本科毕业设计基于单片机的遥控智能节电系统

1、基于单片机的遥控智能节电系统基于单片机的遥控智能节电系统 （电子信息科学与技术 2002 级） 摘摘 要要：在电力系统中，为了避免送电过程中的线路损耗及用电高峰时造成的末端电在电力系统中，为了避免送电过程中的线路损耗及用电高峰时造成的末端电 压过低，动力设备转矩不足，照明灯具亮度不够，往往都是以较高的电压传输。因此压过低，动力设备转矩不足，照明灯具亮度不够，往往都是以较高的电压传输。因此 用户经常承受的电压高于额定电压，特别是用电低峰时，电网电压更高，有时会高出用户经常承受的电压高于额定电压，特别是用电低峰时，电网电压更高，有时会高出 10%10%以上，多余的电压不仅使用户电费开支大量增大，同

2、时导致灯具发热，使用寿命以上，多余的电压不仅使用户电费开支大量增大，同时导致灯具发热，使用寿命 缩短，灯具开支加大；对于动力设备，由于电压过高导致铁心磁通过大，电流过高，缩短，灯具开支加大；对于动力设备，由于电压过高导致铁心磁通过大，电流过高， 导致电机发热，最终影响其使用寿命；个别情况下，远离变压器的用户，特别是广大导致电机发热，最终影响其使用寿命；个别情况下，远离变压器的用户，特别是广大 农村用户，不是电压过高的问题，而是电压过低，由此看来开发一种既能降压又能升农村用户，不是电压过高的问题，而是电压过低，由此看来开发一种既能降压又能升 压的稳压器显得十分必要。压的稳压器显得十分必要。 关键

3、词关键词：遥控，节电，智能，变压节能：遥控，节电，智能，变压节能 abstractsabstracts：inin thethe electricelectric powerpower system,system, inin orderorder notnot toto sendsend toto givegive oror getget anan electricelectric shockshock thethe circuitcircuit inin thethe processprocess toto exhaustexhaust andand useuse toto givegive

4、oror getget anan electricelectric shockshock thethe highhigh peakpeak thethe bitterbitter endend electricelectric voltagevoltage thatthat resultresult inin leadlead low,low, thethe motivemotive equipmentsequipments turnsturns thethe shortage,shortage, illuminateilluminate thethe brightbright degreed

5、egree ofof lamplamp isis notnot enough,enough, usuallyusually allall deliveringdelivering withwith thethe higherhigher electricelectric voltage.sovoltage.so thethe electricelectric voltagevoltage thatthat customercustomer usuallyusually bearbear isis highhigh toto settlesettle thethe electricelectri

6、c voltagevoltage inin thethe sum,sum, usingusing toto givegive oror getget anan electricelectric shockshock thethe lowlow especially,especially, thethe chargedcharged barbedbarbed wirewire netnet electricelectric voltagevoltage isis higher,higher, sometimessometimes wouldwould highhigh 10%10% ofof i

7、sis above,above, surplussurplus ofof electricelectric voltagevoltage notnot onlyonly useuse anan aggrandizementaggrandizement withwith a a greatgreat dealdeal ofof electricityelectricity chargescharges expenditure,expenditure, causecause lamplamp havehave feverfever atat thethe samesame time,time, t

8、hethe serviceservice lifelife shorten,shorten, lamplamp expenditureexpenditure enlargement;forenlargement;for thethe motivemotive equipments,equipments, becausebecause thethe electricelectric voltagevoltage leadlead highhigh causecause thethe ironiron heartheart passpass greatly,greatly, thethe elec

9、tricelectric currentcurrent leadlead high,high, causecause electricalelectrical engineeringengineering havehave fever,fever, endend affectaffect itsits serviceservice life;separatelylife;separately underunder circumstance,circumstance, keepkeep offoff thethe customercustomer ofof thethe transformer,

10、transformer, especiallyespecially largelarge villagevillage customer,customer, isis notnot anan electricelectric voltagevoltage toto leadlead thethe highhigh problem,problem, butbut thethe electricelectric voltagevoltage leadlead low,low, developdevelop fromfrom thisthis a a kindkind ofof sincesince

11、 cancan declinedecline toto presspress andand riserise toto presspress steadysteady toto presspress thethe machinemachine toto seemseem toto bebe veryvery necessary.necessary. keykey word:word: lamplamp expenditureexpenditure enlargement,enlargement, thethe motivemotive equipmentsequipments 目录目录 摘摘

12、要要 1 1 关键词关键词 1 1 abstractsabstracts1 1 1 1、前言、前言3 3 2 2、方案论证、方案论证4 4 3 3、正文、正文5 5 3.13.1 节能系统总设计节能系统总设计5 5 3.1.13.1.1 节电器的分类及各自特点节电器的分类及各自特点5 5 3.1.23.1.2 稳压系统及工作过程稳压系统及工作过程5 5 3.1.33.1.3 稳压原理稳压原理 6 6 3.23.2 节电控制系统中心控制器节电控制系统中心控制器 7 7 3.2.13.2.1 中心控制器简介中心控制器简介 7 7 3.2.23.2.2 系统资源使用分配系统资源使用分配1313 3.

