简易照明线路检测仪毕业论文1讲解

1、毕 业 设 计（论 文）题 目 简易照明线路检测仪学生姓名 王杰 学 号 17教学院系 电气与电子工程系 专业班次 应用电子技术 2011级 11223 指导教师 傅林 职 称 博士 单 位 成都工业学院完成日期 2014 年 05 月 18 日摘要简易照明线路检测仪可以隔着墙壁检测带电电缆的位置，从而避免电缆的损 坏等，。设计以 AT89C51作为系统的核心芯片，主要有电磁场信号检测模块，节 能灯与白炽灯分辨模块，电线定位模块，计数模块，滤波电路， LCD12864 显示 模块构成。 整个系统由经典电源模块降压滤波供电， 利用电磁场信号检测模块检 测带电电缆附近的电磁场， 从而检测带电电缆；

2、 利用音频信号电路将节能灯中的 高频信号取出， 分辨处白炽灯与节能灯； 将获得的信号放大后通过滤波电路后送 给单片机，便能检测出信号。本系统已通过实物测试，各项指标均已达到。关键字 ：线路检测；电磁场；定位检测；节能灯高频信号IIAbstractSimple lighting detector can detect the position of the electric cable across the wall, so as to avoid the damage of the cable, etc.,.Design USES AT89C51 as the core chip system

3、, there are mainly electromagnetic field signal detection module, energy-saving lamp and incandescent lamp to distinguish module, wire positioning module, counting module, filter circuit, LCD12864 display modules.The whole system by classic decompression filter for power supply power supply module,

4、using the electromagnetic signal detection module testing electric cable near electromagnetic field, to detect charged cable;Remove the high frequency signal energy-saving lamps use audio signal circuit, distinguish the incandescent light bulbs with energy-saving lamps;Will receive the signal throug

5、h the filter circuit after amplification to microcontroller, can detect the signal.This system has passed the physical testing, the indicators have reached.Keywords:line detection;The electromagnetic field;Positioningdetection;Energy-saving lamps high frequency signalIII目录摘要 IIAbstract III第一章、系统方案 1

6、1.1 系统方案论证与选择 11.1.1 11w 节能灯检测模块 11.1.2 方格序列号方案选择 21.1.3 计数模块 21.14 滤波电路 31.2 系统总体思路 31.3 系统总体方案设计 3第二章、理论分析与计算 32.1 检测节能灯原理 32.2 信号采样原理 4第三章、系统电路设计 43.1 检测电缆通电电路的设计 43.2 方格序列号检测电路 53.3 60W 白炽灯和 11W节能灯通电电缆判断电路 53.4 光电计数模块 53.5 滤波电路 63.6 总体电路图 7第四章、系统程序设计 84.1 主程序流程图 84.2 判断方格序列号模块流程图 94.3 回放模块流程图 9第

7、五章、测试方案与测试结果 105.1 测试仪器 105.2 测试数据与结果 105.3 数据分析与结论 12总结与展望 13一、总结 13二、今后的研究方向 13参考文献 14致 谢 15附录 1 程序 16IV第一章、系统方案本系统包含电磁信号检测模块、 电磁场信号检测模块， 节能灯与白炽灯分辨 模块，电线定位模块，计数模块，滤波电路， LCD12864显示构成，系统组成图 如下。按键检测12864 显示11W 节能灯检测STC89C51方格定位系统复位装置图1 系统框图1.1 系统方案论证与选择1.1.1 11w 节能灯检测模块方案一：用霍尔传感器测量 60W 白炽灯和 11W 节能灯电缆

8、周围磁场强弱来区分两灯带电电缆。由于现实中存在较多的电磁场，电缆周围产生磁场太弱，两灯通电电缆产生磁场强弱相差不大。用 霍尔传感器实现起来较困难。方案二：用音频信号原理取出 11W 节能灯产生的对电源的干扰信号来区 分 11W 节能灯电缆。（ 11W 节能灯内部集成了一个开关电源， 开关电源会产生一个对电缆的干扰信号）故能直接检测出节能 灯通电电缆。综合以上 2 种方案，选择方案二。1.1.2 方格序列号方案选择方案一：使用超声波传感器检测每个方格到指定点的距离来判断方格对 应的序号。超声波测距的误差可以精确到 1cm，但是在操作过 程中设置的回声定位装置不能太小， 太小边缘的位置无法检测，

9、装置过大又会影响测量精度。方案二：使用按钮计数的方法来确定方格序列号。当需要检测的时候先 用键盘输入对应的序列再进行检测。此方法准确最高，但是机 动性差。方案三：利用红外对射管 ST178 来区分方格边框， 用单片机计数器对扫 描到的边框个数计数确定坐标值，此方法的好处是测量准确、 速度较快。综合以上 3 种方案，选择方案三。1.1.3 计数模块方案一：利用光电传感器扫描二维码的方式来区分每一个点的所代表的位置，此方式的好处扫描的可靠性非常高方案二：利用手动按按钮来计数， 从而记住所在位置， 此方式的好处是 简洁。方案三：利用光电传感器扫描每个位置的黑线条来计数， 从而记住所在位置，此方式的好

