繼電器控制試驗(yàn)

1、電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目：繼電器控制實(shí)驗(yàn)系別：年級(jí)專業(yè)：學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：教師職稱：電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程名稱：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)基層教學(xué)單位：自動(dòng)化儀表系指導(dǎo)教師：學(xué)號(hào)學(xué)生姓名（專業(yè)） 班級(jí)設(shè)計(jì)題 目繼電器控制實(shí)驗(yàn)設(shè) 計(jì) 技 術(shù) 參 數(shù)1 .獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)。2 .編程，上機(jī)調(diào)試。3 .連接硬件實(shí)驗(yàn)線路，實(shí)現(xiàn)所要求的功能。4 .完成設(shè)計(jì)，提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告。設(shè) 計(jì) 要 求1、用單片機(jī)的端口，輸出電平控制繼電器的吸合和斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn) 對(duì)外部裝置的控制2、學(xué)習(xí)I/O端口的使用方法3、掌握繼電器的控制的基本方法參 考 資 料1）單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)張淑清，國(guó)防工業(yè)出版社（

2、教材）；2）過(guò)程控制系統(tǒng)及儀表邵裕森巴攸玄編（教材）3）單片機(jī)及應(yīng)用李大友，高等教育出版社（教材）4）機(jī)械量測(cè)量機(jī)械工業(yè)出版社（教材）應(yīng) 完 成 內(nèi) 容繪制硬件電路，軟件流程圖 熟悉偉福單片機(jī)編程環(huán)境 讀程序，修改軟件參數(shù) 修改硬件地址，硬件調(diào)試 撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué) 單位主任 簽字說(shuō)明：1、此表一式三份，系、學(xué)生各一份，報(bào)送院教務(wù)科一份。2、學(xué)生那份任務(wù)書(shū)要求裝訂到課程設(shè)計(jì)報(bào)告前面。電氣工程學(xué)院教務(wù)科目錄摘要 1緒論 2第一章 基本原理 31.1 電磁繼電器 31.2 電磁繼電器的驅(qū)動(dòng) 41.3 單片機(jī)基本功能原理 5第三章硬件設(shè)計(jì)電路 7第四章程序設(shè)計(jì)94.1 設(shè)計(jì)流程圖

3、94.2 7匚編程序 94.3 改進(jìn)后匯編程序 94.4 程序分析 10第五章課設(shè)總結(jié)11參考文獻(xiàn) 12燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)摘要現(xiàn)代自動(dòng)控制設(shè)備中，都存在一個(gè)電子電路與電氣電路的互相連接問(wèn) 題，一方面要使電子電路的控制信號(hào)能夠控制電氣電路的執(zhí)行元件（電動(dòng) 機(jī)，電磁鐵，電燈等），另一方面又要為電子線路的電氣電路提供良好的電 氣隔離，以保護(hù)電子電路和人身的安全。繼電器便能完成這一橋梁作用。繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被 控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較 小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”，故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、 安全保護(hù)、轉(zhuǎn)

4、換電路等作用。本課設(shè)采用的繼電器其控制電壓是 5Vo本電路的控制端為高電平時(shí)， 繼電器工作常開(kāi)觸點(diǎn)吸合，連觸點(diǎn)的LED燈被點(diǎn)亮。當(dāng)控制端為低電平時(shí), 繼電器不工作。執(zhí)行時(shí)，對(duì)應(yīng)的 LED將隨繼電器的開(kāi)關(guān)而亮滅。關(guān)鍵字：自動(dòng)開(kāi)關(guān)繼電器緒論在現(xiàn)代工業(yè)中，人員和電子電路安全保障一直是首要考慮的問(wèn)題，尤 其在一些高危惡劣環(huán)境下，如高溫高壓等，如何在保障操作人員和電子電 路安全的前提下對(duì)電路進(jìn)行良好地控制便成為了工業(yè)進(jìn)步不可回避的問(wèn) 題。一方面要使電子電路的控制信號(hào)能夠控制電氣電路的執(zhí)行元件（電動(dòng) 機(jī)，電磁鐵，電燈等），另一方面又要為電子線路的電氣電路提供良好的電 氣隔離，以保護(hù)電子電路和人身的安全，符

