V/s 增强型 SSR 静态电压上升率 dVs/dt 100V/s 增强型 SSR 换向电压上升率 dVc/dt 100V/s nts浙江工业大学浙西分校 03 电气毕业设计 第 14 页 2A、 3A、 4A、 5A、 6ASSR漏电流 小于 2mA 大于等于 10A的 SSR漏电流 小于 12mA 过零型 SSR 过零区域 15V 输出通态压降 3V 绝缘电阻（输入、输出及外壳间） 1000M 绝缘电压（输入、输出及外壳间） 2000VAC 使用温度范围 -30 +75 过零型 SSR 开启最大延时 10ms SSR关断最大延时 10ms 电网频率 50Hz（或 60Hz） 选用 SSR 型号为 HS350Z 主要参数： 工作电压 Uin DC 4-8V 输入电流 Iin 10MA 输出电流 Io 50A 负载电压 Ur 交流 160-430V SSR外型和内部原理图 4.3.2 交流电铃选取设计： 交流电铃作为负载是本系统的输出信号最 终端，而由于学校用电铃需要覆盖范围较大，所以要求电铃功率较大（电铃功率的影响发声响度的关键因素）。所以采用直接与 220V 交流电源相接，保证有足够的电源功率供应。而 SSR 继电器只是作为触发电路。 4 寸交流电铃 nts浙江工业大学浙西分校 03 电气毕业设计 第 15 页 直径： 100MM ，功率： 20VA。本产品系无火花冲击式电铃，使用电压 220V，可配每个打铃仪使用，停电不打铃。 P3.0 P3.1 所发出信号由高电平 与低电平组成，高电平代表逻辑真，而低电平代表逻辑假。假设 P3.0 发出的定时为逻辑 A ， P3.1 发出的循环定时为逻辑 B。画出其卡诺图为 AB 0 1 0 0 0 1 1 1 得出其值与 AB 的逻辑表达式为 Q=AB 由于会出现竞争冒险，所以改变逻辑电路为时序逻辑电路消除竞争冒险 引进 T1 作为 CP 脉冲并且设置为上升沿有效，那 CP 当 AB 逻辑值改变时并不直接触发电铃，而是等待 CP 脉冲有效才触发既实际打铃开始时间略微延迟，这样就保证了 AB 值 在交互时不产生误打铃。 构成门电路的元件通常分为两大类： 1）用双极型半导体器件作为元件的双极型集成逻辑电路 2）用金属 -氧化物 -半导体场效应管作为元件的 MOS 集成逻辑门电路。 第一类就是晶体管 -晶体管逻辑电路（ Transistor-transistor Logic 简称为 TTL） TTL 电路具有中等开关速度，每级门的传输延迟时间最快为 3X10-9 -7X10-9S；电路占用管芯面积较大，电路驱动能力较强；电路功耗较大。 第二类就是（ Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor 简称为 MOSFET）。其特点是功耗低（ 25-100 W）、电源电压范围宽（ 318V）抗干扰能力强，输入阻抗高（大于 100M）、扇出能力强、逻辑摆幅大等特点，应用范围极广，发展速度很快的特点。 综合以上各特点选用 TTL 更为实用。 使用 TTL 集成电路使用注意事项： 1）为保证电路正常工作，电路的工作条件不应超过所规定的极限范围。 2）电路如用手工焊接，不得使用大于 45W 的电烙铁，焊剂选用中性焊剂。 3） TTL 电路电源电压典型值为 +5V 4） TTL 电路的工作状态告诉转换时，电源电流会出现 瞬间尖峰值，称为尖峰电流或浪涌电流，幅度可达 4-5MA，该电流在电源线与地线上产生的压降讲引起噪声干扰。为此在集成电路电源和地之间接 0.01 F 的高频滤波电容，在电源输nts浙江工业大学浙西分校 03 电气毕业设计 第 16 页 入端接 20-50 F 的低频滤波电容，消除干扰。 5）不能将电源和地线接反，否则将烧毁电路。 6）输出端不允许与低电阻连接。 交流电铃与 SSR 的连接 由单片机芯片部分 I/O 口发出的信号由一个或门作为选通，将 Ui 信号送至SSR 将信号放大后驱动 电铃产生铃响。 由于输出功率足够大，所以如果在情况要求下也可以外并接一个发光元件作光信号输出。 