10、处是可靠，扫描速度快，设计简单。综合以上 3 种方案，选择方案三1.14 滤波电路方案一：利用电容加方式滤波，此方式的好处是简单。方案二：利用 D 触发器方式滤波，此方式的好处是，能将接受的 不规则波形转化为可被单片机接受到得方波综合以上 2 种方案，选择方案二。1.2 系统总体思路本设计的思路是利用音频电路取出节能灯产生的干扰信号；使用红外线传 感器 ST178和按键来对方格定位；用 LCD12864 作为系统显示；用蜂鸣器进 行线路检测报警。1.3 系统总体方案设计电源模块给整个系统供电；按键模块实现扫描启动、回放坐标功能；节能 灯检测模块实现节能灯电缆通电检测功能； 方格定位模块实现坐标

11、定位功能； 12864 显示模块实现坐标回放、时间显示功能；控制模块 AT89C51 单片机是 整个系统的控制核心，控制各个模块协调工作，从而实现线路探测功能。第二章、理论分析与计算2.1 检测节能灯原理如图所示为白炽灯原理图， 由图可知白炽灯为电感性负载， 电感性负载会 产生一个反电势，该电势被传回电缆电路，利用音频电路检测出此反电势即 可检测出 11W 白炽灯电缆。2.2 信号采样原理信号的采样通过一个自制电感天线接收白炽灯产生的干扰信号， 该信号经 放大整形后再使用功率放大器将其滤波放大，然后送单片机处理。如图 2 所 示图2 信号采样原理框图第三章、系统电路设计3.1 检测电缆通电电路

12、的设计本系统电路包含信号的采集、 输出波形的处理模块。 电路原理图如图 3 所示。图4 K163 电压电流特性图图3 电缆检测电路原理图3.2 方格序列号检测电路方格序列号检测电路如图 5 所示。该电路实现检测每个方格序列功能， 输 出波形经整形后输入单片机计数口，通过计数判断方格序列。图 5 方格序列检测电路3.3 60W 白炽灯和 11W 节能灯通电电缆判断电路本电路通过一个电感线圈通过接受节能灯信号不能接收白炽灯信号） 经6 所示。放大整形后产生一个方波接入单片机判断。电路原理图如图3.4 光电计数模块本电路接受外部的反射信号每当信号没有反射时便通过光传感器将信号输入，然后将信号放大输出

13、图7 光电计数电路3.5 滤波电路本电路输入一个信号，当信号达到一定电压时便触发 D 触发器，使触 发器翻转输出一个 5V 高电平信号3.6 总体电路图本系统完整原理图如图 7 所示。图9 系统完整电路图4.1 主程序流程图第四章、系统程序设计该设计包含初始化模块、按键模块和扫描模块、回放坐标模块、显示模块等。主流程图如下：图 9 主程序流程图4.2 判断方格序列号模块流程图该模块功能是检测每个方格所对应的序列号，由单片机 P3.4 口计数检测。 程序流程图如图 9 所示。4.3 回放模块流程图该模块功能是显示灯名、方格序列号、时间。如图10 所示回放检测回放键是否按下NoYes初始化显示程序

14、方格序列检测检测扫描键是否按下开计数、定时、中断将存储坐标分为 5 等份扫描方格坐标转换成对应字符判断是否为 0屏蔽显示调显示函数显示检测是否是有线区YESNO存储坐标、报警关闭计数器NO返回图 10 回放显示程序流程图纠正扫描ES检测第一行坐标扫描是否正确返回图 11 判断方格序列号流程图第五章、测试方案与测试结果5.1 测试仪器本系统测试仪器见表 1-1表 1-1 系统测试仪器名称型号用途示波器UTD2025C检测采样信号万用表UT39A检测输出信号幅度1、测试方法：a、模拟题目要求，先关闭 60W 和 11W 节能灯，将节能灯的电缆按要求布 设完毕后将其点亮，手持探测仪在正面扫描带电电缆

15、走向。b、关闭节能灯，点亮 60W 白炽灯，手持探测仪在正面扫描带电电缆走向。c、关闭两盏灯，改变两盏灯布局，使其间隔不少于一个方格，然后点亮两 盏灯，然后在 1 分钟之内检查 5 个指示位置点是否有 60W 白炽灯。d、关闭两盏灯，改变两盏灯布局，使其间隔少于一个方格，然后点亮两盏灯，然后在1 分钟之内检查 5 个指示位置点是否有 60W 白炽灯5.2 测试数据与结果表 1 2 分钟内节能灯电缆走向探测序号12345678电缆放置 方格个数99111215151818测试时间 （ min ）1.21.31.11.51.62.11.51.7回放正确 方格号个数99111013151518测试结

