單片機課程設計發(fā)電機定子繞組溫度巡檢儀

1、湖南理工學院課程設計報告書 題 目： 發(fā)電機定子繞組溫度巡檢儀 系 部： 機械工程學院 專 業(yè)： 機械電子工程 班 級： 姓 名： 學 號： 2011年 12月 20 日 目 錄1、 引言.3 2、總體方案設計.32.1、功能介紹.32.2、芯片選擇.42.3、ad0809的主要性能指標.43、硬件電路的設計.53.1 8051單片機最小系統(tǒng).53.2 用8155擴展并行口用來帶鍵盤、顯示.63.3 485通信接口設計.73.4 電源設計.73.5 報警電路.83.6 信號采集電路.84、軟件設計.84.1主程序框圖.94.2 顯示程序框圖.104.3數(shù)據(jù)處理程序框圖.105、調(diào)試與測試結果分

2、析.106、設計心得.107、附錄.1118 1引言隨著科學技術水平的提高，我們的工業(yè)控制技術要求也越來越高，控制精度也越來越高。還設置了報警系統(tǒng)，使得機器的使用壽命大大的增加。安全系數(shù)也提高的了不少。在這種背景下，我們設計了發(fā)電機定子繞組溫度巡檢儀，隨時監(jiān)控發(fā)電機的工作情況，給工廠帶來了更多的便利。本設計是以89c51單片機為核心，以電阻電橋代替溫度傳感器，以0809作為ad轉換而設計成的。實現(xiàn)了所需要的基本功能，并分析了相應軟件的設計要點，包括軟件設計流程、仿真與調(diào)試。2、 系統(tǒng)總體方案的設計2.1功能：1、 依次巡回顯示發(fā)電機定子繞組24槽內(nèi)溫度，顯示格式如下： 1 : x x x c可

3、選方案：用6個數(shù)碼管：為兩位顯示槽編號，如1槽24槽，用將編號與溫度隔開。用液晶顯示，表格顯示方式。2、 定時巡回顯示功能：每個點顯示10秒，然后自動顯示下一槽的溫度。3、 定點顯示功能固定：顯示某個參數(shù)，直至人工干預，轉換成巡回顯示為止。4、 配用5個鍵復位前翻后翻定點自動2.2芯片的選擇：cpu用89c51單片機，數(shù)模轉換用ad0809，用8155擴展并行口，用蜂鳴器報警等等。2.3系統(tǒng)結構系統(tǒng)總框圖如下所示：顯示報警按鍵485通信8155并口擴展cpu單片89c51通過ad0809模數(shù)轉換信號采集2.4ad0809性能1主要特性1）8路輸入通道，8位a/d轉換器，即分辨率為8位。 2）具

4、有轉換起?？刂贫?。 3）轉換時間為100s(時鐘為640khz時)，130s（時鐘為500khz時） 4）單個+5v電源供電 5）模擬輸入電壓范圍0+5v，不需零點和滿刻度校準。 6）工作溫度范圍為-40+85攝氏度 7）低功耗，約15mw。 2內(nèi)部結構adc0809是cmos單片型逐次逼近式a/d轉換器，內(nèi)部結構如圖所示，它由8路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關樹型a/d轉換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時電路組成。 3外部特性（引腳功能）adc0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖所示。下面說明各引腳功能。 in0in7：8路模擬量輸入端。 2-12-8：8位數(shù)字

5、量輸出端。 adda、addb、addc：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路 ale：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。 start： a/d轉換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復位，下降沿啟動a/d轉換）。 eoc： a/d轉換結束信號，輸出，當a/d轉換結束時，此端輸出一個高電平（轉換期間一直為低電平）。 oe：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當a/d轉換結束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 clk：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640khz。 ref（+）、ref（-）：基準電壓。 vcc：電源，

6、單一+5v。 gnd：地。3、 硬件電路的設計3.1 8051單片機最小系統(tǒng) 單片機時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。1、內(nèi)部振蕩方式：at89c51單片機有一個用于構成內(nèi)部振蕩器的反相放大器，xtal1和xtal2分別是放大器的輸入、輸出端。石英晶體和陶瓷諧振器都可以用來一起構成自激振蕩器。2、外部振蕩方式：把外部已有的時鐘信號引入單片機內(nèi)。這種方式適宜用來使單片機的時鐘與外部信號保持同步。從外部時鐘源驅(qū)動器件，xtal2可以不接，而從xtal1接入。復位時單片機的初始化操作，其主要功能是pc初始化為0000h，使單片機從0000h單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正

7、常初始化之外，當由于程序運行時出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為使單片機正常工作，也需要按復位鍵以重新啟動。rst引腳是復位信號的輸入端，復位信號是高電平有效，其有效時間持續(xù)24個振蕩脈沖周期（即兩個機器周期）以上。復位操作有上電自動復位、按鍵電平復位、外部脈沖復位和自動復位四種方式。單片機芯片封裝圖89c51芯片的封裝有plcc、pqfp以及dip40，本設計采用的是引腳雙列直插式封裝。其封裝形式如圖。 3.2 用8155擴展并行口用來帶鍵盤、顯示8155的結構和引腳8155有40個引腳，采用雙列直插封裝，其引腳圖和組成框圖如圖所示。 (1) 地址/數(shù)據(jù)線ad0ad7（8條） (2) i