5、合這種需求的元件便是繼電器。繼電器是一種能自動(dòng)執(zhí)行斷續(xù)控制的部件， 當(dāng)其輸入量達(dá)到一定值時(shí), 能使其輸出的被控制量發(fā)生預(yù)計(jì)的狀態(tài)變化，如觸點(diǎn)打開(kāi)、閉合或電平由 高變低、由低變高等，具有對(duì)控制電路實(shí)現(xiàn)“通”、“斷”控制作用。因此 在現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，例如遙控、遙測(cè)、通訊、自動(dòng)控制、 機(jī)電一體化及電力電子設(shè)備等，具有動(dòng)作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、體 積小等優(yōu)點(diǎn)，是最重要的控制元件之一。繼電器的種類很多，比如常用的電磁繼電器、熱敏干簧繼電器、固態(tài) 繼電器、磁簧繼電器以及光繼電器等，在本課設(shè)中，我選用了電磁繼電器， 介紹電磁繼電器的基本工作原理，并在其基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)程序，連接硬件電路， 實(shí)現(xiàn)

6、各種功能。第一章基本原理1.1 電磁繼電器電磁繼電器是有觸點(diǎn)電磁電器的一種，一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸 點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定 的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈 簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。 當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回 原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋 放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。在各種自動(dòng)控制設(shè)備中，都要求用一個(gè)低壓電路控制一個(gè)高壓的電氣 電路。這樣不僅可以為電子線路和電氣電路提供良好的電隔離，還可以

7、保 護(hù)電子電路和人員安全，而電磁繼電器一般有兩股電路，低壓控制電路和 高壓工作電路。它利用電磁效應(yīng)實(shí)現(xiàn)電路開(kāi)、關(guān)控制作用，很好地實(shí)現(xiàn)了 低壓控制高壓這一功能，因此廣泛應(yīng)用在電子設(shè)備、儀器儀表及自動(dòng)化設(shè) 備中。1.2 電磁繼電器的驅(qū)動(dòng)圖1-2 電磁繼電器驅(qū)動(dòng)電路單片機(jī)是一個(gè)弱電器件，一般情況下它們大都工作在5V甚至更低。驅(qū) 動(dòng)電流在mA級(jí)以下。而要把它用于一些大功率場(chǎng)合，比如控制電動(dòng)機(jī)， 顯然是不行的。所以，就要有一個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)銜接，這個(gè)環(huán)節(jié)就是所謂的“功 率驅(qū)動(dòng)”。繼電器驅(qū)動(dòng)就是一個(gè)典型的、簡(jiǎn)單的功率驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)。它包括：對(duì)繼電 器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因?yàn)槔^電器本身對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō)就是一個(gè)功率器件；還有就 是繼電

8、器去驅(qū)動(dòng)其他負(fù)載，比如繼電器可以驅(qū)動(dòng)中間繼電器，可以直接驅(qū) 動(dòng)接觸器，所以，繼電器驅(qū)動(dòng)就是單片機(jī)與其他大功率負(fù)載接口。在電磁 繼電器驅(qū)動(dòng)電路中，三極管是很重要的一個(gè)元件，它有兩個(gè)作用，一個(gè)是 放大作用，一個(gè)是開(kāi)關(guān)作用。其次，二極管 D也有著重要作用，它是用于保護(hù)三極管的，當(dāng)繼電器K處于吸合狀態(tài)時(shí)，二極管D截止，不會(huì)對(duì)電路 產(chǎn)生影響。當(dāng)繼電器釋放時(shí)，由于繼電器線圈存在電感，會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的感 應(yīng)電壓，該感應(yīng)電壓的正極加在三極管上。如果電壓過(guò)大，就有可能使處 于截止?fàn)顟B(tài)的三極管損壞。加入二極管 D后，當(dāng)感應(yīng)電壓出現(xiàn)時(shí)，將使二 極管導(dǎo)通，所以不會(huì)產(chǎn)生過(guò)高的的感應(yīng)電壓，保護(hù)了三極管。1.3 單片機(jī)基本功能

