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本科毕业论文基于单片机的数字电能表设计
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专业名称：电气工程及其自动化
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本人呈交的学位论文是由本人在导师的精心指导下，独立学习、研究、设计出来的成果，论文中的所有文字、数据、图片资料、表格真实可靠，都由本人亲自撰写。据本人所知，论文中除文中已经注明引用的内容外，不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，都已经在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。
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摘要
随着电力需求的急骤上升，电能表作为计量电量的主要工具，设计出功能
更多、准确度更高的电能表对于节约用电有极其重要的意义。本文采用单片机作为主控芯片，该电能表具有精度高、准确等优点，有很好的实用开发价值。
数字电能表的诞生打破了传统电子测量仪器的模式和格局。它显示清晰直观、读数准确，采用了先进的数显技术，大大地减少了因人为因素所造成的测量误差事件。数字电能表是把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式，并加以显示的仪表。数字电能表把电子技术、计算技术、自动化技术的成果与精密电测量技术密切的结合在一起，成为仪器、仪表领域中独立而完整的一个分支，数字电能表标志着电子仪器领域的一场革命，也开创了现代电子测量技术的先河。
本设计以单片机为开发平台，控制系统采用AT89C51单片机，A/D转换采用ADC0832。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便进行8路其它A/D转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。简易数字电能测量电路由A/D转换、数据处理、显示控制等组成。
关键词：数字电能表；AT89C51；硬件合成
ABSTRACT
With the rapid rise in electricity demand, power meter as the main tool for measuring power, design functionality, accuracy for higher energy meter is of extremely important significance to conserve electricity. This article uses as the main control chip, the energy meter has the advantages of high accuracy, accuracy, and has great practical value. Digital meter, which breaks the traditional patterns and patterns of electronic measuring instruments. It shows the clear, accurate readings, using advanced digital technology, greatly reduced due to human factors measurement error caused by the event. Digital meter is converts continuous analog not digital forms of continuous, discrete, and display instruments. Digital meter results of electronic technology, computing, automation technology and precision measuring technology closer together, become independent in the field of instruments, meters and complete a branch digital meter marks a revolution in the field of electronic devices was a pioneer of modern electron measurement technology. The design based on single-chip microcomputer for the development platform, control