【正文】 與單片機的最小系統(tǒng)連接時，需要一根單獨的總線。由于每一設(shè)備有唯一的編碼，連在一條總線上可被訪問的器件數(shù)實際上是無限的。 + 5 VR2 4 . 7 kV c c1I / O2G n d3
。電源由總線為高電平時 I/O 腳上的上拉電阻提供（寄生供電模式） ,此時 Vcc 腳接地。由于所有的設(shè)備通過漏極開路端（即 DS18B20 的 I/O 腳）連在總線 上，控制線需要一個上拉電阻（大約 5KΩ）。 VCC 為可選的電源電壓腳， VCC 在寄生電源模式時必須接地。如圖 8 所示為溫度測量電路的方框圖。當(dāng)計數(shù)門打開時， DS18B20 進行計數(shù)，計數(shù)門開通時間由高溫度系數(shù)振蕩器決定。溫度寄存器中的溫度值以 9 位數(shù)據(jù)格式表示，最高位為符號位，其余 8 位以二進制補碼形式表示溫度值。計數(shù)器 1 的預(yù)置數(shù)也就是在給定溫度處使溫度寄存器寄存值就 增加 1℃計數(shù)器所需的技術(shù)個數(shù)。初始時，溫度寄存器被預(yù)置成 55℃，每當(dāng)計數(shù)器 1 從預(yù)置數(shù)開始減計數(shù)到 0 時，溫度寄存器中寄存的溫度值就增加 1℃，這個過程重復(fù)進行直到計數(shù)器 2 計數(shù)到 0 時便停止。由于每一個 DS1820 出廠時都刻有唯一的一個序列號并存入其 ROM 中，因此 CPU 可用簡單的通信協(xié)議就可以識別，從而節(jié)省了大量的引線和邏輯電路。 功率和功率因數(shù)的計算：在上一步中已經(jīng)測出了電壓、電流的有效值 U、 I，根據(jù)以下公式可以計算出視在功率 S、有功功率 P、無功功率 Q 和功率因素 cosф，即 S=UI P=（ 1/T） ∫T0 ui dt T1B Y Q~ 22 0 V1234D1B R I D G E 1C11 00 0 uC21 00 0 uC34 70 uC44 70 uC72 20 uC82 20 uC51 04C61 04C81 04C91 04V i n1GND2V o ut3U1 M C 7 81 2 TV i n1GND2V o ut3U2 M C 7 91 2V i n1GND2V o ut3U3 M C 7 80 5V i n1GND2V o ut3U4 M C 7 90 5+ 12 V 1 2 V+ 5V 5 V1234D6B R I D G E 1C 1 71 00 0 uC 1 81uC 1 90 .3 3 uV i n1GND2V o ut3U 1 1C W 7 8 24F2 F1 + 24 V 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） １５ Q=√（ S2 –P2 ） cosф=P/S 式中： u、 i為瞬時電壓值。 220V 交流電通過變壓器變壓，然后經(jīng)過整流濾波，再由三端穩(wěn)壓 7812 和 7912 產(chǎn)生 +12V和 12V 的電壓信號，再經(jīng) 7805 和 7905 變換成 +5V 和 5V。并聯(lián)二極管時一定要注意二極管的極性不可接反，否則容易損壞晶體管等驅(qū)動元器件。第四部分是箝位限幅電路，保證采樣信號的幅值在 0~ 之間。來自檢測通道的電壓互感器的電流號經(jīng)運算放大器轉(zhuǎn)換為電壓信號后經(jīng)電壓平移后將交流量信號轉(zhuǎn)換為0~ 的單極性電壓信號接入 MSP430 的 A/D 通道引腳。 由于電阻 R11 消耗功率比較小，電阻 R11 選擇上對功率沒有特 殊的要求。另外為了抑制共模干擾，在交流輸入側(cè)并聯(lián)了兩個電容 C。 