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单片机课程设计

16路D/I开关量输入通道的设计

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16路D/I开关量输入通道的设计

一.设计目的与任务

选择24V电源输入，设计16路D/I开关输入通道。二.设计中所需软件及设备

PC机电脑、KeilC软件、Protues软件。

本次设计所需软件为KeilC51以及ProteusISIS仿真软件，应用ProteusISIS对试验电路进行仿真，得到试验结果。

三.设计原理说明

1.试验方案设计图

由于是16路的24V电源输入，所以不能直接将24V电源输入到单片机，故需要有隔离或转换电路，将16路24V电源转换为转换为16路的信号输入到单片机I/O口，由单片机采集16路电平信号。

方案设计结构图如下图

16路电压输入16路信号输入24V输入电源:：:：:：电平转换电路（光耦电源隔离）：：：I/O（P1）I/O（P2）CPU电源部分

2.硬件设计与结构图

（1）电源模块

电源部分我们采用变压器降压，用整流桥整流为直流，然后滤波。最终输出24V直流电压。

（2）单片机接口

单片机我们使用最常用的51单片机。

3.元件的型号选择

（1）光耦：由于我们的设计是16路输入，故在隔离光耦的选择上因尽量利用最少的元件达到16路输入，通过查阅资料最终选择TLP521普通光耦。下面是TLP521光耦基本参数：

特性最小值典型值最大值单位

提供电压524V

转换电流1625mA

发射极电流110mA

工作温度-2585°C

光耦元件的内部结构见下图

光耦合器的主要优点：

信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。光耦合器现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。在单片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调理控制端电流来改变占空比，达到缜密稳压目的。

（2）电阻：在本设计中共用到三种阻值的电阻

①1.2k电阻，使用在24V电源光耦隔离，用于限流经计算。②10k电阻。用于单片机最小系统中的上电复位电路。③200Ω电阻用于单片机信号输入的上拉限流电阻。

（3）其他元件

12M晶振、27P瓷片电容、1uF电解电容。

4.所需的全部元器件表

名称电阻开关光耦瓷片电容晶振七段数码管电解电容型号1.2K20010K普通单刀开关TLP521-427P0.1uF12M2.51uF1000uF数量（个）16161164211211

二极管变压器单片机1N400724V变压器80C51411四.总体电路原理图及其仿真图

五．设计程序主

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