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畢業(yè)論文-電力操作電源監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-資料下載頁(yè)

2025-06-04 00:14本頁(yè)面
  

【正文】 為低電平信號(hào),而大于 的電壓信號(hào)為高電平信號(hào)。所以在開(kāi)機(jī) 內(nèi),單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位( RST 引腳接收到的高電平信號(hào)時(shí)間為 左右)。 晶振電路 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 23 單片機(jī)必須在時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下才能進(jìn)行工作。 MCS51 系列單片機(jī)內(nèi)部都有一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路,只需外接晶振源,就能產(chǎn)生一定頻率的時(shí)鐘信號(hào)送到單片機(jī)的內(nèi)部的各個(gè)單元,決定單片機(jī)的工作速度。圖 43 就是內(nèi)部時(shí)鐘工作方式的電路圖,這是一種常用的方式。這種方式是外界振蕩源,本設(shè)計(jì)就采用這種外接晶振的方法。電路中的兩個(gè)電容的作用 有兩個(gè):一是幫助振蕩器起振( C1 C2 的值大,起振的速度慢;反之,速度快。);二是對(duì)振蕩器的頻率起到微調(diào)的作用( C1 C2 的值大,頻率略有減少,反之,頻率略有提高)。 C1 C2 的值采用 33pF。 直流電壓電路 本電路需要測(cè)量 220v 的直流電壓,考慮到 AD0809 需要小的模擬量需要將 220v 的直流電壓分壓到小電壓,需要 通過(guò)串聯(lián)電阻 直接 分壓 到 0~5V 即可。 所測(cè)模擬電壓 U1=4/(216+4)*220v=4v . 直流電流電路 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 24 10A 直流電流通過(guò)三個(gè)并聯(lián)電阻分流即可得到相應(yīng)的 可測(cè)電壓 模擬量,通過(guò) AD轉(zhuǎn)換電路測(cè)量即可測(cè)得相應(yīng)的電壓。 所測(cè)電壓 U2=10/3*1= 三相電壓采集電路 整流橋的作用就是能夠通過(guò)二極管的單向?qū)ǖ奶匦詫㈦娖皆诹泓c(diǎn)上下浮動(dòng)的交流電轉(zhuǎn)換為單向的直流電,當(dāng)人們想把交流電變成直流電是就需此電路 。 橋式整流器是由多只整流二極管作橋式連接,外用絕緣塑料封裝而成,大功率橋式整流器在絕河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 25 緣層外添加金屬殼包封,增強(qiáng)散熱。橋式整流器品種多,性能優(yōu)良,整流效率高,穩(wěn)定性好,最大整流電流從 到 50A,最高反向峰值電壓從 50V 到 1000V。 通過(guò)電 源變壓器 S2 直接將 交流電壓變壓到較小的 電壓,然后通過(guò)整流橋 電路整流濾波得到穩(wěn)定的直流電壓 ,然后通過(guò)串聯(lián)電阻分壓即可得到相應(yīng)的電壓,然后接入AD0809 采集,再通過(guò)單片機(jī)控制并檢測(cè)。 AD0809 采集電路 ADC0809 由一個(gè) 8 路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開(kāi)關(guān)可選通 8 個(gè)模擬通道,允許 8 路模擬量分時(shí)輸入,共用A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存 A/D 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量,當(dāng) OE 端為高電平時(shí),才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 ADC0809 對(duì)輸入模擬量要求:信號(hào)單極性,電壓范圍是 0- 5V,若信號(hào)太小,必須進(jìn)行放大;輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)該保持不變,如若模擬量變化太快,則需在輸入前增加采樣保持電路。 本電路通過(guò)分時(shí)對(duì) ALE 給高電平,通過(guò) A、 B、 C 三條地址線鎖存經(jīng)譯碼 后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 A, B 和 C 為地址輸入線,用于選通 IN0- IN4 即可測(cè)得所需的 5 個(gè)模擬電壓。 