【正文】 隨著電壓等級(jí)的提高，電力設(shè)備的負(fù)荷也越來(lái)越大，由于電力設(shè)備自身的造價(jià)都比較昂貴，因電力設(shè)備故障所帶來(lái)的事故，造成的損失往往也是巨大的。： 軟件流程圖詳見(jiàn)附錄B：?jiǎn)纹瑱C(jī)源程序。單片機(jī)外接電路較多時(shí)，必須考慮其驅(qū)動(dòng)能力，驅(qū)動(dòng)能力不足時(shí)，系統(tǒng)工作不可靠。整個(gè)系統(tǒng)器件盡可能做到性能匹配。系統(tǒng)的擴(kuò)充和外圍裝置，應(yīng)充分滿(mǎn)足應(yīng)用系統(tǒng)的要求，并留有一些擴(kuò)充槽，以便進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。 AT89C51最小應(yīng)用系統(tǒng)圖在進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)時(shí)，首要問(wèn)題是確定電路的總體方案，并需進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)論證。二是各功能模塊的設(shè)計(jì)。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩大部分，其設(shè)計(jì)包括下述幾個(gè)步驟：總體設(shè)計(jì)；系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)（用PROTEL）；系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)（用仿真機(jī)軟件）；仿真調(diào)試硬件和軟件（用仿真機(jī)）；固化應(yīng)用程序（用仿真機(jī)）；脫機(jī)運(yùn)行（用戶(hù)系統(tǒng)）。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)是指以單片機(jī)為核心，由硬件部分和軟件部分組成，配以一定的外圍電路和軟件，能實(shí)現(xiàn)某幾種功能的應(yīng)用系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用自動(dòng)復(fù)位方式，主頻率為6MHz，一方面保證滿(mǎn)足系統(tǒng)對(duì)時(shí)間的要求，同時(shí)也考慮了可靠性的要求，即適當(dāng)降低速度以提高抗干擾能力。當(dāng)CPU對(duì)P3口進(jìn)行SFR尋址（位或字位）訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，由內(nèi)部硬件自動(dòng)將第二功能輸出線(xiàn)置為1，這時(shí)P3口為通用I/O口；當(dāng)CPU不把P3口作為SFR尋址訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，即用做第二功能輸出/輸入線(xiàn)時(shí)，由內(nèi)部硬件鎖存器Q=1。當(dāng)W=1時(shí)，輸出Q端信號(hào)；當(dāng)Q=1時(shí)，可輸出W線(xiàn)信號(hào)。對(duì)比P1口的結(jié)構(gòu)圖不難看出，P3口與P1口的差別在于多了與非門(mén)3和緩沖器4，正是這兩個(gè)部分，使得P3口除了具有P1口的準(zhǔn)雙向I/O功能之外，還可以使用各管腳所具有的第二功能。(WR):片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通控制輸出。(T0):計(jì)時(shí)器0外部時(shí)鐘輸入。(INT0):外部中斷0，低有效。此外，P3口與其它I/O端口有很大區(qū)別，它除作為一般準(zhǔn)雙向I/O口外，還具有特殊的控制功能:(RXD):串行數(shù)據(jù)接收端（串行口輸入）。P3口是一個(gè)多功能端口。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口緩沖器能接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，每位可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型的TTL負(fù)載，在訪(fǎng)問(wèn)外接存儲(chǔ)器器時(shí)，用做高8位地址輸出。當(dāng)阻值近似為0時(shí)，可將管腳快速上拉至高電平；當(dāng)阻值很大時(shí)，P1口為高阻輸入狀態(tài)。