system with AT89C51 microcontroller, a/d converter using ADC0832. System can ensure the realization of requirements of functionality, can also be convenient 8-channel a/d converter measurement, remote measurement result transmission extension. Simple digital energy measurement circuit controlled by the a/d conversion, data processing, display and so on.
Key word: Digital electrical energy table; AT89C51；Hardware synthesis
目录
摘要 ................................................................. I ABSTRACT ............................................................ II 第1章绪论 . (1)
1.1选题的背景与意义 (1)
1.2电能表的研究现状与发展趋势 (1)
1.3主要研究内容 (1)
第2章系统总体设计方案 (3)
2.1电能表的分类 (3)
2.2电能测量的原理 (4)
2.3数字电能表的工作原理 (4)
2.4硬件总体设计方案 (5)
第3章系统硬件设计 (7)
3.1 AT89C51单片机系统 (7)
3.1.1主要参数 (7)
3.1.2引脚功能说明 (7)
3.1.3 单片机最小系统 (8)
3.2 ADC0832芯片 (9)
3.3电源模块 (11)
3.4实时时钟电路模块 (12)
3.5显示模块 (13)
3.6存储模块 (14)
3.7电流电压采样模块 (15)
第4章系统软件设计 (16)
4.1软件介绍 (16)
4.2系统软件方框图 (16)
第5章总结与展望 (17)
参考文献 (18)
致谢 (19)
第1章绪论
1.1选题的背景与意义
当今社会，人们的生活水平越来越高，科技也在不断的发展和进步，生活中无时无刻不存在电，随着电网技术的不断发展，传统电表无法有效解决的电能计量、电能计费纠纷这一问题，智能数字电表必将给我们带来新的惊喜。所以智能数字电表技术的研究具有重大的现实意义。本课题的研究目的正是利用应用领域非常广泛和技术成熟的单片机作为核心设计出新型的数字式电能表。根据我国目前的发展状况和广大用户的用电状况,发现现在所使用的电能表比较落后,精确度不高,并且功能较少,这样既浪费资源又不能满足人们目前的要求,影响社会的发展。因此,有必要改进和创新老式电能表。
1.2电能表的研究现状与发展趋势
数字电表的产生对于现代高速发展的科技时代具有重要的贡献。目前国内已经有很多类型的数字电表在实际生活中得以应用。其中基于单片机的数字电表应用很明显。例如：以AT89C51单片机和电能计量芯片ADC0832为核心, 配合电压、电流互感电路，存储电路等实现对电参量进行高精度计量，不仅可以实现电能的测量，还可以对电压、电流有效值、功率等电参量实时测量。而且该设计的测量精度误差在1%以内，电路的结构也很简单，很有发展前景。
单片机、芯片、时钟、电源、存储器、显示器等这几部分组成了电能表。将电流电压转换为可以检测的电量，然后把检测到的数据传送给单片机,单片机再把数据进行一定的处理,通过A/D转换器转化为显示器可以显示的内容,那么就进行
了电能的测量，从而达到我们想要的效果。
随着微电子技术的迅猛发展,微控器(单片机)和大规模集成电路在电能计量
领域的广泛应用,使电能表的技术水平和性能得到了长足发展，数字电表得以产生，在实际应用中的优势非常明显。
1.3主要研究内容
本设计是基于AT89C51单片机的单相电能表设计，能实现家庭用电计费，并能完成分时计费功能，其中电压电流采样模块实现了将电网中的不可直接测量的大电压大电流转变成为可以用来处理测量的小电压小电流。把采集到的数据通过
ADC0832芯片转换送给单片机，电源模块为整个智能电表提供了稳定的电源，LCD1602模块为用户提供了清晰、实时的电量信息。存储器可以用来存储不同时段的用电量，它还可以在单片机内部RAM掉电时及时存储可能丢失的数据。
本课题的研究应该在满足要求的前提下，去探索数字电表的设计。力争设计的电能表能满足最基本的电能计量、计费、显示功能。原理力求清晰明了，功能力求达到使用要求，装置力求简单、操作方便，并在此基础上加以创新。遵循导师的指导不断改正，做到优秀。
该论题研究的内容主要是以下几个方面：
1．电能表及数字电能表现状；
2．计量电能的途径和技术现状；
3．基于单片机的数字电能表设计与实现。
第2章系统总体设计方案
2.1电能表的分类
电能表按工作原理和结构可以分为三类：感应式电能表、脉冲电能表和电子电能表。