ADC0809 是采樣頻率為 8 位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 26 — 數(shù)轉(zhuǎn)換的器件,且有參考電壓為 REF+,當(dāng)八位二進(jìn)制數(shù)最大為 11111111 即轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)為 255 時(shí),代表此 時(shí)的輸入電壓為 REF+(一般是 5V), 由于 ADC0809 的參考電壓 VREF= VCC,所以轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)要經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理,在數(shù)碼管上顯示出電壓值。實(shí)際顯示的電壓值 (D/256*VREF)。 液晶顯示電路 本電路各個(gè)相應(yīng)的引腳和單片機(jī)相連,數(shù)據(jù)總線和單片機(jī) P0 口相連,背光電源用滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)亮度,通過(guò)控制讀寫(xiě)操作對(duì)液晶控制。 聲光報(bào)警電路 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 27 單片機(jī)上電 P33 口為高電平, LED 燈不亮,蜂鳴器不響,當(dāng)系統(tǒng)檢查的數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí),給 P33口一個(gè)低電平, LED 燈亮,蜂鳴器響,從而實(shí)現(xiàn)聲光 報(bào)警功能。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 28 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 主程序流程圖 開(kāi)始 端口初始化 液晶初始化 AD 初始化 溫度異常 三項(xiàng)電壓異 常 直流電壓異常 直流電流異常 液晶正常顯示 液晶錯(cuò)誤提示 聲光報(bào)警 Y Y Y Y N N N N 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 29 編程軟件介紹 Keil uVision2 是德國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼 容單片機(jī) C 語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng),使用接近于 傳統(tǒng) C語(yǔ)言 的語(yǔ)法來(lái)開(kāi)發(fā), 與匯編 相比, C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì),因而易學(xué)易用 ,而且大大的提高了工作效率和項(xiàng)目開(kāi)發(fā)周期 ,他還能嵌入?yún)R編,您可以在關(guān)鍵的位置嵌入,使程序達(dá)到接近于匯編的工作效率。 KEILC51 標(biāo)準(zhǔn) C 編譯器為 8051 微控制器的軟件開(kāi)發(fā)提供了 C 語(yǔ)言環(huán)境 ,同時(shí)保留了匯編代碼高效 ,快速的特點(diǎn)。 C51 編譯器的功能不斷增強(qiáng), 使你可以更加貼近 CPU 本身,及其它的衍生產(chǎn)品。 C51 已被完全集成到uVision2 的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中,這個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境包含:編譯器,匯編器,實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),項(xiàng)目管理器,調(diào)試器。 uVision2 IDE 可為它們提供單一而靈活的開(kāi)發(fā)環(huán)境。 Keil C51 軟件提供豐富 的庫(kù)函數(shù) 和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具,全 Windows界面,使您能在很短的時(shí)間內(nèi)就能學(xué)會(huì)使用 keil c51 來(lái)開(kāi)發(fā)您的單 片機(jī)應(yīng)用程序 。 另外重要的一點(diǎn),只要看一下編譯后生成的匯編代碼,就能體會(huì)到 Keil C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高,多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊,容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 30 6 硬件焊接及軟件調(diào)試 電路圖設(shè)計(jì)理論上通過(guò)之后,就要?jiǎng)邮趾附佑布娐妨?,但是焊接之前必不可少的就是合理的布局,這個(gè)不僅使系統(tǒng)更加可靠,而且使得實(shí)物視覺(jué)效果上更美觀,看起來(lái)更舒服。 