由于片內(nèi)負(fù)載電阻較大，約20～40KΩ，所以不會(huì)對(duì)輸入的數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。當(dāng)P1口輸出高電平時(shí)，能向外提供拉電流負(fù)載，所以不必再接上拉電阻。每位可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。即在指令的前半周期，PO口作為地址總線(xiàn)的低8位輸出，在ALE信號(hào)的下降沿該地址被鎖存，在指令的后半周期用做8位數(shù)據(jù)總線(xiàn)。作輸入口使用時(shí)要先寫(xiě)1，這就是準(zhǔn)雙向的含義。在CPU訪(fǎng)問(wèn)片外存貯器時(shí)，P0口是分時(shí)提供8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線(xiàn)。它們都有字節(jié)地址，每一個(gè)端口鎖存器還有位地址，所以每一條I/O線(xiàn)獨(dú)立地用做輸入或輸出時(shí)，數(shù)據(jù)可以鎖存；作輸入時(shí)，數(shù)據(jù)可以緩沖。I/O端口引腳：I/O端口P0～P3（地址為80H，90H，A0H，B0H），且P0～P3為四個(gè)8位特殊功能寄存器，特殊功能寄存器位地址表詳見(jiàn)附錄A所示。當(dāng)EA端接低電平時(shí)，則CPU只訪(fǎng)問(wèn)外部EPROM并執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器中的指令，而不管是否有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。/VPP:外部程序存儲(chǔ)器地址通話(huà)輸入端/固化編程電壓輸入端。當(dāng)CPU訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，要產(chǎn)生兩次PSEN負(fù)脈沖信號(hào)，當(dāng)CPU訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN不跳變。在訪(fǎng)問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，此端定時(shí)輸出脈沖作為讀片外存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。ALE端的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力為8個(gè)LS型TTL。CPU訪(fǎng)問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，此信號(hào)作為鎖存地址總線(xiàn)的低8位地址的控制信號(hào)。 :地址鎖存允許/編程信號(hào)端。此外，RST引腳的第二功能是VPD，即備用電源的輸入端。RST:復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。XTAL2:是片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端，也是內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。時(shí)鐘及復(fù)位信號(hào)XTAL1:是片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。： AT89C51管腳圖各引腳功能如下：電源及接地GND:電源接地端。低功耗的閑置和掉電模式，可編程串行通道，三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定。最高時(shí)鐘振蕩頻率可達(dá)12MHz，大部分指令執(zhí)行時(shí)間為1us，乘、除指令為4us。兩級(jí)中斷優(yōu)先權(quán)的6個(gè)中斷源/5個(gè)中斷矢量的中斷邏輯。片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。4個(gè)8位(32根)雙向且可獨(dú)立尋址的I/O（輸入輸出）接口～。內(nèi)含4KB可重擦寫(xiě)的可編程閃爍程序存貯器（EEPROM）。 