1.感应式电能表：感应式电能表一般由补偿调整装置、测量机构和辅助部件这三部分组成。其中补偿调整装置包括满轻载调整、满载调整、防潜调整和相位角装置，有的还装有温度补偿和过载补偿装置。测量机构包括制动元件、驱动元件、转动元件、计度器和轴承；辅助部件包括外壳、机架、端钮盒和铭牌；感应式电能表测量机构的驱动元件包括电流元件和电压元件，它们的作用就是把被测电路的交流电流和电压转换成穿过转盘的移进磁通，在转盘中产生感应电流，从而产生驱动力矩，驱动转盘转动。
2.脉冲电能表把感应式电能表的电磁系统作为工作元件，然后加上一个脉冲发生装置就构成了脉冲电能表。如果将感应式电能表的圆周进行均匀地标记和分度，然后用反射式或穿透式光电头发射光束，采集铝盘旋转的标记，最后再由光电变换线路变换，普通感应式电能表即可输出与电能成正比的脉冲。因此脉冲电能表是一种输出电能脉冲的仪表。
3.数字电能表：数字电能表采用专门的电能计量芯片，利用单片机的强大功能来实现对用电量的分时段计算和自动计量，并且通过存储器来实现数据的存储、电量显示和自动抄表等功能。
它的优点是计量准确度高、可靠性好，并具有强大的计量功能。
本电能表可实现以下功能：
（1）电能的计量：对市电的电流、电压进行采样处理，得到电流有效值和电压有效值，无功功率和有功功率等电能参数；
（2）显示：可显示上月、本月总电量及各费率时段的电量；
（3）分时计量功能：将一天分成3种费率：峰，平，谷。按照费率累计电量，得到电能的分时计量；
（4）存储功能：主要用来存储各个时段的用电量。
2.2电能测量的原理
电能是指在一定的时间内电路元件或设备吸收或发出的电能量，用符号W表示，其国际单位制为焦耳（J），电能的计算公式为W=P·T=U·I·T通常电能用千瓦时（KW·H）来表示大小，也叫做度（电）：1度（电）=1KW·H=3.6×10^6J。即功率为1000W的供能或耗能元件，在1小时的时间内所发出或消耗的电能量为1度。
（1）电能单位：千瓦时（KW·H）或焦耳（J）
（2）电能换算：1KW·H=3.6×10^6J
（3）瓦和千瓦的运算：1KW=1000W
（千瓦时，是“度”的学名。符号是KW·H；更常用的单位是焦耳，简称“焦”，符号是J）
电能表作用：测量用电器在一段时间内消耗的电能。
计算方法：电能表的示数由四位整数和一位小数组成。电能表的计量器上前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。但要注意电能表的示数的最后一位是小数。
重要参数的意义：
“220V”--表示电能表应该在220V的电路中使用
“10（20A）”--表示这个电能表的标定电流为10A，额定最大电流为20A（此处20A不是短时间内允许通过最大电流而是额定最大电流）
“50HZ”--表示它在50赫的交流电路中使用
“600REVS/KW·H”--表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1千瓦时的电能，电能表上的转盘转过600转。
根据电能表转盘转动的转数进行计算。如果电能表标有“600REVS/KW·H”，当转盘转过N圈时，消耗的电能为W=NR/600R×KW·H=N/600×3.6×10^（6）J。
2.3数字电能表的工作原理
电功率的测量由乘法器来完成，其工作原理框架图如图2.1所示。被测量的高电压U、大电流I经电压变换器和电流变换器转换后送至乘法器M，乘法器M完成电压和电流瞬时值相乘，输出一个与一段时间内的平均功率成正比的直流电压U，然后再利用电压/频率转换器，U被转换成相应的脉冲频率F，将该频率分频，并通
过一段时间内计数器的计数，显示出相应的电能。
I
图2.1 数字电能表的工作原理图
2.4硬件总体设计方案
数字电能表的各种硬件模块构成了整个数字电能表，每个硬件模块都有着不同的功能，在整个电能表硬件系统中都承担着一定的作用。模块与模块之间又通过MCU 统一地联系在一起，共同地形成了功能强大的智能电表系统，总体设计框图如图2.2所示。
图2.2系统硬件总体设计框图
各个硬件模块具体如下：
（1）时钟：为电能表提供准确的时间信息，来计算不同时间段不同费率下的电能。
（2）单片机：数据处理、计算、显示和通信的控制中心。
（3）显示：采用LCD 显示累计电能或其它数据。
（4）存储器： 单片机内部RAM 掉电时将丢失实时数据，故外接一片存储器，用来存储不同时段的用电量。
（5）电源：将主电网中的220V 交流通过电能变换降压、整流为5V 的直流。在断电的情况下，为了电能表的正常运行，还有专用的备用电池供电。
（6）A/D转换：主要完成将模拟电能信息转化为单片机可以读取并且操作的数字电能信息。
（7）电流电压采样模块：将交流高电平信号转换成单片机能够处理的低电平信号。
第3章系统硬件设计
3.1 AT89C51单片机系统
AT89C51单片机已从最初的MCU控制器发展成拥有强大外围扩展功能的产品，单片机内的4K字节FLASH存储器允许进行在线的电擦除、电写入以及使用编程器对其进行重复编程。