13、2.33.2.3 关于子程序的描述关于子程序的描述 1515 3.2.43.2.4 系统结构框图系统结构框图 1515 4 4、参考文献、参考文献 2929 5 5、致谢、致谢 2929 附录一附录一 电路图电路图3030 附录二附录二 详细程序清单详细程序清单 3535 1 1、前言、前言 本智能照明节能装置，其设计独特先进，将各种节电技术结合在一起，节电效果 显著，功能齐全，是一种高效安全的照明节电产品，节电率可达 4080以上。 此照明节能装置以单片机控制技术为核心，是微电脑技术、电力电子技术与变压器技 术的完美结合。本智能照明节能装置整机无机械、无碳刷，实现了无触点调压稳压， 响应速度

14、快，动态性能极好，输出波形无畸变；同时效率高，长期免维护。并且次装 置采用红外线遥控技术，可以进行无线操作。 2 2、方案论证、方案论证 建筑照明节能潜力主要包括电光源潜力、镇流电器和传感监控器潜力、灯具潜力以及 运行管理潜力等。 从理论上讲，照明用电量（l）可用下式表示： lw*t*（e*af*u*m）=e*a*tu* m* 其中 w-每一台灯具消耗的电功率，kw台； t-开灯时间，h； e-平均设计照度，lx； a-地板面积，m2； u-照明利用率； f-每台灯具的灯泡光通量，lm; m-保持系统； -灯泡的综合效率=fwx1000 流明瓦（包括镇流器的损失） 。因此，欲降低 照明电耗，必

15、须设法增大公式中的分母值，即提高照明利用率、使用高效灯泡、提高灯具 的维修率；或者减少分子值，即减少开灯时间、保持适当的照度和尽量采用局部照明等。 但是，照明节能的原则是在保证足够的照明亮度和质量的前提下节约能源。所以。选择合 理照度（e） 、提高照明利用率（u） 、灯泡光通量（f）和综合效率（）等，对于建筑照 明节能具有非常重要的意义。 谈起变压器，几乎人人都知道。大多数人知道的是电子变压器，如电源变压器，隔离 变压器，行输出变压器，脉冲变压器，音频变压器，高频变压器等等，最常见的就是电器 里面的电源变压器，这些变压器功率一般很小，几毫瓦到几百瓦，价格从几分到几百元。 最近市场上有种声音，看

16、到某种节电器就说是变压器，面露不屑的神情，似乎变压器就是 一种廉价装置，其实这是非常孤陋寡闻的说法。我们所谈的是电力变压器，电力变压 器同样有很多种类，如干式变压器，整流变压器，油浸变压器，卷铁芯配电变压器，防雷 变压器，全密封电力变压，组合式变压器、芯式变压器、壳式变压器等等。这些变压器远 非常识中的变压器那么简单。 变压器技术很简单？回答是否定的！电力变压器涉及的工艺复杂程度和生产技术 可一点不简单，了解这些工艺和技术必须有扎实的专业理论知识和实践经验，涉及到电力 学、电磁学、材料学、热传导学、制造工艺等等，设计一款优良的电力变压器并不比设计 一个变频器来得容易！我们相信绝大多数人，包括一

17、些行业资深人士，对电力变压器的认 识是匮乏的，还停留概念层面。 变压器能不能节电？回答是肯定的！当实际负荷轻时或供电电压高时，适当降低 电压，实现供电的匹配能有效节省电能。其实，市场上的电机节电器或灯光节电器也正是 应用了这一根本原理，尽管实现的方式不同，但电压降低到与需求匹配是无法改变的。 变压器就是节能设备？当然不是，如同有人把微处理器称呼为电脑，其实只是通 常电脑的一个器件，还需要配备存储器、软驱、键盘、显示器等等。单纯的微处理器你怎 么用？同样，变压器有时候可以作为节电器的一个部件，但距离节电器还有相当距离。我 们需要配备保护模块、测试模块、智能控制系统、旁路装置、指示显示部分，通信遥

18、控模 块等等，这些综合起来才能构成一个节能设备。 所以，这里我们就用这个方法来实现节能。 3 3、正文、正文 3.13.1 节能系统总设计节能系统总设计 3.1.1 节电器的分类及各自特点 1 可控硅稳压器：体积小，重量轻，价格中等，稳压精度较高，但只能降压，不能 升压，最严重的是产生谐波，污染电网。 2 自耦变压器式调压器：可以升压也可以降压，调压可以无级变化，但只能手动， 不能动态调节。 3 带有伺服机构的补偿式稳压器：虽然可以克服上述缺点，但由于采用了伺服机构 和电刷动态调节，存在反应慢，电刷磨擦损伤，接触不良易产生火花甚至烧坏电刷和调压 器。 4 电抗式自饱和稳压器：调节方便，主回路不