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介（1）AT89C51的主要特性8位微處理器和控制器，中央處理器是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，能同時(shí)處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。為區(qū)別起見(jiàn)，CHMOS工藝的單片機(jī)名稱(chēng)前冠以字母C，成為8*C51類(lèi)。但MCS51系列單片機(jī)包含多種型號(hào)，通常以片內(nèi)是否帶ROM以及所帶ROM的類(lèi)型分為8*51類(lèi)。因此，它被廣泛應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程控制，智能儀器、儀表，生產(chǎn)自動(dòng)化領(lǐng)域，現(xiàn)在我國(guó)乃至世界范圍內(nèi)不失為單片機(jī)應(yīng)用中的主流機(jī)型。MCS51是在MCS48的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來(lái)的，雖然它仍然是8位的單片機(jī)，但其功能較MCS48有很大的增強(qiáng)。在MCS48的成功應(yīng)用的激勵(lì)下，許多半導(dǎo)體公司和計(jì)算機(jī)公司競(jìng)相研制和發(fā)展自己的單片機(jī)系列。特別是1976年Intel公司推出的MCS48單片機(jī)，以其體積小、功能全、價(jià)格低等特點(diǎn)贏得了廣泛應(yīng)用。由于一個(gè)ADC周期是由幾個(gè)總線(xiàn)周期組成的，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換需要一個(gè)總線(xiàn)周期的時(shí)間寫(xiě)入ADSCR寄存器，在ADC啟動(dòng)以前需要額外的02個(gè)總線(xiàn)周期初始化ADC時(shí)鐘，這就產(chǎn)生了非整數(shù)ADC周期，在此用17個(gè)周期來(lái)表示。例如，如果頻率為4MHz的CGMXCLK作為ADC時(shí)鐘，分頻比為4，則設(shè)置總線(xiàn)時(shí)鐘頻率為2MHz。時(shí)鐘源可以是總線(xiàn)時(shí)鐘，也可以是CGMXCLK，通過(guò)ADC時(shí)鐘寄存器里的ADICLK位來(lái)選擇。轉(zhuǎn)換時(shí)間是指A/D轉(zhuǎn)換器從轉(zhuǎn)換控制信號(hào)到來(lái)開(kāi)始，到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字信號(hào)所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。一次轉(zhuǎn)換需要16～17個(gè)ADC時(shí)鐘周期。且出于安全考慮，輸入電壓不能超出模擬供電電壓。當(dāng)ADC輸入的電壓小于或等于時(shí)，ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果是＄000。A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越多，各離散電平之間的差值越小，量化誤差越小。經(jīng)編碼后得到的代碼就是A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字量。這一轉(zhuǎn)化過(guò)程稱(chēng)為數(shù)值量化。任何一個(gè)數(shù)字量的大小只能是某個(gè)規(guī)定的最小數(shù)量單位的整數(shù)倍。合理的取樣頻率由取樣定理確定，即 式（）將取樣電路每次取得的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)都需要一定時(shí)間，為了給后續(xù)的量化編碼過(guò)程提供一個(gè)穩(wěn)定值，每次取得的模擬信號(hào)必須通過(guò)保持電路保持一段時(shí)間。 選通輸入通道真值表ADDCADDBADDA選通輸入通道ADDCADDBADDA選通輸入通道000IN0100IN4001IN1101IN5010IN2110IN6011IN3111IN7ALE是地址鎖存允許端，、接基準(zhǔn)電源，在精度要求不是很高的情況下，供電電源就用著作基準(zhǔn)電源，START是芯片的啟動(dòng)引腳，其上脈沖的下降沿啟動(dòng)一次新的A/D轉(zhuǎn)換，EOC是轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，可用于向單片機(jī)申請(qǐng)中斷或供單片機(jī)查詢(xún)，OE是輸出允許端，CLK是時(shí)鐘端，因芯片的時(shí)鐘頻率最高只可工作于640KHZ，故通常單片機(jī)的ALE引腳經(jīng)分頻后接向該引腳，DB0DB7是數(shù)字量輸出，LSB表示最低位，MSB表示最高位。