另外AT89C51系列的单片机能过实现动态下载程序代码，能够重复编程，价格低功耗小而收到开发者和使用者的欢迎。
3.1.1 主要参数
(1) 和MCS-51 兼容
(2) 4K字节可编程存储器
(3)寿命:1000写/擦
(4) 数据保留时间：10年
(5) 全静态工作频率：0Hz-24Hz
(6) 三级程序存储器锁定
(7) 128*8位内部RAM
(8) 32可编程I/O线
(9) 两个16位计数器/定时器
(10) 5个中断源
(11) 可编程串行通道
(12) 低功耗的掉电和闲置模式
(13) 片内振荡器与时钟电路
3.1.2 引脚功能说明
图3.1 AT89C51单片机引脚
40个引脚按其功能科分为三类：
(1) 电源和时钟引脚--------Vcc，GND；XTAL1，XTAL2。
(2) 控制引脚-------/PSEN，ALE//PROG，/EA/Vpp，RST
(3) I/O口引脚---------P0、P1、P2、P3，为四个8为位I/O口的外部引脚
3.1.3 单片机最小系统
AT89C51单片机晶振电路的放大器输入端X1和输出端X2分别接12MHz晶振，然后通过2个30pF的电容接地，该放大器和在单片机外作为反馈原件的石英晶体
或者陶瓷谐振器一起构成了自激振荡器。实现电路如图3.2 。
图3.2 晶振电路
本设计的单片机复位电路采用的是比较简单的开关复位，而不是电复位发。复位电路如图3.3。
图3.3 复位电路
电路由开关；100pF的极性电容和10K欧的电阻构成，按键后：电容器将被短路放电并且RST直接与高电平的VCC相连，此时进入“复位状态”。松手后：100pF 的极性电容器开始充电，此时在电阻上将流过充电电流，在100pF的极性电容充电过程中将一直形成高电平，使RST一直处于复位状态，等到电容器充电结束后，电容器两端电压与电源一致从而电流降到0，与此同时电阻两端的电压也随之下降为0，RST处于低电平，开始正常工作。
3.2 ADC0832芯片
用ADC0832芯片来进行A/D转换，ADC0832芯片是一种具有8位分辨率、双通道A/D转换芯片。它体积小，兼容性高，性价比也很高。下面将介绍一下ADC0832 的特点：
· 8位分辨率；
·双通道A/D转换；
·输入输出电平与TTL/CMOS相兼容；
· 5V电源供电时输入电压在0～5V之间；
·工作频率为250KHZ，转换时间为32μS；
·一般功耗仅为15mW；
· 8P、14P—DIP（双列直插）、PICC 多种封装；
·商用级芯片温宽为0°C～+70°C，工业级芯片温宽为-40°C ～+85°C；
图3.4 ADC0832芯片
芯片接口说明：
· CS--片选使能，低电平芯片使能。
· CH0--模拟输入通道0，或作为IN+/-使用。
· CH1--模拟输入通道1，或作为IN+/-使用。
· GND--芯片参考0 电位（地）。
· DI--数据信号输入，选择通道控制。
· DO--数据信号输出，转换数据输出。
· CLK--芯片时钟输入。
· Vcc/REF--电源输入及参考电压输入（复用）。
ADC0832芯片接线图如图3.5
图3.5 ADC0832接线图
ADC0832 芯片的最高分辨可达256级，一般的模拟量转换它都可以完成。芯片的模拟电压输入在0～5V之间，正好符合电能表电源的要求。芯片转换时间仅为32μS，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。
3.3电源模块
本选题设计的电能表是适合户用型电能计量的，能否进入市场关键在于成本的控制。因此直接采用固定电压输出电路以节约成本。电能表是一种不间断工作的电能计量工具，因此本设计的关键部分在于电源电路。电源电路负责给各个模块供电，以保证整个电能表的正常运行。
需要供电的硬件模块有：
（1）ADC0832芯片的+5V的直流电源。
（2）用于单片机等数据处理单元电路的+5V直流电源。
当电网停电时，作为后备电源给实时时钟供电以保证时钟的连续性的备用电源，采用3.6V的锂电池。
电源转换电路均采用交流变压器直接降压整流，再经过线性稳压获得+5V直流
电压。
3.4实时时钟电路模块
分时计费电能表中利用单片机内部定时器作为时钟基准，无需附加外部元件，通过软件编程单片机内部中断就可实现时钟功能。但是这样受单片机晶振和相连电容的影响很大，精度无法达到很高，累计起来的误差较大，所以直接利用单片机内部定时器缺点很多。并且主电源掉电时为了维持时钟运转，必须要有外接电池给整个单片机供电，导致仪器本身功耗增大。外接专用实时时钟是一种专门用于产生同期时钟信息的集成电路芯片，它可以独立于单片机而工作，不受主晶振机器电容的影响，及时精确，月积累误差一般小于10s。芯片还能在主电源掉电的情况下自动切换控制电路，以保证系统实时时钟的定时准确，而且芯片内部还有一定的存储空间，在掉电时可以自动保存一些重要数据。由于芯片可独立工作，主电源掉电时备用电源只需为该时钟芯片供电，可有效降低电能表功耗，以节约能源。