硬件布局及電路焊接 一般先放置與機(jī)械尺寸有關(guān)的固定位置的元器件 ,再放置特殊的和較大的元器件 ,最后放置小元器件 。同時(shí) ,要兼顧布線方面的要求 ,高頻元器件的放置要盡量緊湊 ,信號(hào)線的布線才能盡可能短 ,從而降低信號(hào)線的交叉干擾等。 電源插座、開(kāi)關(guān)、 萬(wàn)用板 之間的接口、指示燈等都是與機(jī)械尺寸有關(guān)的定位插件。通常 ,電源與 萬(wàn)用板 之間的接口放到 萬(wàn)用板 的邊緣處 ,并與 萬(wàn)用板 邊緣要有 3 mm~ 5 mm的間距 。指示發(fā)光二極管應(yīng)根據(jù)需要準(zhǔn)確地放置 。開(kāi)關(guān)和一些微調(diào)元器件 ,如可調(diào)電感、可調(diào)電阻等應(yīng)放置在靠近 萬(wàn)用板 邊緣的位置 ,以便于調(diào)整和連接 。需要經(jīng)常更換的元器件必須放置在器件比較少的位置 ,以易于更換。 大功率管、變壓器、整流管等發(fā)熱器件 ,在高頻狀 態(tài)下工作時(shí)產(chǎn)生的熱量較多 ,所以在布局時(shí)應(yīng)充分考慮通風(fēng)和散熱 ,將這類(lèi)元器件放置在 萬(wàn)用板 上空氣容易流通的地方。大功率整流管和調(diào)整管等應(yīng)裝有散熱器 ,并要遠(yuǎn)離變壓器。電解電容器之類(lèi)怕熱的元件也應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱器件 ,否則電解液會(huì)被烤干 ,造成其電阻增大 ,性能變差 ,影響電路的穩(wěn)定性。 易發(fā)生故障的元器件 ,如調(diào)整管、電解電容器、繼電器等 ,在放置時(shí)還要考慮到維修方便。對(duì)經(jīng)常需要測(cè)量的測(cè)試點(diǎn) ,在布置元器件時(shí)應(yīng)注意保證測(cè)試棒能夠方便地接觸。 由于電源設(shè)備內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生 50 Hz 泄漏磁場(chǎng) ,當(dāng)它與低頻放大器的某些部分交連時(shí) ,會(huì)對(duì)低頻放大器產(chǎn)生 干擾。因此 ,必須將它們隔離開(kāi)或者進(jìn)行屏蔽處理。放大器各級(jí)最好能按原理圖排成直線形式 ,如此排法的優(yōu)點(diǎn)是各級(jí)的接地電流就在本級(jí)閉合流動(dòng) ,不影響其他電路的工作。輸入級(jí)與輸出級(jí)應(yīng)當(dāng)盡可能地遠(yuǎn)離 ,減小它們之間的寄生耦合干擾。 考慮各個(gè)單元功能電路之間的信號(hào)傳遞關(guān)系 ,還應(yīng)將低頻電路和高頻電路分開(kāi) ,模擬電路和數(shù)字電路分開(kāi)。集成電路應(yīng)放置在 萬(wàn)用板 的中央 ,這樣方便各引腳與其他器件的布線連接。 電感器、變壓器等器件具有磁耦合 ,彼此之間應(yīng)采用正交放置 ,以減小磁耦合。另外 ,它們都有較強(qiáng)的磁場(chǎng) ,在其周?chē)鷳?yīng)有適當(dāng)大的空間或進(jìn)行磁屏蔽 ,以減小對(duì)其他電路的影響。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 31 綜合以上經(jīng)驗(yàn)規(guī)則,本系統(tǒng)采用兩塊萬(wàn)用板,一塊用作電源部分變壓整流濾波使用,此板上都是電壓等級(jí)比較高的,焊接用較粗的導(dǎo)線,焊接部分用絕緣熱熔膠封住,以防使用者不小心觸電,焊接部分盡量安排在系統(tǒng)不容易碰到的地方,增加系統(tǒng)的安全可靠性,變壓器直立放置,有利于通風(fēng)散熱,用螺絲固定在萬(wàn)用板上,增加其牢固性。供電電源經(jīng)變壓整流濾波后有插接形式的導(dǎo)線引到第二塊用電板上。插接的形式使兩塊板 獨(dú)立性更強(qiáng),可以分別進(jìn)行兩部分的測(cè)試。 主控制板上面器件較多,要充分考慮各部分可能對(duì)其他部分造成的影響,以免 返工帶來(lái)的麻煩,經(jīng)過(guò)反復(fù)的插件觀察,從可靠性和視覺(jué)效果觀察,還有操作的便利性方面多次試驗(yàn),確定方案后,焊接整體電路,對(duì)照電路圖一步一步焊接,防止丟線不好修改,經(jīng)過(guò)幾天的焊接,硬件電路終于算是焊接完成了。下一步就是上電前的測(cè)試了。 