SSR 与负载连线图 4.3.3 秒信号计时电路 由石英晶振所产生的信号电路 XTAL1是单片机接外部晶体管的引脚。它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。 XTAL2为输出端，在片内通过这两个引酵的震荡与微调电容 C形成反馈电路，构成稳定的自激振荡器。电路中的 C一般取 30PF 左右。 有晶振所产生的信号为 fosc=6MHZ 所以机器周期为 2 s 将 T0设置成定时状态 T0=50MS 将 T1设 置成计数状态 T1=10n 计满溢出产生中断 T1产生中断为 1S nts浙江工业大学浙西分校 03 电气毕业设计 第 17 页 4.4.X25043 芯片描述 芯片控制的指令被组织成一个 8bit,这些命令中有两条只要直接将指令代码写入芯片即可 ,有两条读指令用于初始化输出数据 其他的指令 ,还需要一个 8 位的地址 ,以及相关的数据 所有指令见于下表 它们都是通过 SP1 串行总线来写入器件的写允许。 指令名称 指令格式 完成的操作 WREN 0000 0110 写允许 WRDI 0000 0100 写禁止 RSDR 0000 0101 读状态寄存器 WRSR 0000 0001 写状态寄存器 看门狗和块锁定 READ 0000 A8011 从选定开始地址单元中读数据 WRITE 0000 A8011 从选定开始的地址单元写入数据 1-16字节 在器件进行写操作之前 ,首先必须设置写操作指令 WREN 指令允许进行写操作而 WRDI 将禁止写操作 ,在器件复位后将自动禁止写操作 ,而一旦对器件写入一个字节 一页或者写入状态寄存器后也将自动处于写禁止状态 ,在 WP引脚接地后也会使器件处于写禁止状态 在写了 WREN WRDI RSDR 和 WRSR 指令后不需要在后面跟上一个 地址或一个数据。 输入波形图 状态寄存器 状态寄存器由 4个非断电不会丢失的控制位和 2个断电即小时的状态位组成控制位用语设置看门狗定时器的溢出时间和存储器块保护区 状态寄存器格式表 WIP 是一个易失性的只读位 ,在片内编程时 ,他指示出器件忙 ,这一个位可以用 RDSR指令读出，当读出的这一位是“ 1”则表示内部正在进行写操作，如果是“ 0”标尺内部没有进行写操作 WEL是一个易失性位，当读位为“ 1”时表示芯片处于写允许状态，而读位nts浙江工业大学浙西分校 03 电气毕业设计 第 18 页 是“ 0”则代表芯片处于写禁止状态， WEL也是一个只读性位，指令 WREN 将使 WEL变 为“ 1”而指令 WRDS 则将这位变成“ 0”。 1 块锁定位 BLO 和 BL1 用于设置块保护的层次，这个非易失性的位通过WRSR 指令来编程，通过这两块的设置，可以使存储器的 1/4 1/2 全部处于写保护状态，当然也可以全部处于写保护状态。 看门狗定时器控制位 WD0 和 WD1 用语选择看门狗的定时溢出时间 BL0 BL1 WD0 WD1 功能表 要读状态寄存器，首先将 CS 接地以选择该器件，然后送一个 8 位的 RDSR指令，然后状态寄存器的内容就通过 SD0 线进行输出，当然必须要有相应的时钟信号加到 SCK 线上，状态寄存器可以在任 何时间被读出，即使是在 EEPROM内部的写周期内也可以。 写状态寄存器 要将数据写入状态寄存器，首先必须用 WREN 命令将 WEL 置为 1，首先将CS 接低电平以选中该器件，然后写入 WREN 指令，接着将 CS 拉至高电平，然后再次将 CS 接低电平，接着写入 WRSR 指令，跟着写入 8 位数据，这个 8 位数据就是相应的寄存器的内容，写入结束后必须将 CS 拉至高电平，如果 CS 没有在 WRENN 和 WRSN 期间变为高则 WRSR 指令将被忽略 读写状态时序 读存储器内容 要读存储器的内容，首先将 CS 拉低以选中该器件，然后将 8 为的读指令送到器 件中，跟着送 8 位地址，读指令的位 3 用语选择存储器的上半区或者下半区，在读操作码和地址发送完毕后所选种的地址单元的数据将会被顺序读出，地址将会自动地增加到，当到达最高地址之后地址将会回绕到 0000H 单元 读周期在CS 