实时时钟芯片与单片机的接口根据其数据传送方式可分为两种：一种是以并行方式与MCU接口，其数据传送速度较快，但接口扩展电路较复杂，需要考虑接口扩展时的驱动能力，而且并行接口芯片本身占用较大的空间，连线多，不利于缩小仪表体积。另一种是以串行方式与MCU接口，这种芯片通常为8脚DIP封装，占用空间小，连线简单，一般只需占用CPU的2至3条I/O口线，可有效减小仪表体积，提高工作可靠性。本设计中采用DS1302芯片，它是美国DALLAS公司推出的串行接口专用实时时钟芯片。芯片内部具有可编程日历时钟和31个字节的静态RAM，日历时钟可自动进行闰年补偿，计时准确，接口简单，工作电压范围为2.5V至5.5V，功耗低芯片自身还具有对备用电源进行涓流充电的功能，有效延长了备用电源的使用寿命。时钟芯片DS1302的接口电路如图3.6。
图3.6时钟芯片DS1302的接口电路
3.5显示模块
目前常见的电子式电能表显示器件有三种：液晶（LCD）、发光二极管（LED）、荧光管（FIP）。
本次设计的显示器选的是LCD1602（16×2），接线图如图3.7。
图3.7 LCD1602接线图
它具有以下优点：
1.显示质量高：由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种彩色和亮度，恒定发光而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新新亮点。因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。
2.数字式接口：液晶县市区都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。
3.体积小重量轻：液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。
4.功耗低：相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC 上，因此耗电量比其它显示器要少得多。
1602LCD的基本参数及引脚功能：1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器
大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用汇总并与差别。
1602LCD采用标准的14脚或16脚接口，各引脚介绍如下：
第1脚：GND为地电源。
第2脚：VDD接5V正电源。
第3脚：VO为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生鬼影，使用时可以通过一个电位器调整对比度。
第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、地电平时选择指令寄存器。
第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读出信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。
第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。
第7～14脚：DB0～DB7为8位双向数据线。
第15脚：背光源正极。
第16脚：背光源负极。
3.6存储模块
AT24C01是美国ATMEL公司的低功耗CMOS串行EEPROM，它内含256×8位存储空间，具有工作电压宽（2.5～5.5V）擦写次数多（大于10000次），写入速度快（小于10ms）等特点。AT24C01中带有片内寻址寄存器。每写入或读出一个数据字节后，该地址寄存器自动加1，以实现对下一个存储单元的操作。所有字节都以单一操作方式读取。为降低总的写入时间，一次操作可写入多大8字节的数据。图3.8为AT24C01的引脚图。
图3.8 AT24C01的引脚图
各引脚功能如下：
SCL：串行时钟。在该引脚的上升沿时，系统将数据输入到每个EEPROM器件，在下降沿时输出。
SDA：串行数据。该引脚为开漏极驱动，可双向传送数据。
A0～A2：器件/页面寻址。为器件地址输入端。
Wp：硬件写保护。当该引脚为高电平时禁止写入，为低电平时可正常读/写数据。
Vcc：电源。一般输入5V电压。
Vss：接地。
AT24C01接线图如图3.9
AT24C01
图3.9 AT24C01的接线图
3.7电流电压采样模块
为了节约成本完成电流电压的采样，直接采用电阻获取电压和电流信号，电压、电流采集通道实现将交流高电平信号转换成单片机能够处理的低电平信号。
交流被测电压经电阻分压器分压后连接单片机的A/D转换，将模拟信号转换为数字信号，再由显示器显示出来。
题目：简单51单片机数字时钟设计 院系: 物理与电气工程学院 专业：自动化专业 班级：10级自动化 姓名：苏吉振 学号：2 老师：李艾华