通電前測(cè)試 電路焊接完成之后,千萬(wàn)不能急于求成馬上上電測(cè)試,這是硬件測(cè)試最忌諱的,一定要對(duì)照電路圖,用萬(wàn)用表一一測(cè)試每根線是否連接正確的引腳,還要肉眼觀察看看是否有焊接在一起的部分,并用萬(wàn)用表進(jìn)行通斷測(cè)試,確保不放過(guò)一個(gè)可以的地方,經(jīng)過(guò)測(cè)試之后,找出來(lái)了好幾個(gè)問(wèn)題,溫度傳感 器少焊了一個(gè)電源線,光敏電阻輸出沒(méi)有接到單片機(jī)的 A/D 端口,總體還是沒(méi)有什么大問(wèn)題,再次檢查之后,基本確定電路沒(méi)有什么問(wèn)題,可以進(jìn)行下一步通電測(cè)試了。 通電后測(cè)試 電路通電前完成每個(gè)部分的測(cè)試后,就基本上可以通電測(cè)試了,但是通電測(cè)試并不是一直通電測(cè)試每個(gè)部分,而是通電一下,觀察電路板各個(gè)元器件有沒(méi)有異常情況,比如冒煙,有異味,用手摸摸有沒(méi)有發(fā)燙的部分,確保都正常的話手才能離開(kāi)電源,通電的情況下檢測(cè)每部分工作電壓是否正常。 本次焊接基本上非常合格,沒(méi)有什么異常情況發(fā)生,器件都完好無(wú)損,也沒(méi)有發(fā)熱的情況 ,但是并不能高興太早哦,還要寫(xiě)簡(jiǎn)單的 C 程 序測(cè)試一下器件能否正常工作, 如果不能正常工作說(shuō)明可能焊接過(guò)程中溫度過(guò)高燒毀了器件 。所以下一步程序測(cè)試也是非常重要的。 測(cè)試中應(yīng)注意的問(wèn)題 本設(shè)計(jì)涉及到高壓,三項(xiàng)交流電壓,在測(cè)試過(guò)程中要確保連接 電路 的正確性, 為了 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 32 確保安全性對(duì)于大電壓模擬檢測(cè)可以先用小電壓代替檢測(cè),對(duì)于溫度測(cè)量不要用手過(guò)長(zhǎng)接觸,否則影響測(cè)量的準(zhǔn)確度,對(duì)于模擬電壓會(huì)有一定的偏差,只要在合理的范圍內(nèi),就可默認(rèn)為正確,如果一直顯示錯(cuò)誤,請(qǐng)檢查電路,通電前要詳細(xì)檢測(cè)電路沒(méi)有短路沒(méi)有短路等,在測(cè)試前應(yīng)一 一檢測(cè)各個(gè)模塊是否連接正確。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 33 7 結(jié)論 與 同學(xué) 全力合作之后,終于完成了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì),其中挫折不少,值得總結(jié)一下,可以為以后做此類(lèi)設(shè)計(jì)的同學(xué)作為一點(diǎn)參考吧,從本設(shè)計(jì)的不足之處加強(qiáng)改進(jìn)、突破,做出更為優(yōu)秀的作品。 從理論設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)思路,通過(guò)編程測(cè)試說(shuō)明此方案是可行能夠?qū)崿F(xiàn)電力操作電源監(jiān)控系統(tǒng)的基本任務(wù),對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)行監(jiān)控。通過(guò)初步設(shè)計(jì),本設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)以下基本功能: 1. 220A 直流電壓的采集,根據(jù)實(shí)際需要也可檢測(cè)其他直流電 2. 直流電流的采集,依據(jù)實(shí)際需要可測(cè)一 定范圍的直流電流 3. 電池溫度的檢測(cè),通過(guò)觀測(cè)溫度來(lái)檢測(cè)電池的功耗及損耗 4. 三相交流電壓的采集處理,通過(guò)顯示的數(shù)據(jù) 來(lái)監(jiān)控三項(xiàng)電壓的工作 5. 液晶顯示 ,通過(guò)大液晶可以清楚簡(jiǎn)單的顯示各個(gè)模塊的工作狀況 6. 故障報(bào)警 ,當(dāng)采集的數(shù)據(jù)產(chǎn)生異常時(shí),聲光報(bào)警 本設(shè)計(jì)為完成三項(xiàng)交流電壓的采集采用了 S2變壓器,費(fèi)用稍高,采用的 LM4229 液晶雖然容易控制,但是占用的單片機(jī)端口較多,本設(shè)計(jì)采用 51系列單片機(jī)內(nèi)存大運(yùn)行快,能夠較好的完成設(shè)計(jì)所需的內(nèi)容,希望讀者能夠給出寶貴的意見(jiàn)和建議。 致謝 34 致謝 不知不覺(jué), 大學(xué) 的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了。我的畢業(yè) 論文已整理完畢,電路 測(cè) 試進(jìn)展良好。畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成意味著我的大學(xué)學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束,從此我將進(jìn)入一個(gè)新的人生旅途、開(kāi)始一段嶄新的生活 —— 工作。在此,我衷心地感謝所有在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間幫助過(guò)我的人。 首先我要感謝 王靜爽老師的 大力幫助和支持。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中,為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大方便。同時(shí)在我完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中提供了很多指導(dǎo)性的意見(jiàn),使我受益匪淺。在此,我衷心感謝 老師 給予我的幫助和教育。 此外,還要衷心感謝其他所有對(duì)本課題的研究和論文撰寫(xiě)有過(guò)幫助的同學(xué)。 最后,我要感謝我的母校 —— 河北工程大學(xué) ,在校期間, 這里給我留下了美好的回憶。特別是在我即將踏上工作崗位的同時(shí),畢業(yè)設(shè)計(jì)整個(gè)過(guò)程給了我這樣一個(gè)鍛煉的機(jī)會(huì),使我加深了對(duì)以前知識(shí)的理解和鞏固,拓寬了知識(shí)面,也提高了我對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。祝愿母校的將來(lái)更美好! 參考文獻(xiàn) 35 參考文獻(xiàn) [1] 徐愛(ài)鈞 . 智能化測(cè)量控制儀表原理與設(shè)計(jì) [M].北京: 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char define DATA_PORT P0 uchar num,t,qian,shi,bai,ge,wn,zd,dd,s1,s2,s3。 float U,Data,dataport。 int data_int。 sbit HALT=P2^0。 sbit FS1=P2^1。 //字體模式選擇 sbit MD2=P2^2。 //方式選擇 sbit RST=P2^3。 //復(fù)位 sbit CD=P2^4。 //數(shù)據(jù) (L)/命令 (H)選擇 sbit READ=P2^5。 //讀,低電平有效 sbit WRIT=P2^6。 //寫(xiě),低電平有效 sbit CE=P2^7。 //使能 ,低電平有效 sbit ST=P3^0。 sbit EOC=P3^1。 sbit OE=P3^2。 sbit ADC_A=P3^4。 sbit ADC_B=P3^5。 sbit ADC_C=P3^6。 sbit DQ = P3^7。 //溫度傳感器 sbit BJ=P3^3。 //報(bào)警 /*************精確延時(shí)函數(shù) *****************/ void delay(unsigned char i) { while(i)。 } /****************************************** 此延時(shí)函數(shù)針對(duì)的是 12Mhz的晶振 delay(0):延時(shí) 518us 誤差 :5182*256=6 delay(1):延時(shí) 7us (原帖寫(xiě) 5us是錯(cuò)的) delay(10):延時(shí) 25us 誤差 :2520=5 附錄二 38 delay(20):延時(shí) 45us 誤差 :4540=5 delay(100):延時(shí) 205us 誤差 :205200=5 delay(200):延時(shí) 405us 誤差 :405400=5 *******************************************/ /*****************DS18B20******************/ void Init_Ds18b20(void) //DS18B20初始化 send reset and initialization mand { DQ = 1。 //DQ復(fù)位 ,不要也可行。 delay(1)。 //稍做延時(shí) DQ = 0。 //單片機(jī)拉低總線 delay(250)。 //精確延時(shí),維持至少 480us DQ = 1。 //釋放總線,即拉高了總線 delay(100)。 //此處延時(shí)有足夠 ,確保能讓 DS18B20發(fā)出存在脈沖。 } uchar Read_One_Byte() //讀取一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù) read a byte date //讀數(shù)據(jù)時(shí) ,數(shù)據(jù)以字節(jié)的最低有效位先從
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