CHV50P 型電壓傳感器輸出端與原邊電路是電隔離的，可測量直流、交流和脈動電壓或小電流。再經(jīng)過理想運算放大器的電壓并聯(lián)負反饋將 I 轉(zhuǎn)換成 ~ + 。 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） １１ 圖 2 MSP430F169 單片機最小系統(tǒng) 檢測電路 、 控制電路 和輔助電源 的設(shè)計 電流檢測電路 傳感器選擇霍爾電流傳感器 DT50P，它的性能也穩(wěn)定可靠，易于安裝。 MSP430F169 是具有 60 KB 可電擦寫的 FLASH 存儲器型 MCU,并具有 J TAG 調(diào)試接口 , 因此采用先通過 JTAG 調(diào)試器將編輯好的程序從 PC 機直接下載到 FLASH 內(nèi) , 再由 JTAG 接口控制程序運行、讀取片內(nèi) CPU狀態(tài) , 以及存儲器內(nèi)容等信息供設(shè)計者調(diào)試 , 整個開發(fā) (編譯、調(diào)試 ) 都可以在同一個軟件集成環(huán)境中進行 , 不需要 專門的仿真器和編程器。 TDI 為測試數(shù)據(jù)輸入 , 數(shù)據(jù)通過 TDI 引腳輸入 JTAG 接口 。 JTAG 接口設(shè)計 JTAG 調(diào)試器概述 JTAG 最初是用來對芯片進行測試的 ,理 是在器件內(nèi)部定義一個 TAP ( Test Access Port 測試訪問口 ) 通過專用的 JTAG 測試工具對進行內(nèi)部節(jié)點進行測試。 LFXT1振蕩器默認工作在低頻模式，即 ，也可以通過外接 450kHz～ 8MHz 的高速晶體振蕩器或陶瓷諧振器工作在高頻模式。 晶振電路設(shè)計 MSP430系列單片機時鐘模塊有高速晶體振蕩器、低速晶體振蕩器和數(shù)字控制振蕩器 DCO 等 3個時鐘源。經(jīng)使用證明 , 其復(fù)位邏輯是可靠的。在電源模塊中通過 3個電容進行電源穩(wěn)壓濾波 ， 為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源 。下面我將對各模塊電路進行設(shè)計。MSP430F169是 FLASH存儲器型單片機，具有良好的仿真開發(fā)技術(shù)，設(shè)置有 JTAG仿真接口和高級語言編譯器。 3 單元電路設(shè)計 MSP430 單片機最小系統(tǒng) 的設(shè)計 MSP430系列單片機種類很多，此次我選用 MSP430F169單片機。液晶顯示器具有功耗低、無輻射危險、平面直角顯示以及影像穩(wěn)定等，可視面積大，畫面效果好，也可以顯示漢字，分辨率高，抗干擾能力 強，顯示內(nèi)容多等特點。此次采用聲光報警電路。 可以對秒、分鐘、時鐘、小時、日期、星期、月、年信息，帶閏年自動補償。 CC1000的主要工作參數(shù)可由一個串行接口編程設(shè)定，使用非常方便并且具有靈活性。 因此， 無線收發(fā)模塊可以采用 nRF401無線收發(fā)芯片 。 nRF401的 ANTI和 ANT2引腳是接收時低噪聲接收放大器 LNA的輸入，以及發(fā)送時發(fā)射功率放大器 PA的輸出。 nRF40 1芯片內(nèi)包含有發(fā)射功率放大器 (PA)、低噪聲接收放大器(LNA)、晶體振蕩器 (OSC)、鎖相環(huán) (PLL)、壓控振蕩器 (VCO)、混頻器 (MIXFR)、解調(diào)器 (DEM)等電路。與有線通信方式相比，無線通信 以其不需鋪設(shè)明線，使用便捷等 一系列優(yōu)點， 在現(xiàn)代通信領(lǐng)域占據(jù)重要地位。 