ADC0809共有28個(gè)引腳。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后，ADC把轉(zhuǎn)換好的結(jié)果放入數(shù)據(jù)寄存器，高字節(jié)和低字節(jié)分別為ADRH0和ADRL0，然后設(shè)置標(biāo)志位或產(chǎn)生中斷。ADC還有一個(gè)來(lái)自模擬模塊的內(nèi)部采樣源。大部分M68HC08等系列MCU中具有ADC模塊，但結(jié)構(gòu)功能不完全相同，有8位精度的，也有10位精度的。在單片集成A/D轉(zhuǎn)換器中，ADC0809是8位的芯片，采用逐次比較式工作原理。為將時(shí)間連續(xù)、幅值也連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換為時(shí)間離散、幅值也離散的數(shù)字信號(hào)，A/D轉(zhuǎn)換一般要經(jīng)過(guò)取樣、保持、量化及編碼4個(gè)過(guò)程，在實(shí)際電路中，這些過(guò)程有的是合并進(jìn)行的，同時(shí)實(shí)現(xiàn)。能將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的電路，稱(chēng)為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中不可缺少的接口電路。取=1K，=100Ω則。： 溫度補(bǔ)償部分電路圖 式（）當(dāng)運(yùn)放兩端輸入信號(hào)和時(shí)，則輸出電壓與輸入信號(hào)和的關(guān)系為 式（）26本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀的硬件電路設(shè)計(jì)由上式可以得出 式（）由上式可得式（）其中，為熱敏電阻，取標(biāo)稱(chēng)值=100K，輸出的大小由電位器調(diào)節(jié)。由于半導(dǎo)體受到外界的光和熱的刺激時(shí)，其導(dǎo)電性能將會(huì)發(fā)生其顯著的變化，在將二極管的溫度補(bǔ)償信號(hào)經(jīng)差動(dòng)放大用以補(bǔ)償環(huán)境溫度的影響，采用負(fù)溫度系數(shù)(2mv/℃)的硅二極管，采用這種電路比較簡(jiǎn)單，同時(shí)有較高的性?xún)r(jià)比，符合設(shè)計(jì)的要求。恒溫的原理為，感溫電阻作為電橋的一臂，當(dāng)溫度等于所需要的某一溫度（拐點(diǎn)溫度）時(shí)，電橋輸出直流電壓經(jīng)放大后，對(duì)加熱電阻絲加熱，以維持平衡溫度；當(dāng)環(huán)境溫度變化，從而使電橋溫偏離原來(lái)溫度時(shí)，通過(guò)感溫電阻的變化改變加熱電阻的電流，從而減少電橋溫度的變化，雖穩(wěn)定度高，但存在著電路復(fù)雜、體積大、重量重等缺點(diǎn)。若令，則電壓放大倍數(shù) 式()若令，則當(dāng)時(shí) 式（）可見(jiàn)，Q的物理意義是時(shí)電壓放大倍數(shù)與通帶放大倍數(shù)之比。 式（）所以有：=，為了使得=3，則=100KΩ，取標(biāo)稱(chēng)值=220K，則=，電路穩(wěn)定工作。其中為特征角頻率，則稱(chēng)為等效品質(zhì)因數(shù)，式（）表明，只有當(dāng)=小于3時(shí)，才能穩(wěn)定工作，即式（）分母中s的一次項(xiàng)系數(shù)大于零，電路才能穩(wěn)定工作，而不產(chǎn)生自激振蕩。因?yàn)橥噍斎攵穗娢豢刂朴杉蛇\(yùn)放和R20R204組成。當(dāng)信號(hào)頻率趨于無(wú)窮大時(shí)，由于C202的電抗趨于零，因而趨于零。反相比例放大電路的電壓增益就是低通濾波器的通帶電壓增益，表達(dá)式為：== 式（），電路中將C201的另一端接到集成運(yùn)放的輸出端，電路中既引入了負(fù)反饋，又引入了正反饋。通常，直流電源中整流后的濾波電路均采用無(wú)源電路；且在大電流負(fù)載時(shí)，應(yīng)采用LC電路。此外，由于集成運(yùn)放的開(kāi)環(huán)電壓增益的輸入阻抗均很高，輸出阻抗較低，構(gòu)成有源濾波電路后還具有一定的電壓放大和緩沖作用。