19、需要触点，但只能降压不能升压，控 制设备复杂。 5 变压器组式稳压器：利用变压器组及对应矩阵开关可以方便的改变电压，只要改 变变压器极性，可以方便的达到升压及降压及目的，稳压精度可以做到较高，体积小，重 量轻、 ，价格低，是目前比较先进的一种节电器，号称“全球第三代技术非相控技术” 。 3.1.2 稳压系统及工作过程 稳压系统如图 1 所示，包括微处理器，检测，采样，a/d 转换，矩阵开关，极性（升 降压）开关，变压器组，人机接口等。微处理器是系统的核心单元，所有智能化程度均取 决于它的开发程度，电器设备可以设计成高中低档，这一切可以由它和周围的配套设备完 成，变压器组是系统的关键组件。但变压

20、器组在高中低产品中基本没有变化。 当电网电压 ui 发生扰动时，输出电压跟着变化，反馈回路通过检测，采样，a/d 转 换，把数字信号送主微机处理器，采样值和给定值进行比较得出误差信号，首先根据误差 信号的极性，通过极性开关决定变压器组工作在降压还是升压状态，再根据误差信号的大 小控制矩阵开关，调节变压器组的运行方式，使输出电压不断接近给定值，最终达到稳定 值使输出电压等于给定电压。 电压输入变压器组电压输出 矩阵开关检测采样 a/d 极性开关 微处理器人机接口 图 1系统结构图 3.1.3 稳压原理 图 2 是 a 相原理图。us i0 i0 k1 k1 us k2 u1 u2(us) k2

21、ui ui i1 z u0 z u0 图 2补偿有原理 图 3等效电路 ui为电网电压，u0为输出电压，t 为变压器，其原边绕组电压为 u1，副边绕组电压为 u2，变比为 n，副边与负载串联，起补偿作用。 将图 2 等效变换成图 3。变压器原边等效为受控电流源 is=io/n=i1,副边等效为受控 电压源 us=u1/n=u2, 起补偿作用。 输出电压 u0=ui-kus=ui-ku2 状态 1 k1闭合，k2打开时 设 k=1。 此时 u0=ui-u2=ui-u1/n=(1-1/n) ui 状态 2 k2闭合，k1打开时 设 k=0 此时 u1=0,u20 i1=is=i0/n u0=ui

22、从上面分析可知，当 k1闭合 k2打开时，补偿电压 us=ui/n,当 k2闭合 k1打开时，没有 补偿，us=u1=0.稳压器的输出电压 u0=ui 。只用一个变压器 r 的稳压精度是很差的，不实 用，实际上应该使用 n 个变压器组成变压器组，对于任意的u=ui-u0=us 0 则有 u=k0us0+k1us1+k2us2+ +knusn=kjusj(j=0,1,n)这样把 usj=20、21、2n伏的 变压器副边串联起来，那么所有的偏差u 通过适当的 kj 都可以得到相应的补偿，例如 u=21v=202224，即 k0k2k41，k1k30. 如果u0。说明不是需要降压而是需要升压。只需要

23、改变变压器的极性就可以了。 其升压范围，稳压精度与降压状态相同，在不增加变压器的个数及电压，功率的前提下， 即可降压又可升压，这对于可控硅稳压器或电抗式自饱和稳压器等节电器而言，是不可想 象的。 若将变压器组设计为五个，n=5，则变压器的输出电压分别为 1v，2v，4v，8v，16v，其组合电压为 u0=k0+2k1+4k2+8k3+16k4，u0 的最大值为 31v。稳压 误差为 1v。对于 220v 的单相电而言。精度大约为0.5/2200.25%，这一精度即使对 稳压器（实验室用）来说也是相当高的了，而实现它并不困难，只要有五个带常开常闭的 继电器触点即可，由于触点不接在主回路，所以成本

24、不高，触点火花不大。采取阻容吸收 回路后，可以不出现火花，对微处理器等弱电元件的干扰不成问题。 若在增加一个 32v 的变压器，其可调电压达 63v，调压幅值达到 28.6%ui 3.23.2 节电控制系统中心控制器节电控制系统中心控制器 3.2.1 中心控制器简介 本系统中心控制器采用 89c52 作为中央控制芯片，系统的所有外围器件全部采用 国外著名企业的优秀产品，性能稳定，使用寿命长，具有良好的适应环境的能力。 uintuout 输 入 采 样 旁路 调压变压器组 输 出 采 样 人机接口 矩阵开关 微处理器控制单元 中心控制器结构 3.2.1.1中央处理器 图一即为中央处理器的电路图,