超聲波的特點 ： 超聲波在傳播時，方向性強，能量易于集中 ； 超聲波能在各種不同媒質(zhì)中傳播，且可傳播足夠遠的距離 ； 超聲波與傳聲媒質(zhì)的相互作用適中，易于攜帶有關(guān)傳聲媒質(zhì)狀態(tài)的信息 。所以此方案可采用。 熱釋電紅外開關(guān)是 BISS0001 配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成的被動式紅外開關(guān)。 該電路可以避免可見光帶來的干擾，效果不錯。 100－ 100k 歐姆，是紅外接收管在不同光線條件下（室內(nèi)－陽光直射）的阻值的大小。因此，主要作為標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計和高精度溫度測量。 鉑熱電阻是目前公認的制造熱電阻最好的材料，它性能穩(wěn)定，重復(fù)性好，長時間穩(wěn)定的復(fù)現(xiàn)性可達 104 K ，是目前測溫復(fù)現(xiàn)性最好的一種溫度計。銅容易容易提純、加工，價格便宜，復(fù)制性能好而且電阻溫度系數(shù)大，溫度范圍內(nèi)線性關(guān)系好，靈敏度比鉑電阻高。而且，在高精度測量電路中，必須考慮 AD590 的輸出電流不被分流影響。 AD590 具有較高精度和重復(fù)性（重復(fù)性優(yōu)于 ℃ ）其良好的非線性可以保證優(yōu)于 177。此型號 集成溫度傳感器 可以采用。 所以不采用此方案。另外，由于熱電偶是一種有源傳感器，測量時不需外加電源，使用十分方便，所以常被用作測量爐子，管道內(nèi)的氣體或 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） ６ 液體的溫度及固體的表面溫度。由于是控制交流電的信號，所以此次采用 繼電器控制 。直流采樣的缺點是硬件復(fù)雜、穩(wěn)定性差，而且由于受固有濾波環(huán)節(jié)的影響，采樣數(shù)據(jù)無法實時反映交流信號的變化。 檢測電路和控制電路的方案設(shè)計 在這一系統(tǒng)中，檢測電路由電壓檢測電路與電流檢測電路組成。開發(fā)語言有匯編語言和 C 語言 。MSP430 系列單片機 的這些片內(nèi)外設(shè)為系統(tǒng)的單片解決方案提供了極大的方便。如果晶體振蕩器在用做 CPU 時鐘 MCLK 時發(fā)生故障， DCO 會自動啟動，以保證系統(tǒng)正常工作；如果程序跑飛，可用看門狗將其復(fù)位。 MSP430 系列單片機的中斷源較多，并 且可以任意嵌套，使用時靈活方便。 強大的處理能力： MSP430 系列單片機是一個 16 位的單片機，采用了精簡指令集（ RISC）結(jié)構(gòu)，具有豐富的尋址方式（ 7 種源操作數(shù)尋址、 4 種目的操作數(shù)尋址）、簡潔的 27 條內(nèi)核指令以及大量的模擬指令；大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器都可參加多種運算；還有高效的查表處理指令；有較高的處理速度，在 8MHz 晶體驅(qū)動下指令周期為 125 ns 。并且這些時鐘可以在指令的控制下，打開和關(guān)閉，從而實現(xiàn)對總體功耗的控制。其次，獨特的時鐘系統(tǒng)設(shè)計。對于 MSP430 系列而言，由于引進了 Flash 型程序存儲器和 JTAG 技術(shù)，不僅使開發(fā)工具變得簡便，而且價格也相對低廉，并且還可以實現(xiàn)在 線編程。這也就是為什么 MSP430 系列產(chǎn)品和其中功能部件迅速增加的原因。而 MSP430 系列單片機在低功耗方面的優(yōu)越之處，則是 89C51 系列不可比擬的。