為了使負(fù)載不影響濾波特性，本低通濾波器采用集成運(yùn)算放大器組成的有源濾波器，即在無(wú)源濾波電路和負(fù)載之間加一個(gè)高輸入電阻低輸出電阻的隔離電路，本設(shè)計(jì)采用加一電壓跟隨器。實(shí)際上，只有集成運(yùn)放的開(kāi)環(huán)差模增益和差模輸入電阻均趨近于無(wú)窮大時(shí)，才會(huì)在集成運(yùn)放的輸入端存在“虛斷路”和“虛短路”。應(yīng)當(dāng)指出，雖然同相比例運(yùn)算電路具有高輸入電阻、低輸出電阻的優(yōu)點(diǎn)，但因?yàn)榧蛇\(yùn)放有共模輸入，所以為了提高運(yùn)算精度，應(yīng)當(dāng)選用高共模抑制比的集成運(yùn)放。由于電路引入了電壓串聯(lián)負(fù)反饋，故可以認(rèn)為輸入電阻為無(wú)窮大，輸出電阻為零。因此，可以將電路的輸出看成為電壓控制的電壓源，所以它穩(wěn)定了輸出電壓，且輸出電阻為零。根據(jù)“虛短”和“虛斷”的概念，集成運(yùn)放的凈輸入電壓為零，即 說(shuō)明集成運(yùn)放有共模輸入電壓。該電路采用電阻分壓的方式將輸出電壓的一部分作為反饋電壓，電路各點(diǎn)電位的瞬時(shí)極性如圖中所標(biāo)注。這種電路的重要特點(diǎn)是：電路的輸出電壓趨向于維持恒定，因?yàn)闊o(wú)論反饋信號(hào)以何種方式引回到輸入端，實(shí)際上都是利用輸出電壓本身的變化量通過(guò)反饋網(wǎng)絡(luò)對(duì)放大電路起自動(dòng)調(diào)整作用，這就是電壓反饋的實(shí)質(zhì)。在常用的放大電路中，比例運(yùn)算放大器電路的接法有兩種：一種是同相輸入接法，另一種是反相輸入接法，分別屬于電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路和電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路。集成運(yùn)放在使用中常因以下三種原因被損壞：輸入信號(hào)過(guò)大，使PN結(jié)擊穿；電源電壓極性接反或過(guò)高；輸出端直接接“地”或接電源，此時(shí)，運(yùn)放將因輸出級(jí)功耗過(guò)大而損壞。由于運(yùn)放在電路性能方面具有眾多優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于模擬電路的各個(gè)領(lǐng)域之中，根據(jù)運(yùn)放在電路中的工作狀態(tài)，可把這些電路歸納為兩大類(lèi)：一是運(yùn)放的線(xiàn)性應(yīng)用，此類(lèi)電路有一個(gè)顯著的待點(diǎn)，即運(yùn)放工作于線(xiàn)性放大區(qū)，電路的輸出與輸入之間存在一一對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系；二是運(yùn)放的非線(xiàn)性應(yīng)用，此類(lèi)電路在多數(shù)情況下，運(yùn)放工作在飽和狀態(tài)。通常可以選用集成運(yùn)算放大器作為模擬放大器，在某些精密的數(shù)字儀表系統(tǒng)中則可以選用儀表放大器和隔離放大器。值得注意的是，調(diào)整管T的調(diào)整作用是依靠和之間的偏差來(lái)實(shí)現(xiàn)的，必須有偏差才能等到調(diào)整，如果絕對(duì)不變，調(diào)整管的也絕對(duì)不變，那么電路也就不能起調(diào)整作用了，所以不可能達(dá)到絕對(duì)的穩(wěn)定，只能是基本的穩(wěn)定。在深度負(fù)反饋條件下，1時(shí)，可得=9V 式（）上式表明，輸出電壓與基準(zhǔn)電壓近似成正比，與負(fù)反饋系數(shù)成反比。調(diào)整管T連接成電壓跟隨器。同理可得，當(dāng)輸入電壓減?。ɑ蛘哓?fù)載電流增加）時(shí)，亦將使輸出電壓基本保持恒定不變。與基準(zhǔn)電壓相比較，其差值電壓經(jīng)比較放大電路放大后使和減小，調(diào)整管T的ce極間的電壓增大， A的輸出電壓，即調(diào)整管的基極電位降低；因?yàn)殡娐凡捎蒙錁O輸出形式，所以輸出電壓必然降低，從而使保持基本恒定不變。穩(wěn)壓原理是電路的主回路是起調(diào)整作用的BJT與負(fù)載RL串聯(lián)，輸出電壓的變化量由反饋網(wǎng)絡(luò)取樣后送到放大電路A的反向輸入端進(jìn)行放大后再送到BJT的去基極控制調(diào)整管T的ce極間的電壓降，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。調(diào)整管一般為大功率管，因而選用原則與功率放大電路中