25、本系统采用了philips公司的89c52系列芯片做处理器,这 里简单介绍一下89c52的各个性能和特点:可擦写的flash记忆存储器, 达到 33mhz的速度, 完全的静态操作, 可扩张的外部随机存储器达到64 kbytes, 4级优先中断, 6个中断源, 四个 8 位的输入输出端口, 校检错误,自动地址位检验, 时钟能被停止而且重新开始, 可编程时钟输入, 3个 16- bit 定时器.(关于89c52的详细资料可见附录一). p1.0 1 p1.1 2 p1.2 3 p1.3 4 p1.4 5 p1.5 6 p1.6 7 p1.7 8 rst 9 p3.0/rxd 10 p3.1/txd

26、 11 p3.2/int0 12 p3.3/int 13 p3.4/t0 14 p3.5/t1 15 p3.6/wr 16 p3.7/rd 17 xtal 1 19 p2.0 21 p2.1 22 p2.2 23 p2.3 24 p2.4 25 p2.5 26 p2.6 27 p2.7 28 psen 29 ale 30 ea 31 p0.7 32 p0.6 33 p0.5 34 p0.4 35 p0.3 36 p0.2 37 p0.1 38 p0.0 39 xtal 2 18 u1 89c52 c41 cap c42 cap st 1 crystal1 rd wr p3.5 p3.4 int

27、1 int0 txd rxd p1.0 p1.1 p1.2 p1.3 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 a8 a9 a10 a11 a12 a13 a14 a15 rst ps ale +5v p1.4 p1.5 p1.6 p1.7 图一 中央处理器 3.2.1.2 看门狗 单片机的看门狗复位电路采用了maxim公司的max813l芯片,它的主要优点是价格低廉 引脚连线少,并且只要供给813l脉冲,它就可以工作,当脉冲在1.6s内消失时,即产生复位信 号,使单片机复位,从而达到我们的目的,本系统没有用到4脚和5脚,即电压比较器部分,图 二即为max813l的内部结构图(关于max

28、813l的详细资料可见附录二)。 图二 max813l结构图 3.2.1.3 外部 eeprom 我这里采用了stmicroelectronics公司的at24c08作为外部的i2c bus eeprom,它的功 能是存储用户设定值数据和时间的数据，这里 c si24 w c 08 是一个8 k 位串行c m o s e2p r o m ,内部含有1024 个8 位字节,c a t a l y s t 公司的先进c m o s 技术实质 上减少了器件的功耗, c si24 w c08 有一个16 字节页写缓冲器,该器件通过i2c 总线接 口进行操作有一个专门的写保护功能, at24c08与40

29、0khz i2c 总线兼容,1.8 到6.0 伏工 作电压范围,写保护功能当wp 为高电平时进入写保护状态,页写缓冲器,自定时擦写周期, 1,000,000 编程/擦除周期,可保存数据100 年。图三为at24c08的基本引脚图,图四是 at24c08各引脚的作用(关于at24c08的详细资料可见附录三)。 图三 引脚图 图四 引脚作用 3.2.1.4 时钟芯片 采用 ds1302 实时时钟芯片的时钟，其程序设计及时间准确度，与单片机直接产生时 间的时钟，效果不可同日而语。ds1302 是美国 dallas 公司推出的一种高性能、低功耗、 带 ram 的实时时钟芯片，它可以对年、月、日、周日、

30、时、分、秒进行计时，且具有闰年 补偿功能，工作电压宽达 2.55.5v。采用三线接口与 cpu 进行同步通信，并可采用突发 方式一次传送多个字节的时钟信号或 ram 数据。ds1302 内部有一个 31的用于临时性 存放数据的 ram 寄存器。ds1302 是 ds1202 的升级产品，与 ds1202 兼容，但增加了主电 源后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。图五是 ds1302 的引脚，图六是 ds1302 与 cpu 连接的电路原理图（关于 ds1302 的详细资料可见 附录四） 图五 ds1302 的引脚 图六 ds1302 与 cpu 连接的电路原理图 3

31、.2.1.4 地址锁存器芯片 这里我们采用了 motorola 公司的 74ls373 系列芯片作为地址的锁存单元，74ls373 每片包括八个输入和输出的触发器，当 le 是 high 时，数据被存入锁存单元之中，当 le 是 low 时，数据保存在数据单元中，不会随着数据的输入而产生变化，从而使地址数据不 变。74ls373 是一种高速，耗能低的 d 触发器，并且与所有 moto 公司的 ttl 电路兼容， 图七是 74ls373 的内部电路原理图，图八是接线图（关于 74ls373 的详细资料可见附录五） 。 图七 内部电路原理图 图八 与单片机接线图 3.2.1.5 外部静态 ram