9、原理(1)時(shí)鐘電路單片機(jī)的時(shí)鐘可以有內(nèi)部方式或外部方式產(chǎn)生，本課設(shè)選用內(nèi)部時(shí)鐘 電路，如圖所示，利用內(nèi)部的振蕩電路，并在 XTALi和XTAL2兩弓I腳間外 接晶體及電容CXi和CX2構(gòu)成的并聯(lián)諧振電路，使內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生自激振 蕩。組成時(shí)鐘電路的晶體振蕩器的頻率大小決定單片機(jī)系統(tǒng)的工作頻率， 既決定了單片機(jī)系統(tǒng)的工作頻率，可以在 1.2MHz12MHz之間。晶體電容 CXi和CX2可以在20pF100pF之間選擇，電容的大小對(duì)振蕩頻率有微小的 影響，可起頻率微調(diào)的作用。本課設(shè)所選用的單片機(jī)晶振頻率為6MHz 0圖1-1單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘電路(2)單片機(jī)復(fù)位電路單片機(jī)在開(kāi)機(jī)時(shí)都需要復(fù)位，以便中央處理

10、器CPU以及其他功能部件 都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。51的RST引腳是復(fù) 位信號(hào)的輸入端。復(fù)位電平是高電平有效持續(xù)時(shí)間要有 24個(gè)時(shí)鐘周期以上。本系統(tǒng)中單片機(jī)時(shí)鐘頻率為6MHz則復(fù)位脈沖至少應(yīng)為4us。本課程設(shè)計(jì)單片機(jī)采用外部上電與按鈕復(fù)位電路，如圖 2-1。典型的上 電外部復(fù)位電路是既具有上電復(fù)位又具有外部復(fù)位電路，上電瞬間，C與Rx構(gòu)成充電電路，RST引腳出現(xiàn)正脈沖，只要RST端保持10ms以上的高 電平，就能使單片機(jī)有效復(fù)位。圖2-1外部上電與按鈕復(fù)位一般取 C=22uF, R=200,Rx=1k,止匕時(shí) i=22M10J6M1M103=22ms,滿足單片機(jī)復(fù)位要求

11、。在需要手動(dòng)復(fù)位情況下，Rs取200歐姆，Rk取1k, RST端出現(xiàn)膽 X5=4.2V （出現(xiàn)高電平）,使可靠地實(shí)現(xiàn)單片機(jī)復(fù)位。1200第三章硬件設(shè)計(jì)電路U?GNDP10P11P12P13P14P15P16P17P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27RDWRR?>GNDINT1INT0T1T0EA/VPX1X2RESETRXDTXD ALE/PPSENGNDQ?OE1SCo2Q?GNDU?62647 654 3210D DDD DDDD98/654320A A A A A AAA A A343332313029536-9-8D0D

12、1D2D3D4D5D6D7"RDWRA0A1RESETCS4-3CI -91如圖，該電路由8051、74LS373、27256、6264、8255A和繼電器組成。單片機(jī)8051采用內(nèi)部方式時(shí)鐘電路，復(fù)位電路采用上點(diǎn)自動(dòng)復(fù)位電路。單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線為8位，由P0 口組成。在擴(kuò)展時(shí)P0 口用于數(shù)據(jù)總 線完成單片機(jī)與外部存儲(chǔ)單元或者I/O端口之間的數(shù)據(jù)傳遞。單片機(jī)的控制總線有兩個(gè)功能，一是傳送單片機(jī)對(duì)外部擴(kuò)展系統(tǒng)的控制信號(hào)，另一個(gè)是傳送外部擴(kuò)展系統(tǒng)對(duì)單片機(jī)的控制信號(hào)。單片機(jī)的地址總線為16位，由P2 口作為地址的高8位，而P0 口作為地址的低8位，所以可尋址范圍最大為 64KB。由于P0 還

13、要作為數(shù)據(jù)總 線口使用，因此需要對(duì)P0 口進(jìn)行分時(shí)復(fù)用，分時(shí)輸出地址和數(shù)據(jù)。為了把 地址信息分離保存，使用一個(gè)外部地址鎖存器74LS373將地址信號(hào)鎖存起來(lái)。P0 口首先將輸出的低8位地址由鎖存器鎖存起來(lái)，這樣使P0 口能再次 發(fā)送出數(shù)據(jù)信號(hào)。以保證P0 線作數(shù)據(jù)總線使用時(shí)所選外部存儲(chǔ)器單元的 16位地址不丟失。在圖中，程序存儲(chǔ)器27256由8051的P2.7作為片選信號(hào)。尋址范圍為 0000H7FFFH,共32KB。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 6264由8051的P2.5端口作為片選 信號(hào)，尋址范圍為0c000H0DFFFH,共8KB。8255A由8051的P2.4作為 片選信號(hào)，尋址范圍為0EFFCH0E