而 MSP430 單片機是 16 位的單片機，采用了精簡指令集（ RISC）結(jié)構(gòu)，只有簡潔的 27 條指令，大量的指令則是模擬指令，眾多的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器都可參加多種運算。稱之為混合信號處理器，主要是由于其針對實際應(yīng)用需求，把許多模擬電路、數(shù)字電路和微處理器集成在一個芯片上，以提供 “單片 ”解決方案。 MOTOROLA 單片機特點之一是在同樣速度下所用的時鐘頻率較 Intel 類單片機低得多，因而使得高頻噪聲低、抗干擾能力強，更適合用于工業(yè)控制領(lǐng)域及惡劣的環(huán)境。在 8 位 單片 機方面有 68HC05 和升級產(chǎn)品 68HC08。在保持與 80C51 單片機兼容的基礎(chǔ)上，這些公司融入了自身的優(yōu)勢，擴展了針對滿足不同測控對象要求的外圍電路，如滿足模擬量輸入的 A/D、滿足伺服驅(qū)動的 PWM、滿足高速輸入 /輸出控制的 HSL/HSO、滿足串行擴展總線 I2C、保證程序可靠運行的 WDT、引入使用方便且價廉的 Flash ROM 等，開發(fā)出上百種功能各異的新品種。在這一系統(tǒng)中，檢測電路由電壓檢測電路與電流檢測電路組成，主要是檢測供電線路的電壓與電流的輸出情況，并通過 A/D 送給單片機處理，再由 D/A 送給控制電路控制；溫度檢測電路由溫度傳感器與信號調(diào)理電路組成，將采集的信號通過 A/D 送給單片機處理，同時鍵盤可以設(shè)定溫度；人體檢測電路、無線收發(fā)模塊都是將采集的信號通過 A/D 送給單片機處理；日歷時鐘電路可以產(chǎn)生時間通過顯示器顯示，并能由鍵盤來設(shè)定；報警與保護電路可以保證用電時的電壓、電流的穩(wěn)定，在出現(xiàn)故障 時起保護作用，同時發(fā)出報警信號，提示用戶排除故障；控制電路的信號來自于單片機，用來控制輸出穩(wěn)定的電壓、電流及其他相應(yīng)的控制；輔助電源為系統(tǒng)元器件提供電源；單片機主要是接收信號、處理信號和輸出信號。用電智能管理器是電量的自動計量及管理發(fā)展的趨勢，它將促進電力系統(tǒng)的潛能得到最大限度的發(fā)揮。但是現(xiàn)在的用電設(shè)備上的控制器不能夠時時監(jiān)控用電設(shè)備運行情況，不能根據(jù)用電設(shè)備周圍環(huán)境中有無人員來控制設(shè)備是否運行，不能夠反映出用電情況，起不到節(jié)能、環(huán)保的作用。 伴隨著人們生活條件的不斷改善 ，越來越多的電器，如電腦、電視機、熱水器、飲水機等正逐步走進尋常百姓家。今后的用電管理器會越來越智能化、人性化，會為用戶提供更多的信息，比如可以提供用電情況，便于用戶的使用；又 例如可以根據(jù)用電設(shè)備周圍環(huán)境中有無人員來控制設(shè)備是否運行，這樣可以節(jié)約電量，比如將智能用電管理器用在飲水機上，可以根據(jù)飲水機周圍環(huán)境中有無人員來控制飲水機在設(shè)定時間段內(nèi)是否運行。同時現(xiàn)在的電價也十分的高，控制用電、減少用電開支是廣大用戶的需求。 從而產(chǎn)生了用電控制器， 用電控制器幫助人們解決了許多繁瑣的問題 。此用電管理器采用低功耗元器件，具有節(jié)能環(huán)保、成本低的優(yōu)點。 畢業(yè)設(shè)計報告（論文） 題 目： 智能用電管理器設(shè)計 所 屬 系： 自動化技術(shù)系 班 級： 電子 0921班 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計（論文） I 摘 要 本文主要介紹 一款智能用電管理器。 此智能用電管理器是以 MSP430單