32、存储器 这里我们采用了samsung公司的km62256c系列芯片做外部静态ram存储器，它有32kx8 bit 的数据存储区，采用了0.7um cmos工艺制作，低电源供耗，双列直插式结构，图九是 km62256c系列芯片的内部逻辑结构图，图十是引脚及引脚功能表（关于km62256c的详细资 料可见附录六） 图九 内部逻辑结构图 图十 引脚功能 3.2.1.5 ad 转换部分 这里我们用了 ad574 作为模拟和数字的转换， ad574a 是美国模拟数字公司 （analog）推出的单片高速 12 位逐次比较型 a/d 转换器，内置双极性电路构成的混合集 成转换显片，具有外接元件少，功耗低，精

33、度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转 换功能，只需外接少量的阻容件即可构成一个完整的 a/d 转换器，其主要功能特性如下： 12 位的分辨率，25us 的转换速率，模拟电压输入范围两档四种为：010v 和 0 20v，05v 和 010v，12 位/8 位数据输出格式。 ad574a 的 ce、和 a0 对其工作状态的控制过程。在 ce=1、=0 同时满足 时，ad574a 才会正常工作，在 ad574 处于工作状态时，当=0 时 a/d 转换，当=1 是进 行数据读出。和 a0 端用来控制启动转换的方式和数据输出格式。a0-0 时，启动的是 按完整 12 位数据方式进行的。当 a0=1

34、时，按 8 位 a/d 转换方式进行。当=1，也即当 ad574a 处于数据状态时，a0 和控制数据输出状态的格式。当=1 时，数据以 12 位 并行输出，当=0 时，数据以 8 位分两次输出。而当 a0=0 时，输出转换数据的高 8 位， a0=1 时输出 a/d 转换数据的低 4 位，这四位占一个字节的高半字节，低半字节补零。 下图是 89c52 单片机与 ad574a 的接口电路，其中还使用了三态锁存器 74ls373 和 74ls00 与非门电路，逻辑控制信号由(、和 a0)有 89c52 的数据口 p0 发出，并由三态 锁存器 74ls373 锁存到输出端 q0、q1 和 q2 上，

35、用于控制 ad574a 的工作过程。ad 转换器 的数据输出也通过 p0 数据总线连至 89c52，由于我们只使用了 8 位数据口，12 位数据分 两次读进 89c52，所以接地。当 89c52 的 p1.0 查询到 sts 端转换结束信号后，先将转 换后的 12 位 a/d 数据的高 8 位读进 89c52，然后再将低 4 位读进 89c52。这里不管 ad574a 是处在启动、转换和输出结果，使能端 ce 都必须为 1，因此将 89c52 的写控制线 和读控制线通过与非门 74ls00 与 ad574a 的使能端 ce 相连。 图十一是 ad574 在本系统中的连线图（关于 ad574 的

36、详细资料可见附录七） wr1 300 wr2 300 d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0 d3 d2 d1 d0 a0 ce10 1213 u18f 74ls04 rd +5v vcc 1 ref-in 10 lsbdb0 16 db1 17 an-gnd 9 db2 18 db3 19 db4 20 bpl rof 12 db5 21 db6 22 db7 23 10vspn 13 db8 24 db9 25 20vspn 14 db10 26 msb-11 27 refout 8 st atus 28 cs 3 +vs 7 a0/sc 4 r/c 5 -vs 11 12/8 2

37、 dc 15 ce 9 u8 ad574a 574 wr 1 2 3 u20a 74als00 agnd +12v -12v p1.0 图十一 ad574 的连接 以上部分是中心控制器的主板部分简单的芯片介绍，下面的是显示部分芯片的介绍。 本系统显示部分采用共阳级八段数码管和发光二极管动态显示。 3.2.1.5 段驱动芯片 这里我们采用 motorola 公司的 uln2803 作为段驱动，具有输出电流大的特点，内部 基本原理是 cmos 工艺，肖特极三极管，输入电压达到 30v，输出电压达到 50v 左右，安 全，性能稳定，图十二是 2803 的基本参数表格（关于 uln2803 的详细资料

38、可见附录八） 图十二 参数表格 3.2.1.6电源板芯片 这里控制信号和继电器信号采用光电隔离技术，以防止产生模拟电压对继电器的干扰， 光电隔离芯片采用 toshiba 公司的 tlp521-4，图十三是 ulp521-4 的一部分和个引脚的定 义及内部原理 图十三 ulp521-4 3.2.1.7 遥控部分 本系统遥控部分采用红外线发射接收，红外通信是利用 950nm 近红外波段的红外 线作为传递信息的媒体，即通信信道。发送端采用脉时调制（ppm）方式，将二进制数字 信号调制成某一频率的脉冲序列，并驱动红外发射管以光脉冲的形式发送出去；接收端将 接收到的光脉转换成电信号，再经过放大、滤波等处

