微机原理.docx

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1、科技学院课程设计（综合试验）报告（20122013年度第2学期）名称：微机原理及应用课程设计题目：基于8051的过负荷限制系统院系：电力工程系班级：农电IOK2学生姓名：申容邵静雯刘涛钱善存韩芳学生学号：101901090222101901090220101901090217101901090219101901090207指导老师：牛胜锁赵飞设计周数：两周成绩：日期：2013年07月11日书目一设计的目的与要求-一-11.1 设计的目的11.2 设计的要求-1二设计正文一-J-11硬件电路设计12数据系统系统21. 1电压形成22. 2电流互感器及电流变换器-，23. 3低通滤波33板转换43

2、,1A/D转换44. 2模拟多路开关-45. 3采样保持电路453.4逐次比较式模数转换器件AD574A63.4.1逐次靠近法模数转换器的基本原理和过程63.4.2逐次比较式A/D-73.5741.S373芯片工作原理83.68051与AD574连接电路图94单片机8051的最小系统104.1单片机8051简介105程序存储器a126内部数据存储127振荡和复位电路-138出口和报警电路-149显示（芯片晚1449）1410键盘”1511键盘和显示电路1612EEPRSi扩展1713软件设计1813.1A/D转换子程序-1813.2显示子程序1913.3报警和出口子程序U20三课设总结22四参

3、考文献-23基于8051的过负荷限制系统一设计的目的与要求1.1设计的目的用个YCS-5】系列编片机8051实现对黄荷电流的实时瞄示。1.2设计的要求基于8051的过负荷限制系统是一个微型计算机系统利用芯片8051和AD574A谀计一个对负荷电流监控的系统,在1.ED数码显示器上显示电流值，当电液超过肯定1时，系统自动的发告警信号,即通知管理人员发生了过载.假如电流值在K）秒内还没有返回就自动出I切断负荷,以爱护设%不受电流热效应的危害.二设计正文第一章硬件设计1硬件电路设计硬件电路包括：电压形成，模数传换，微机最小系统,便盘与显示，告警及出11,和EEPRoM程序扩展电路.示意图如下:小调“

4、需81.电渣变换器卜低通流液（而上，!梁仁保持（S-ii7II扩屣IOft.So；GI图（1）功能流程图2数据采集系统2.1电压形成由于单片机不能处理电流信号，所以要把大的电流盘先通过互感器转化为小电流信号，然后再把电流玳转化成适合单片机处理的电压信号，电压形成回路包括互那器，电波变换器和低通滤波.2.2电流互感器及电流变换器电流瓦塔器二次电流数值对微机电路不适用,须要电流变换器将电流值变为用值在5V以内的电压值，电流变换器的优点是只要钛芯不饱和，则其二次电流及并联电阻上的二次电压的波形可基本保持与一次侧电流波形相同且同相，即它的传变可使原信息不失也.电流变换器的缺点是，在非周期而收的作用下简

5、沽饱和，戏性度差，动态范围也较小。如图（2）所示，Z拈低通送波及A/D4ft入端等网路构成的综合阻抗，为电流变换器二次侧并联电阻.其值远小于Z.因此，可窗，设计时使图（2）电流变换器2 .3低通滤波在实际电力系统中运行时,电流中可能会产生高次消波很!乱由乃金斯特采样定理知道，（为采样频率，f为信号频率）才不会发生频潜混小，信号频率越高，对硬件的要求越高。再者过海的谐波含双会与CPU的工作造成干扰，影响测M结果的精省性，而且会造成装置的误动作.所以要实行模拟低通谑波，把高.次谐波从信号中泄除.只保留多我们有用的工理电量.事实上电流互感跳对高频重Jft已经有了相当大的抑制作用.因此不必对抗频谱混登

6、的模拟低通漉波器提出很严格的要求.如不肯定要求有很匪的过渡带,也不肯定要求阻搭要有很志向的袁耗特性,n简洁的模拟低通谑波器如图（3）所示：其中一种设计为:R=Ik,C=O.IuF.IK斗.IuF图(3)低通滤波器3 A/D转换3.1 A/D转换过程将模拟量转化为数字fit该部分包括模拟多路开关,采样保持和模数转化.3. 2模拟多路开关A/D器件的转换速率是很快的，往往个A/D芯片可以担当若干路的模数转化工作。但在同一时刻，一个A/D却只能转换路模拟f七所以就要用一个模拟多跖开关，分不同的时刻将模拟瓜送到A/D中.供模数转化，实现分时转化各路模拟信的目的.AD75O11A1.AOGNDVSSEN

7、VDDA2S1.S3OUTS7S2S6S3S5S41621531441351261171089图(4)AD5701管脚图AD7501是8路选通一路的模拟多路开关集成器件,如图(4所示。三路电压及分别输入到AD7501的，的三个端口。有三根地址规(,)选择将信号输送到OrT,给采样保持器，由于AD7501是八路逃通一路,但所用到的信号只有3路，所以把接地.让单片机的,输出信号来限制芯片工作.工作过程如下衣所示:EN导通000100110101表（1）AD7501工作真值表3.3采样保持电路采样保持电略乂称S/H电路.其作用是在一个极短的时间内测尿模拟输入所在该时刻的瞬时值，井在模拟-数字技换器进

