16路DI開(kāi)關(guān)量輸入通道的設(shè)計(jì)

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單片機(jī)課程設(shè)計(jì)

16路D/I開(kāi)關(guān)量輸入通道的設(shè)計(jì)

學(xué)院：班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：

16路D/I開(kāi)關(guān)量輸入通道的設(shè)計(jì)

一.設(shè)計(jì)目的與任務(wù)

選擇24V電源輸入，設(shè)計(jì)16路D/I開(kāi)關(guān)輸入通道。二.設(shè)計(jì)中所需軟件及設(shè)備

PC機(jī)電腦、KeilC軟件、Protues軟件。

本次設(shè)計(jì)所需軟件為KeilC51以及ProteusISIS仿真軟件，應(yīng)用ProteusISIS對(duì)試驗(yàn)電路進(jìn)行仿真，得到試驗(yàn)結(jié)果。

三.設(shè)計(jì)原理說(shuō)明

1.試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)圖

由于是16路的24V電源輸入，所以不能直接將24V電源輸入到單片機(jī)，故需要有隔離或轉(zhuǎn)換電路，將16路24V電源轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為16路的信號(hào)輸入到單片機(jī)I/O口，由單片機(jī)采集16路電平信號(hào)。

方案設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如下圖

16路電壓輸入16路信號(hào)輸入24V輸入電源:：:：:：電平轉(zhuǎn)換電路（光耦電源隔離）：：：I/O（P1）I/O（P2）CPU電源部分

2.硬件設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)圖

（1）電源模塊

電源部分我們采用變壓器降壓，用整流橋整流為直流，然后濾波。最終輸出24V直流電壓。

（2）單片機(jī)接口

單片機(jī)我們使用最常用的51單片機(jī)。

3.元件的型號(hào)選擇

（1）光耦：由于我們的設(shè)計(jì)是16路輸入，故在隔離光耦的選擇上因盡量利用最少的元件達(dá)到16路輸入，通過(guò)查閱資料最終選擇TLP521普通光耦。下面是TLP521光耦基本參數(shù)：

特性最小值典型值最大值單位

提供電壓524V

轉(zhuǎn)換電流1625mA

發(fā)射極電流110mA

工作溫度-2585°C

光耦元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖

光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)：

信號(hào)單向傳輸，輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離隔離，輸出信號(hào)對(duì)輸入端無(wú)影響，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定，無(wú)觸點(diǎn)，使用壽命長(zhǎng)，傳輸效率高。光耦合器現(xiàn)已廣泛用于電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級(jí)間耦合、驅(qū)動(dòng)電路、開(kāi)關(guān)電路、斬波器、多諧振蕩器、信號(hào)隔離、級(jí)間隔離、脈沖放大電路、數(shù)字儀表、遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設(shè)備及微機(jī)接口中。在單片開(kāi)關(guān)電源中，利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路，通過(guò)調(diào)理控制端電流來(lái)改變占空比，達(dá)到縝密穩(wěn)壓目的。

（2）電阻：在本設(shè)計(jì)中共用到三種阻值的電阻

①1.2k電阻，使用在24V電源光耦隔離，用于限流經(jīng)計(jì)算。②10k電阻。用于單片機(jī)最小系統(tǒng)中的上電復(fù)位電路。③200Ω電阻用于單片機(jī)信號(hào)輸入的上拉限流電阻。

（3）其他元件

12M晶振、27P瓷片電容、1uF電解電容。

4.所需的全部元器件表

名稱電阻開(kāi)關(guān)光耦瓷片電容晶振七段數(shù)碼管電解電容型號(hào)1.2K20010K普通單刀開(kāi)關(guān)TLP521-427P0.1uF12M2.51uF1000uF數(shù)量（個(gè)）16161164211211

二極管變壓器單片機(jī)1N400724V變壓器80C51411四.總體電路原理圖及其仿真圖

五．設(shè)計(jì)程序主