單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)試卷終稿Word版

1、研究生課程（論文類）試卷2 0 11 /2 0 12 學(xué)年第 1 學(xué)期課程名稱： 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課程代碼： 12000415 論文題目： 三相電源檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 劉 兆 坤 專業(yè)學(xué)號： 控制工程、117080499 學(xué)院： 光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院 課程（論文）成績： 課程（論文）評分依據(jù)（必填）：任課教師簽字： 日期： 年 月 日課程（論文）題目：三相電源檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容：設(shè)計(jì)一個用單片機(jī)進(jìn)行三相電壓與電流的硬件檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)檢測3相交流電壓（AC380V3）及3相交流電流（A、B、C線電流05A）A/D轉(zhuǎn)為2進(jìn)制的12位換精度。并輸出12位精度的單路模擬電壓（DC010V

2、），用于控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)采用3路3位八段LED方式顯示檢測電壓值和3路2位八段LED方式顯示檢測電流值。電壓電流信號采用電壓電流互感器（互感器參數(shù)要自行設(shè)定）、信A/D及D/A轉(zhuǎn)換器采用串口或并口都可以、單片機(jī)電源由AC220V交流供電（需設(shè)計(jì)變壓與整流穩(wěn)壓電路及參數(shù)計(jì)算）。系統(tǒng)要有數(shù)字時鐘芯片、2kB的RAM存儲器擴(kuò)展芯片。要求： 硬件電路(protel或其它繪電路圖軟件)原理正確，器件參數(shù)選擇合理。設(shè)計(jì)過程流程圖（技術(shù)準(zhǔn)備、設(shè)計(jì)思路、方案、實(shí)施過程等），對總體電路進(jìn)行詳細(xì)的電路進(jìn)行文字解說。參考流程：三相電壓和電流量電壓和電流互感器轉(zhuǎn)換及整流轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號A/D轉(zhuǎn)換單片機(jī)LED顯示

3、及D/A轉(zhuǎn)換I/V轉(zhuǎn)換三相電源檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、 整體設(shè)計(jì)思路檢測三相電源的電壓和電流，首先應(yīng)根據(jù)要求選擇合適的電壓互感器和電流互感器，設(shè)計(jì)中使用單片機(jī)檢測，所以應(yīng)該用AD轉(zhuǎn)換器將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)變成單片機(jī)可以接收的數(shù)字信號。同時，在只提供交流電源的情況下，要用一個整流電路使其輸出單片機(jī)及轉(zhuǎn)換器所需要的直流電源。選取12位精度的轉(zhuǎn)換器，分配合理的I/O口，顯示電路及使用到的譯碼器類型都應(yīng)提前查詢相關(guān)數(shù)據(jù)手冊，以便正確使用。二、 具體流程1.為芯片提供直流電壓的變壓與整流電路單片機(jī)檢測電源由220V交流電源提供，因此需要通過變壓整流電路對其先進(jìn)行降壓再進(jìn)行整流處理，以獲得能夠滿足單片機(jī)所需的5V直

4、流電壓。一次側(cè)輸入AC220v，根據(jù)U1/U2=N1/N2二次側(cè)降為AC9v，然后利用整流橋電路，電容濾波，及LM7812三端穩(wěn)壓電路最終輸出直流Uab=5v。如圖所示：圖一 變壓整流電路2.互感器及I/V轉(zhuǎn)換電路三相電通過電壓互感器變壓，然后通過橋式整流電路整流。輸出時按其匝數(shù)比與一次側(cè)和二次側(cè)比的關(guān)系選擇大約9V的輸出，而后又接入電壓跟隨器輸出可以輸入到AD轉(zhuǎn)換器的電壓值A(chǔ)V1、AV2、AV3。如圖二所示。圖二 電壓互感器及整流電路利用電流互感器，整流電路，將原電流信號放大，輸出可以輸入到AD轉(zhuǎn)換器的電流值。選擇的電流互感器為：LMZJ1-0.5 額定電壓低于500V額定功率50HZ的低壓

5、電流互感器。如圖三所示。圖三 電流互感器及整流電路3.AD轉(zhuǎn)換電路將轉(zhuǎn)換后的電壓電流輸出信號分別接入AD轉(zhuǎn)換器，串口通信，12精度，器件加工作電壓，根據(jù)其技術(shù)手冊鏈接各個管腳，選擇的AT89C51單片機(jī)，12MHz晶振電路，上電加按鈕電平復(fù)位。如下圖：圖四 AD轉(zhuǎn)換電路4.RAM擴(kuò)展電路RAM芯片擴(kuò)展選用6116芯片，地址信號A0A7連接到鎖存器74LS373輸出端上，如圖所示：圖五 RAM芯片擴(kuò)展5.時鐘電路設(shè)計(jì)DS1302是DALLAS公司的一種具有涓細(xì)電流充電能力的電路，主要特點(diǎn)是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能且可以關(guān)閉此功能，采用普通32.768kHz晶振。如下圖：圖六 時鐘電路6.DA轉(zhuǎn)換電路為了獲取單路的模擬電路以控制直流電機(jī)的速度，故用DA轉(zhuǎn)換電路，輸出電壓Vout。如下圖DA轉(zhuǎn)換：圖七 DA轉(zhuǎn)換電路7.LED顯示電路按照要求用的3路3位八段LED方式顯示電壓值和3路2位八段LED方式顯示電流值。如下圖：圖八 LED顯示電路三、 心得體會通過設(shè)計(jì)這個系統(tǒng)，我對單片機(jī)有了更加深入的認(rèn)識和了解，同時在設(shè)計(jì)過程中我也更好地掌握了單片機(jī)原理及接口技術(shù)方面的理論知識。結(jié)合老師也在課堂中多次講些集中的難點(diǎn)，使自己在單片機(jī)設(shè)計(jì)方面得到了很大的提升，但是我知道自己在單獨(dú)設(shè)計(jì)這方面的能力仍有欠