16、果成功成功成功第 6、8 格 未检测到第 4、 16 格未检测到成功第 8、 13 、 16 未检 测到成功注：要求 2 分钟之内完成上述探测任务。表 2 2 分钟内白炽灯电缆走向探测10序号12345678电缆放置 方格个数88/101012121414测试时间 （ min ）1.01.11.11.31.51.21.61.3回放正确 方格号个数6791010101413测试结果第 7、 19 格未检测到第7 格未检测到第 16 格 未检测到成功第 9、 15 格未检测到第 3、 24 格未检测到成功第 17 格未 检测到注：要求 2 分钟之内完成上述探测任务。表 3 1 分钟内指定位置探测白

17、炽灯电缆指定 5 个方格序号12345678指定位置 方格情况有电缆 方格个数00123455无电缆 方格个数55432100测试时间（ min ）0.80.90.80.70.80.90.70.8回放正确 方格号个数00113445测试结果成功成功成功第 7 个方 格未检 测到成功成功第 16 格个 方格未检 测到成功指定 5 个方格注：改变 2 根电缆的布设，并使其间隔不小于一个方格。序号12345678指定位置 方格情况有电缆 方格个数00123455无电缆 方格个数55432100测试时间（ min ）1.51.41.41.51.71.81.81.6回放正确 方格号个数34325445测

18、试结果第 24、 39 个方格 未检测到第 35 个方 格未检 测到第 9、 11 个未检 测到第 8、 13 、24 个方 格未检 测到成功第 9 个方 格未检 测到第 11 个方 格未检 测到成功表 4 2 分钟内指定位置探测白炽灯电缆注：改变 2 根电缆的布设，并使其间隔小于一个方格。115.3 数据分析与结论由于节能灯是开关性负载，而现实中一般没有使用开关性负载，所以在 本次测试中， 节能灯测出的数据与真实值之间相差最小， 可以达到要求。 在 白炽灯的测试中，由于白炽灯不是开关性负载， 所以更容易受到周围的影响。 第一次测试时就出现了较大的误差， 经过把一些干扰信号屏蔽掉在次进行测 量

19、后误差明显减小。综上所述，本设计达到设计要求。12总结与展望一、总结随着即将毕业，毕业设计也到了尾声，奋战了几个月终于将毕业设计全部完 成。在这个过程种历经了许多辛苦，但是同时也让我在这中感受到自己的存在， 让自己也愉快的去体验这种生活。 非常感谢傅林老师的指点， 让我觉得设计每次 都能找到新的突破， 从而完成了设计。 从我读大学开始， 我就抱着对电子的热爱 开始了自己三年的奋斗啊， 每次的设计与奋斗都让我获得了很大的实践经历， 让 我不断地对电子方面的学习与认识达到了一个新的起点。 我非常感激每一个指点 我的老师和师兄们， 同时也庆幸能在大学碰到一群志同道合的朋友们。 时光荏苒， 却留给我许

20、多难忘的事情， 让我学会了一个独自去面对许多困难， 我将不会忘记 这个让我成长的地方。 新的起点， 我将会更加的努力去面对将来的一切困难直到 成功。、今后的研究方向在此设计的基础上会增加许多的智能化的操作， 会在智能与检测准确方向继 续设计13参考文献【1】赵建领，薛圆圆 . 51 单片机开发与应用技术详解 .电子 工业出版社【2】于永 .戴佳.常江.51单片机 C 语言常用模块与综合系统设 计实例讲解 . 电子工业出版社【3】郭天祥.51单片机 C语言教程 入门、提高、开发、拓 展全攻略 .电子工业出版社【4】陈祝明 .李晓宁电子系统专题设计与制作 .电子科技大学 出版社14致谢本论文是在导

21、师傅林的悉心指导下完成的， 感谢导师在设计过程中的不断帮 助，使我能成功的设计出此次的毕业设计。15附录 1 程序/* 程序功能：电路检测模块化程序 版本： 2014.4.5 说明：修改记录：*#include/扫描启动键/模式切换键/报警键/回放键/记录时间/存储有线坐标值#include #includeLCD12864.h #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit skay=P13;sbit ms=P23;sbit beem=P17;sbit huifang=P37;uchar h=20,toul,i=0,F1=

22、0,z=0; uint t=0;uchar zb20;void V_panduan();/* 程序功能：基本功能实现程序 说明： 变量：* void baisc()if(F0=0)/判断检测键是否按下/延时去抖动skay=1; if(skay!=0) dely_us(5000); if(skay!=0) /启动计数/开定时器TR0=1;TR1=1;16EX0=1; toul=TL0;F0=1;/开外部中断/读值/标记已按下if(F0=1)/表示已经按下toul=TL0; beem=1; skay=1;if(skay=0) /读值/判断按键是否松开dely_us(5000);if(skay=0)