8、行转换的期间内保持其输出不变,对来样保持电路的要求拓质量的采样保持电路应满意以下几点：（1） Ch上的电压按肯定的精度（如误差小于0.1%）跟踪上Usr所须要的最小采样宽度TN或称为截强时间）,对快速改变的信号采样时,要求TC尽收短,以便可以用很窄的采样脉冲，这样才能更精确的反映某一时刻的USr值。（2）保持时间要长.通常用下降率一来表示保持实力.Ts-Tc（3） 模拟开关的动作延时、闭合电阻和开断时的海电流要小。上述（1和（2）两个指标一方面确定所用用抗变换器的质量，另一方面也和电容器Ch的容量有关.就截获时间来说.希出Ch越小越好,但必需远大于杂散电容：就保持时间来说，Ch大一些更有利.因

9、此设计者应依据运用场合的特点，在二者之间权衡后，选择合透的Ch假，同时，要求选择漏电流小的电容器Ck不宜用太小的值，因为保持实力断卜降而下降。选择方窠是取=0.01完全可以忽视，而达到0.1%的采样跟踪精度所需的最小搬获时间约为20.仅相当于工频电气角度的度,这是完全允许的,下图为1.F398采样保持电路。按下后加个IOmS的延时程序后再确认键电平是否保持在闭合状态电平，假如保持在闭合电平，则确认为该键为真正的按下状态，从而消退了抖动的影响.741.S1641AVccBQ7QOQ6Q1.Q5Q2再Q3MRGNCP142133124115IO69一S图(9)741.S164管脚图管脚功能说明；如

10、图(9)为741.S164笆脚图当清除端为低电平常.输出湘(Q0-Q7)均为低电平.率行数据输入端A,B)可取制数据.当A、B题意一个为低电平.则禁止新数据输入,在时神端(CP)脓冲上升沿作用下QO为低电平.当hB有一个为高电平.则另一个就允许输入数据,并在CP上升沿作用下确定QO的状态.引脚功能：CP:时钟输入：同步清除输入湘(低电平有效)：A.B;串行数据输入端：QO-Q7：输出湘：真值表输入输出CPABQO01Q2Q304Q5Q6Q71.XXXXX1.1.1.1.1.1.H1.XXQOQ1.Q2Q3Q4Q5Q6Q7H上升HHHQ1.Q2Q3Q4Q5Q6Q7H上1.X1.Q2Q3Q1.Q5

11、Q6Q71.1 EEPROM扩展为了描述便利我们仅就P1.4口上MCM499来说明。当P1.4为低电平常，MCM499允许数据输入，此时TXD将信号的BCD码送到MCM499中，MCM499经过详码后将数据符号进行显示.当P1.4上的信号变为高电平常MCH499拘显示锁存.用P1.4,P1.5,P1.6来选择A,B,C；.相的显示.为了消退显示的闪耀现象，加入延时程序,即过2秒钟画面刷新一次.数据存储器EEPROM的扩展.选JIJ2817A,它有3种工作方式.如我（4）：R/输入/输出状态工作方式1.1.H高阻输出数据读HXX高阻高明未选中1.H1.1.输入数据字节写入表2817真值表是片选信

12、号，与8051的P2.7相连，=0时选中该片，=1时,2817A处于低功耗维持方式,此时，数据总城和R/处于高阻状态。R/为2817A的打算好与忙状态输出引脚，与8051的P3.3相连，R=1.,.表示2817R处于空闲状态；R=O,表示2817A正在进行写入操作。在进行字节写入时，当CPr发出写入吩咐后，2817A便所存地址、数据和限制信号，从而启动一次写操作.在写入悚作期间，R/输出低电平，此时,2817A的数据总线呈面班状态，因此,允许CP1.J在此期间执行其他任务.一旦一次字节写入操作完毕.2817A便将R/置为高电平，以此通知CPU可以进行新的读写操作.与8051的相连.-0时.限制

13、地址线AOAIO指定单元的内容从数据线D7DO输出.2817A在写入一个字节的数据之前,自动地对将要写入的单元进行擦除,因此,无须进行特地的单元内容擦除的操作，13软件设计1.2 A/D转换子程序START:MOVR1.,#20H;A相A/D结果的高四位存放地址MOVRO1#7CHMOVR6,#03HQD:MOVXeR0,A1.P:JBP3.3,1.P:A/D的口地址，A0=0,=0:通道计数器置初值（3个通道）:启动A/D；等待A/D转换结束MOVRO1#7DHMOVXA,6R0MOVR2,AAN1.A.0FOHSWAPMOVR1,A;A/D高八位数据口地址，AO=O,=O;读取高8位数据:暂存于R2;屏蔽低四位;交换;高四位放在20HMOVRO,#7FH:低四位地址MOVXA,6R0:读取低四位An1.amofh；屏蔽高四位MOVR3,A;低四位暂存于R3MOVA,R2:取高八位AN1.AMOFH:屏蔽高四位INCR1.MOVR1,AMOVA,R3XCHD,0R1INCR1.ACA1.1.PDATADJNZR6,QD1.JMPSTARTSWAP;中四位数据交换到D7-D4:中4位数据放21H:取低4位数据二和21H的低4位交换;为卜.一路待转化的数据安排存储地址;调用数据处