39、理后送给解调电路进行解调，还原为 二进制数字信号后输出。简而言之，红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制与解 调，以便利用红外信道进行传输；红外通信接口就是针对红外信道的调制解调器。图十四 为红外接收电路。 图十四 红外接收电路 红外接收电路选用 vishay 公司生产的专用红外接收模块 tsop1738。该接收模块是一 个三端元件，使用单电源+5v 电源，具有功耗低、抗干扰能力强、输入灵敏度高、对其它 波长（950nm 以外）的红外光不敏感的特点，其内部结构框图如图十五所示。（关于 tsop1738 的详细资料可见附录九） 图十五 tsop1738 原理 tsop1738 的工作原理为：

40、首先，通过红外光敏元件将接收到的载波频率为 38khz 的 脉冲调制红外光信号转化为电信号，再由前放大器和自动增益控制电路进行放大处理。然 后，通过带通滤波器和进行滤波，滤波后的信号由解调电路进行解调。最后，由输出级电 路进行反向放大输出。为保证红外接收模块 tsop1738 接收的准确性，要求发送端载波信 号的频率应尽可能接近 38khz，因此在设计脉冲振荡器时，要选用精密元件并保证电源电 压稳定。再有，发送的数位“0”至少要对应 14 个载波脉冲，这就要求传送的波特率不能 超过 2400bps。利用上述红外收发电路构成的红外信道最大通信距离为 8m。 通信方式：通信的数据格式为每帧 11

41、位，包括 1 位起始位、8 位数据位、1 位奇偶校验位 和 1 位停止位；片内定时器 t1 作为波特率发生器，选择传送的波特率为 1200bps，则定 时器 t1 的初值应设置为 tl1=th1=e8h，另外应禁止定时器 t1 中断，以免因定时器 t1 溢 出而产生不必要的中断。 以上介绍的是中央控制器硬件部分（具体详细的电路图见附录十） ，下面介绍软件部分。 3.2.2 系统资源使用分配 (1)片内 ram 单元的分配 20h 07h06h05h04h03h02h01h00h 位地址: 04h_闪动时间标志 位地址: 05h-修改预设目标参数 百位闪动标记 .显示扫描 程序使用 位地址: 0

42、6h-修改预设目标参数 十位闪动标记 .显示扫描 程序使用 位地址: 07h-修改预设目标参数 个位闪动标记 .显示扫描 程序使用 21h ledhcdy.led 指示缓冲单元 调试用 t0 喂狗指示 d7(0fh)d6 秒指示(0eh) 22h 17h16h15h14h13h12h11h10h 22h 键号和键去抖标记(km=位地址 17h)键处理标记(kp=位地址 16h) 键号 (11h10h)=0 是选择键; =1 是键; =2 是键; =3 是确定键 23h 启动 ad 转换标志(23h.0=18h),由 t1 中断置 1,转换结束清零,(每 个周期采样 40 点,每次采样 10 个

43、周期 每点需 500 微秒,40 点 =20 000 微秒 倒数是 50hz, 10 个周期 =1020ms0.2 秒 三相需 0.6 秒,输入输出需 1.2 秒, 外加测电流 需 1.8 秒 考虑数 据处理,应小于 2 秒) 23h25h 备用 2bh 显示缓冲区指针存放地址(zdsmdip 子程序使用) 2fh.0 中断诊断标志 f0 自检出口标志 56h77h 堆栈区 78h7fh 显示缓冲区 80h81h ad 测量之 a 相输入电压压缩 bcd 码(h) 82h83h ad 测量之 a 相输入电压压缩 bcd 码(l) 84h85h ad 测量之 b 相输入电压压缩 bcd 码(h)

44、 86h87h ad 测量之 b 相输入电压压缩 bcd 码(l) 88h89h ad 测量之 c 相输入电压压缩 bcd 码(h) 8ah8bh ad 测量之 c 相输入电压压缩 bcd 码(l) f0h t0 基本计时单元 2ms 计时单元 f1h f2h f6h t1 基本计时单元 100ms 计时单元 f7h 秒单元 f8h 分单元 f9h fch t2 计时备用 (2)24c08 i2c 总线 e2prom 00h 备用 01h a 相目标电压 4 位压缩 bcd 码高两位(02h 或 01h) 02h a 相目标电压 4 位压缩 bcd 码低两位(目标电压 220180 之间,需

45、要 32v 变压器) 03h b 相目标电压 4 位压缩 bcd 码高两位(02h 或 01h) 04h b 相目标电压 4 位压缩 bcd 码低两位(目标电压 220180 之间,需 要 32v 变压器) 05h c 相目标电压 4 位压缩 bcd 码高两位(02h 或 01h) 06h c 相目标电压 4 位压缩 bcd 码低两位(目标电压 220180 之间,需 要 32v 变压器) 24h 调压时间(小时) 00h 调压时间(分钟) 01h 调压目标(高位 h) 90h 调压目标(低压 l) 3.2.3 关于子程序的描述 disup 显示子程序 table (显示字型表 table )