8、/o口總線（22條）：pa0pa7、pb0pb7、 pc0pc5。 (3) 控制總線（8條）ale 地址鎖存（輸入）io / /m io口/ram選擇， 0：選內(nèi)ram； 1：選內(nèi)io口/ce 片選線/rd、/wr 讀、寫控制timerin 定時器輸入（輸入定時器所需時鐘）timerout 定時器輸出（輸出所產(chǎn)生的方波脈沖）3.2 8155的ram和i / o口地址編碼3.3 485通信接口設計由于現(xiàn)在網(wǎng)咯越來越發(fā)達，我們的設計也要考慮到通信這方面的問題。也就引入了rs485通信接口的設計。特點：1. rs-485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+(26)v表示；邏輯“0”以兩線間的電

9、壓差為-(26)v表示。接口信號電平比rs-232-c降低了，就不易損壞接口電路的芯片， 且該電平與ttl電平兼容，可方便與ttl 電路連接。 2. rs-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10mbps 。 3. rs-485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強，即抗噪聲干擾性好。 4. rs-485最大的通信距離約為1219m，最大傳輸速率為10mb/s，傳輸速率與傳輸距離成反比，在100kb/s的傳輸速率下，才可以達到最大的通信距離，如果需傳輸更長的距離，需要加485中繼器。rs-485總線一般最大支持32個節(jié)點，如果使用特制的485芯片，可以達到128個或者256個節(jié)點，最

10、大的可以支持到400個節(jié)點。485芯片引腳圖如下：3.4 電源設計并上電容得到5v直流電壓小型電感模擬電壓7805穩(wěn)壓變壓器220v ac電源框圖：3.5 報警電路本系統(tǒng)采用蜂鳴器報警其硬件電路如下所示：3.6 信號采集電路4、 軟件設計4.1主程序框圖報警按鍵查詢顯示數(shù)據(jù)處理 信號采集 初始化程序開始4.2 顯示程序框圖數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)轉換數(shù)據(jù)采集4.3數(shù)據(jù)處理程序框圖5、 調(diào)試與測試結果分析軟件完成后，把偉福編譯后的文件通過燒錄器下載到at89c51芯片，加上電源就可以進行調(diào)試。各程序模塊具有一定的獨立性，因此可以先調(diào)試模塊，在模塊功能都能實現(xiàn)的前提下，再調(diào)試總程序，這樣能快捷地檢查判

11、斷硬件或軟件上的問題。6、 設計心得7、附錄系統(tǒng)原理圖：1、信號采集電路硬件圖2、電源電路圖3、顯示及控制電路硬件圖程序：#include#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define pa xbyte0x0000/8155并口擴展端口定義；#define pb xbyte0x0001#define pc xbyte0x0002#define com xbyte0x0003void duan();uchar num,aa,num1,dat,temp,max,min;/num為槽編號；uchar anjian

12、,k;uchar t0,t1,t2,t3,t4,t5;uint tt1;int i;sbit st=p33;sbit oe1=p34; sbit oe2=p35;sbit oe3=p36;sbit a=p27;sbit b=p26;sbit c=p25;sbit eoc=p32;uchar code table= 0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f,0x77,0x7c, 0x39,0x5e,0x79,0x71,0x60 ;/數(shù)碼管段顯uchar code tablewe=0x3e,0x3d,0x3b,0x37,0x2f,0x1

13、f,;void delay(uint z);void button();void inint0809();/ad初始化/*/主函數(shù)void main()void inittime();/void inint0809();while(1)void ad0809(uchar oen);/信號采集及轉換void datat();/數(shù)字濾波void duan();/段顯；void disp();/顯示子函數(shù)void button();/按鍵掃描/*/*/延時函數(shù) 1*z msvoid delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);/*/*ad

14、初始化*void inint0809()st=0;oe1=0;oe2=0;oe3=0;a=0;b=0;c=0;/*/*0809轉換子程序void ad0809(uchar oen)st=1;oen=0;while(eoc=1);st=0;oen=1;dat=p1;st=0;oen=0;/數(shù)據(jù)濾波處理子程序void datat()if(imax)max=dat;if(datmin)min=dat;temp=temp+dat;i+;else temp=(temp-max-min)/8;i=0;/*void disp()/顯示子函數(shù)；if(aa=8)/定時時間為1.25msaa=0;if(num1=

15、6)num1=0;pb=tablewenum1;switch(num1)case 0:pa=tablet0;break;case 1:pa=tablet1;break;case 2:pa=tablet2;break;case 3:pa=tablet3;break;case 4:pa=tablet4;break;case 5:pa=tablet5;break;/*/定時器初始化；void inittime()/tmod=0x11; /設置定時器0為工作方式 th0=(65536-50000)/256; tl0=(65536-50000)%256; th1=(65536-20)/256; tl1=

16、(65536-20)%256; ea=1;/開cpu中斷 et0=1;/開定時器0中斷 tr0=1;/啟動定時器0 et1=1;/開定時器1中斷 tr1=1;/*void exter0() interrupt 1/計時器10msth0=(65536-5000)/256; tl0=(65536-5000)%256;tt1+;aa+;void exter1() interrupt 3uchar th1=(65536-20)/256; tl1=(65536-20)%256; /*void duan()/段顯；t4=num%10;t5=num/10;t3=16;t0=temp/10;t1=(temp/10)%10;t2=temp/100;/*/鍵盤掃描/*void button()if(pc0=0)delay(5);pc0=0;anjian=0;k=1;else