23、/延时去抖动TR0=0;EX0=0; toul=TL0;F0=0;z+; if(toul%7)!=0) switch(z)/* 程序功能：回放函数 说明： 变量：*/关闭计数器/ 关闭外部中断 0/读值/判断能否整除 7 来判断扫描数据是否正确case 1:TL0=7;toul=7;break;case 2:TL0=14;toul=14;break;case 3:TL0=21;toul=21;break;case 4:TL0=28;toul=28;break;case 5:TL0=35;toul=35;break; case 6:TL0=42;toul=42;break; case 7:TL0

24、=49;toul=49;break; default: z=0; break;17void hui_fang()uchar sss116,sss216,sss316,sss416;uchar j,k,cc=0;for(k=0;k5;k+)j=k*3;sss1j=zbk/10; sss1j+1=zbk%10;sss1j+2=.;if(sss1j=0)sss1j= ; if(sss1j+1=0) sss1j+1= ; sss1j+2= ;else sss1j=zbk/10+0x30; sss1j+1=zbk%10+0x30;elsesss1j=zbk/10+0x30; sss1j+1=zbk%10

25、+0x30; sss115=0;for(k=5;k10;k+)j=(k-5)*3;sss2j=zbk/10; sss2j+1=zbk%10;sss2j+2=.;if(sss2j=0)sss2j= ; if(sss2j+1=0) sss2j+1= ; sss2j+2= ;18elsesss2j=zbk/10+0x30; sss2j+1=zbk%10+0x30;elsesss2j=zbk/10+0x30;sss2j+1=zbk%10+0x30;sss215=0;for(k=10;k15;k+)j=(k-10)*3;sss3j=zbk/10;sss3j+1=zbk%10;sss3j+2=.;if(s

26、ss3j=0)sss3j= ;if(sss3j+1=0)sss3j+1= ;sss3j+2= ;elsesss3j=zbk/10+0x30; sss3j+1=zbk%10+0x30;elsesss3j=zbk/10+0x30;sss3j+1=zbk%10+0x30;sss315=0;for(k=15;k=49)TR1=0;/关定时器TR0=0;/ 关闭计数displystring(1,2, 扫描完毕 ); F1=0;huifang=1;if(huifang=0) / 检测是否启动回放键F1=0; / 标记回放键是否第一次按下 lcdclear();dely_us(100);while(F1=0

27、) / 一直处于回放状态hui_fang();22if(a=1)displystring(0,3, 模式 2);if(a=2)/模式 3if(a=3)a=0;/* 程序功能：外部中断 0 函数 说明： 变量：void INT_T0() interrupt 0 using 1/中断函数if(F1=0)zbi=TL0;/记录坐标位置F1=1;elseif(zbi!=TL0)/判断坐标是否改变i+;zbi=TL0;/记录坐标位置beem=0;/报警/* 程序功能：外部定时中断 1 函数 说明：/中断函数变量：void T0_1s() interrupt 3 using 023h-;/控制中断循环次数

28、TL1=(65536-50000)%256;TH1=(65536-50000)/256;if(h=0) /1s 时间到打标记h=20;/恢复控制中断次数的数据t+; / 时间/* 程序功能：外部计数中断 0 函数 说明：变量：*/void INT_TT() interrupt 1 using 1 LCD12864 显示子函数程序 /* 程序功能：实现 LCD12864 液晶自定义图形显示与汉字定位显示 版本： 2013.8.15说明： 修改记录：/字符串库文件/定义数据口/定义 busy 数据口/us 级延时函数#include #include #include #include #defi

29、ne uchar unsigned char #define uint unsigned int #define Data P0 sbit R_S=P26; sbit R_W=P25;sbit E=P27; sbit RES=P23;sbit PSB=P21; sbit busy=P07;void dely_us(uchar us)while(-us);24void dely_ms(uint ms)uint i,j;for(i=0;ims;i+)for(j=0;j2000;j+);void Busy()/忙函数Data=0xff;R_S=0;R_W=1;E=0; dely_us(50);E=1

30、; dely_us(50); while(busy);E=0;void write_com(uchar mingling)/ 写命令子函数Busy();R_S=0;R_W=0;E=1;Data=mingling; dely_us(50);E=0;void write_data(uchar shuju) / 写数据子函数Busy();R_S=1;R_W=0;E=1;Data=shuju; dely_us(50);E=0;void lcdclear()/清屏子函数25write_com(0x01);/LCD 复位子函数void rest()RES=0;dely_us(30);RES=1;dely_us(50); void displystring(uchar x,uchar y,uchar *hanzi)/汉字