46、 d2ms 延时 2 豪秒子程序 keysm 键扫描子程序 set1302 设置 ds1302 初始时间,并启动计时 get1302 从 ds1302 读时间 rtinputbyte 写 1302 一字节 （内部子程序） rtoutputbyte 读 1302 一字节 （内部子程序） sta 发送起使条件 start(24c08) stop 发送停止条件 stop (24c08) mack 发送应答位子程序 ack (24c08) mnack 发送非应答位 ack 非子程序 (24c08) cack 应答位检查子程序 wrb 字节数据发送子程序 (24c08) rdb 字节数据接收子程序 (2

47、4c08) wrnbyt n 个字节发送子程序 (24c08) rdnbyt n 个字节读出子程序 (24c08) numbyt 24c08 存入程序 t0fwcx t0 中断服务程序 bcdys bcd 码压缩子程序 3.2.4 系统结构框图 作为一个系统，框图在编程过程中起着重要作用，以下就是系统的程序框图 开始 初始化 送显示数据 有键按下否键处理 y 数据采集，处理 完毕 y 图十五 主程序框图 开始 有键闭合？ km=1？ kp=1？ 1kp，判断输入键 号，对输入键处理 返回 0km 0kp 1km y n n y y n km：去抖标志 kp：处理标志 键处理流程 lcall d

48、isup a=0，1，2，3 键处理流程 a=0，1，2，3 a=0a=1a=3 a=2 lcall keysm lcall disup lcall keysm lcall disup a=0? 有键闭合? lcall keysm 返回运行(主程序) a=0,选择键;进入显示 状态ldj- -03 l l d d 0 0 a=0，选择键;进入 显示运行状态 2 23 3 2 20 0 3 3 0 0 a a a a a=1? a=1，键; 显示下一相 u ub b- - 2 20 0 - - 1 1 a=0，选择键;进入循环 显示abc各相电压目标值 u u a a- - 2 20 0 - -

49、 0 0 a=3，确定键;进入 目标电压编辑1 u u a a- - 2 20 0 - - 0 0 置置百百位位闪闪动动标标志志= =1 1 lcall disup lcall keysm 有键闭合? a=0，1，2，3 键键: :闪闪动动位位+ +1 1键键: :闪闪动动位位- -1 1 a=1a=2 a=0 a=3 修修改改闪闪动动标标志志 位位, ,修修改改该该相相低低 位位 进进入入下下一一个个修修改改状状态态 到9状态? 将将目目标标电电压压存存入入2 24 4c c0 08 8 将将目目标标电电压压存存入入2 24 4c c0 08 8 返回运行(主程序) 返回进入 显示运行状态

50、2 23 3 2 20 0 3 3 0 0 a a a a a=0 返回运行(主程序) 返回进入 显示运行状态 a=1，2，3 图十六 键处理框图 附录一： 附录二： 附录三：英文资料 3 附录四：英文资料 4 附录五：英文资料 5 附录六：英文资料 6 附录七：英文资料 7 附录八：英文资料 8 附录九：英文资料 9 4 4、参考文献、参考文献 1 单片机应用技术 耿长青主编 化学工业出版社 2 单片机编程与应用入门 杨西明主编 机械工业出版社 3 单片机人机接口实例集 公茂法马宝甫等主编 北航大学出版社 4 8051 单片机实践与应用 吴金戌主编 清华大学出版社 5 单片机外围电路设计 沙

51、占友主编 电子工业出版社 6 at89c51 data book atmel atmel 7 philips semiconductors philips philips 8 数字电子技术简明教程 余孟尝主编 高等教育出版社 9 电子技术基础 陈继生编 高等教育出版社 10 电子线路设计实验测试 谢自美编 华中理工大学出版社 11 数字电子技术基础 阎石主编 高等教育出版社 5 5、致谢、致谢 本论文的主要内容到此结束，请各位老师给予宝贵意见和建议，此设计之所以能顺利 完成，与宫老师的悉心指导和帮助是分不开的，宫老师在百忙之中，抽时间指导设计和审 阅论文，并给出许多宝贵的意见，宫老师严谨的治学

52、态度和渊博的知识使我受益非浅，在 此表示深深的感谢。 同时还要向曾经给过我支持和帮助的老师和同学致以最诚挚的谢意。 附录附录一一 电路图电路图（分别是主控制板，电源继电器板，面板） mr 1 wdo 8 vcc 2 pfo 5 vss 3 wdi 6 pfi 4 rst 7 u25 max813l d61n4001 rst p1.4 +5v ro 1 re 2 de 3 di 4 vcc 8 b 7 a 6 gnd 5 u6max485 b a p1.1 rxd txd +5v p1.5 p1.6 p1.7 r6r5r4 +5v st 2 crystal1 c51 cap c52 cap vc