14、FFFH。具體計(jì)算過(guò)程如下表芯片P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P0.3P0.2P0.1P0.0地址范圍272560000000000000H-7FFFH0111111116264110000000C000H-DFFFH1101111118255A111011100EFFCHEFFFH111011111第四章程序設(shè)計(jì)4.1 設(shè)計(jì)流程圖4.2 匯編程序OUTPUT EQU P1.0; P1.0 PORTLOOP:CLR CMOV OUTPUT,CCALL DELAYSETB CMOV OUTPUT,CCALL DELAYLJMP LOOPDELAY:MOV R6, #0MOV R7, #

15、0DLOOP:DJNZ R7, DLOOPDJNZ R6, DLOOPRETEND4.3 改進(jìn)后匯編程序演示程序才有T0方式1定時(shí)，晶振頻率f0sc=6MHz oscn f0sc16 6 106x=2 - T=2 0.1 =15536 =3CB0H1212ORG 0000HMOV DPTR,#0EFFFH;指向8255A的控制口MOV A,#80H;方式字，A、B和C 口均以方式0¥俞出MOVX DPTR,A;8255A初始化MOV DPTR,#0EFFCH;指向8255A的PA端口LOOP:MOV A,#01H；輸出數(shù)據(jù)#01H傳入累加器AMOVX DPTR,A;向PA端口寫入數(shù)據(jù)

16、CALL DELAY;調(diào)用延時(shí)子程序 DELAY 2sMOV A,#00H；輸出數(shù)據(jù)#01H傳入累加器AMOVX DPTR,A;向PA端口寫入數(shù)據(jù)CALL DELAY;調(diào)用延時(shí)子程序 DELAY 2sSJMP LOOP;轉(zhuǎn)移到LOOP程序循環(huán)DELAY:MOV R7,#20;設(shè)置循環(huán)次數(shù) 存入R7LOOP1:MOV TMOD,#01H;設(shè)置定時(shí)器T0為定時(shí)方式1MOV TH0,#3CH;設(shè)置計(jì)數(shù)初值MOV TL0,#0B0HSETB TR0;啟動(dòng)定時(shí)LOOP2:JBC TF0,LOOP3;判斷定時(shí)是否到SJMP LOOP2LOOP3:DJNZ R7,LOOP1；定時(shí)循環(huán)RET;返回主程序END

17、4.4程序分析原程序直接對(duì)P0.1 口輸出一個(gè)循環(huán)置1清零的數(shù)，以此高低電平來(lái)引發(fā)繼電器的吸合與斷開(kāi)，進(jìn)而控制 LED燈的點(diǎn)亮熄滅。在對(duì)8031進(jìn)行外擴(kuò)以后，通過(guò)8255的PA 口輸出來(lái)控制繼電器，并修改了延時(shí)程序，原始延時(shí)程序存在誤差，且不容易調(diào)控，通過(guò)選用8031內(nèi)部定時(shí)器，極大地提高了延時(shí)的精度，并且很容易調(diào)整延時(shí)時(shí)間。第五章課設(shè)總結(jié)通過(guò)這次繼電器程序設(shè)計(jì)的課程設(shè)計(jì)和測(cè)試，我學(xué)到了很多。通過(guò)對(duì) 該課題的了解，收集資料，研究其可行性，前期做了很多準(zhǔn)備工作，查看 了很多資料，但這都是值得的，為后面程序的編寫和調(diào)試打下了基礎(chǔ)，不 僅學(xué)到了編程，還加深了對(duì)電路的了解，比如繼電器工作原理、延時(shí)定時(shí)、 外擴(kuò)芯片等等，雖然都是一些已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)，但結(jié)合起來(lái)還是有一定 的難度。對(duì)于該課題，改進(jìn)地方主要是重新設(shè)計(jì)電路和程序，通過(guò)擴(kuò)展I/O口 8255PA 口輸出，計(jì)算地址，編寫程序，我對(duì)于單片機(jī)實(shí)際的應(yīng)用也加深 了理解。最后謝謝張淑清老師和我的同學(xué)們?cè)谡n設(shè)過(guò)程中給我的指導(dǎo)與幫助。參考文獻(xiàn)1張淑清.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)M.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，20102蔡朝洋.單片機(jī)控制實(shí)習(xí)與專題制