变为高电平后中止 写存储器内容 要写存储器内容 WEL 位必须通过 WREN 指令置为 1，先将 CS 拉低将 WREN 指令送入，然后将 CS拉高，再次拉低 CS随后写入 WRITE指令并跟随 8位地址 WRITE指令的位 3用语选择存储器的上半区和下半区写存储器波形图 nts浙江工业大学浙西分校 03 电气毕业设计 第 19 页 在进行写操作时，字节后者页完成时， CS 在最后 一待写入字节的位 0 被写入之后拉至高电平 . .X25043/45 特性 可编程的看门狗定时器 低电压 VCC检测 复位电压可低至 VCC=1V 1MHz的时钟频率 512 x 8位的 E2PROM -4字节页写方式 低功耗 CMOS型 -静态电流 50mA -工作电流 3mA -工作电压 2.7V-5.5V 块锁定 保护 1/4， 1/2或所有的 EEPROM阵列 内建异常事件的 写保护 有上电 /掉电保护电路 写锁存 写保护 高可靠性 使用周期： 100,000次 数据保存时间： 100年 ESD 保护 : 所有引脚静电放电保护为 2000V 有用模块 X25043 ：低电平复位 X25045 ：高电平复位 描述 X25043/45包含三个常用的功能，看门狗定时器， 电压监视和 EEPROM组合在单个封装之内。这样降低了系统成本和节省了电路板空间。 看门狗定时器可为微型控制器提供一个独立安全的系统。 当系统出现故障nts浙江工业大学浙西分校 03 电气毕业设计 第 20 页 期时，在可选超时周期之后， X25043/45 看门狗将以 RESET复位信号作出响应。 用户可以从三个预置的值中选择此周期。 一旦被选择，周期将不在改变。 X25043/45 可以保护系统使之免受低电压状况的影响而具有 低电压 VCC 检测电路。 当 Vcc降到最小转换点以下时，系统复位。复位一直保持到 Vcc返回稳定为止。 X25043/45 的 存储器部分是 CMOS的 4096位串行 EEPROM,它在内部按作 512 X 8 来组织。 X25043/45 采用三线总线工作方式的串行接口（ SPI） ，一次最多可写四个字节。 X25043/45 是利用 Xicor的专业技术，具有 10万次使用周期，保存数据 100年。 引脚描述 串行输出 (SO) SO 是一个推 /拉串行数据输出引脚，数据由此引脚移出 ，串行时钟 (SCK)的下降沿同步输出数据。 串行输入 (SI) SI是串行数据输入端。所有操作码、字节地址及写入的数据在此引脚上输入。数据由串行时钟的上升沿锁存。 串行时钟 (SCK) 串行时钟控制用于数据输入和输出的串行总线定时。操作码，地址或出现在SI引脚上的数据在时钟输入的上升沿锁存，而 SO引脚上的数据在时钟的下降沿之后发生改变。 片选 (CS) 当 CS 为高电平时， X25043/45 不被选择，串行输出引脚处于高阻状态，除非内部写操作正在进行，否则 X25043/45将处于静态备用方式。 CS 为低电平时，X25043/45工作把它置于工作方式。应该注意，在上电之后，在任何操作开始之前需要 CS从高电平至低电平的跳变，同时将复位看门狗定时器。 写保护 (WP) 当 WP 为低电平时，对 X25043/45 的非易失性写操作被禁止，但是器件的其他功能仍正常。当 WP为高电平时，所有功能正常，包括非易失性写操作都正常。如果在 CS是低的时候， WP变为低电平，则会中断向 X25043/45中写的操作。但是，如果此时内部的非易失性写周期已经初始化了，则 WP变为低电平不起作用。 复位 (RESET) X25043/45的 RESET是高电平有效。当 Vcc下降至低于最小 Vcc检测电平时，RESET便变为高电平。它将保持高电平直至 Vcc上升到最小 Vcc检测电平 200ms为止。如果允许看门狗超定时器工作且 CP保持高电平或低电平的时间长于看门狗超时周期、那么 RESET也变成高电平。 CS的下降沿复位看门狗定时器。 引脚名称 功能说明 CS 芯片选
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号