53、c1 1 x1 2 x2 3 gnd 4 io 6 scl k 7 rst 5 vcc2 8 u5 ds1302 bt 3v a12 a13 a14 377主主 244 34 u18b 74als04 a15 377up 574 a 23 b 22 c 21 d 20 g1 18 g2 19 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 13 12 14 13 15 14 16 15 17 u7 74ls154 a11 377主主 377ak 377bk 377ck 377cc 主主主 p1.0 1 p1.1 2 p1.2 3 p1.3 4

54、 p1.4 5 p1.5 6 p1.6 7 p1.7 8 rst 9 p3.0/rxd 10 p3.1/txd 11 p3.2/int0 12 p3.3/int 13 p3.4/t0 14 p3.5/t1 15 p3.6/wr 16 p3.7/rd 17 xtal 1 19 p2.0 21 p2.1 22 p2.2 23 p2.3 24 p2.4 25 p2.5 26 p2.6 27 p2.7 28 psen 29 ale 30 ea 31 p0.7 32 p0.6 33 p0.5 34 p0.4 35 p0.3 36 p0.2 37 p0.1 38 p0.0 39 xtal 2 18 u1

55、89c52 c41 cap c42 cap st 1 crystal1 rd wr p3.5 p3.4 int1 int0 txd rxd p1.0 p1.1 p1.2 p1.3 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 a8 a9 a10 a11 a12 a13 a14 a15 rst ps ale a14 1 a12 2 a7 3 a6 4 a5 5 a4 6 a3 7 a2 8 a1 9 a0 10 d0 11 d1 12 d2 13 d3 15 d4 16 d5 17 d6 18 d7 19 ce 20 a10 21 oe 22 a11 23 a9 24 a8 25 a13 26

56、 we 27 u3 62256-2 a0 a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8 a9 a10 a11 a12 a13 a14 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 rd wr d0 3 q0 2 d1 4 q1 5 d2 7 q2 6 d3 8 q3 9 d4 13 q4 12 d5 14 q5 15 d6 17 q6 16 d7 18 q7 19 oe 1 le 11 u2 74ls373 a15 0000-7fffh +5v p1.4 p1.5 p1.6 p1.7 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 a 1 b 2 c 3 g1 6 g2a 4 g2b 5

57、y0 15 y1 14 y2 13 y3 12 y4 11 y5 10 y6 9 y7 7 u12 mc74hc238a +5v in 1 1 in 2 2 in 3 3 in 4 4 in 5 5 in 6 6 in 7 7 in 8 8 com 10 out 8 11 out 7 12 out 6 13 out 5 14 out 4 15 out 3 16 out 2 17 out 1 18 gnd 9 u13 uln2803 主主uapi 主主ubpi 主主ucpi 主主uapo 主主ubpo 主主ucpo d0 3 q0 2 d1 4 q1 5 d2 7 q2 6 d3 8 q3 9

58、d4 13 q4 12 d5 14 q5 15 d6 17 q6 16 d7 18 q7 19 clk 11 e 1 u11 74ls377 wr 377up 主主uapi 主主ubpi 主主ucpi 主主uapo 主主ubpo 主主ucpo 1 2 3 4 5 6 7 8 jp2z 8 heade r 主主 主主 主主 主主 主 gnd -12v +12v +5v agnd 1 2 3 4 5 6 7 8 jp1z 8 heade r 主主 主主 主主 主主 vcc 1 2 3 4 5 6 7 8 jp3z1 8 heade r 主主 主主 主主 主主 1 2 3 4 5 6 7 8 jp3

59、z2 8 heade r 主主 主主 主主 主主 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 wr 主主主 377主主 377主主 up 1a1 2 1a2 4 1a3 6 1a4 8 2a1 11 2a2 13 2a3 15 2a4 17 1y1 18 1y2 16 1y3 14 1y4 12 2y1 9 2y2 7 2y3 5 2y4 3 1g 1 2g 19 u10 74ls244 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 主主主 主1主 主1主 主主主 rd 244 1 2 3 4 5 6 7 8 9 rp1pdz +5v 1 2 3 4 jp11z head er 2x2

60、1 2 3 4 5 6 jp4z 56 u18c 74ls04 89 u18d 74ls04 4 5 6 u20b 74ls00 +5v +5v a0 1 a1 2 a2 3 vss 4 vcc 8 wp 7 scl 6 sda 5 u4at24c08 p1.2 p1.3 r2 5.1k r3 +5v +5v 主板控制 1 upce10 x0 13 x1 14 x2 15 x3 12 x4 1 x5 5 x6 2 x7 4 inh 6 a 11 b 10 c 9 x 3 vdd 16 vee 7 vss 8 u9 mc74hc4051 d3 zener3 wr5 pot2 r9 res2 ci