引言 20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。 时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS 化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。 单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。 单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 数字钟是采用数字电路实现对时,分,秒数字显示的计时装置,广泛用于个 人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。
机械式电能表和电子式电能表比较 一。工作原理： 目前使用的电能表有两种：一种是机械式电能表（又称感应式电能表），一种是电子式电能表。它们由于出现的年代不一样，因而其工作原理截然不同。 机械式电能表的工作原理是：当电能表接入电路时，电压线圈和电流线圈产生的磁通穿过圆盘，这些磁通在时间和空间上不同相，分别在圆盘上感应出涡流，由于磁通与涡流的相互作用而产生转动力矩使圆盘转动，因磁钢的制动作用，使圆盘的转速达到匀速运动，由于磁通与电路中的电压和电流成正比例，使圆盘在其作用下以正比于负载电流的转速运动，圆盘的转动经蜗杆传动到计度器，计度器的示数就是电路中实际所使用的电能。 电子式电能表是近几年随着电子工业的发展而出现的，它是利用电子电路/芯片来测量电能；用分压电阻或电压互感器将电压信号变成可用于电子测量的小信号，用分流器或电流互感器将电流信号变成可用于电子测量的小信号，利用专用的电能测量芯片将变换好的电压、电流信号进行模拟或数字乘法，并对电能进行累计，然后输出频率与电能成正比的脉冲信号；脉冲信号驱动步进马达带动机械计度器显示，或送微计算机处理后进行数码显示。 二。电能表简单分类： 电能表是专门用来测量电能累积值的仪表，电力企业用以计量发电量，用电量、供电量、损耗电量、销售电量等数值均依赖于电能表。所以有人也把电能表比作电力工业销售产品的一杆秤。 上面所说的机械式电能表与电子式电能表是按照电能表的结构原理进行分类的，也是最常用的分类方法。除了这种分类之外，电能表还可以按以下标准进行分类： 1、按照所测不同电流种类可分为：直流式和交流式二种。 2、按照电能表的用途可分为：单相电能表、三相有功电能表、三相无功电能表、
数字式转速表的应用设置 应用时各种数据的调整和设置都是通过支架上的三个按键来完成的，如左上图所示，支架上左边的倒三角形符号是“DOWN”按键，中间的是“SET”按键，右边的三角形符号是“UP”按键。通过连续按动“SET”按键，转速表的功能按“时钟---转速---设定警告---设定缸数---发动机累计工作时间”五种状态循环，下面具体说明每一种状态： 1、时钟状态 该状态下弧形LED光柱动态显示转速，四位数码管按24小时制显示时间，7:00--19:00期间显示亮度加倍，以适应白天的环境亮度，其他时间（夜间）则保持柔和的亮度。 按“DOWN”按键调整分钟，按“UP”按键调整小时。 2、转速状态 该状态下弧形LED光柱动态显示转速，四位数码管动态精确显示转速，数码管显示每0.5秒刷新一次。 3、设定警告状态 该状态下四位数码管无显示，弧形LED光柱中有一个单元熄灭，其他的全亮，熄灭的单元表示当前设定的警告转速。 通过按“DOWN”按键向下调整警告转速，按“UP”按键向上调整警告转速，运行中当发动机转速高于设定的警告转速时，警告灯点亮，否则熄灭。这个功能可以灵活运用，如将警告转速设定于低中速区，用于换档提示，也可设定于高速区，表示超速警告。 是该状态下的效果图，表示当前的警告转速是4600RPM，右下角的红灯为警告灯。 4、设定缸数状态 尽管该功能是为了适应多缸车的应用而开发，但是严格意义上来说，它是输入信号的倍率设定，因此不能简单的理解为几缸车就设定为几，正确理解这个功能是保证转速表正常运行的关键。 数码管显示的是“11”，数字“11”就是我们要说的信号倍率，这个转速表的倍率设置分两段，“0”字头字段包含“01－09”共9种倍率设置，用于汽车信号；“1”字头字段包含“11－18”共8种倍率设置，用于摩托车信号。 “0”字头字段：用于汽车，“01”表示发动机每转一圈送一个信号的情况，当然没有单缸的汽车，那么“01”有什麽意义呢？因为汽车版转速表的标准配
基于单片机的数字时钟摘要 20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。 单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 本课题主要研究的是基于单片机的数字钟设计，采用AT89C51单片机作为系统的主控芯片,外接LED显示电路,按键电路，晶振电路，复位电路模块构成一个简单的数字钟。通过按键电路能对时、分、秒分别进行设置和实时调整，并将结果显示在数码管上。 关键词：数字钟，单片机，数码管
Abstract Author：cheng dong Tutor：wang xin Electronic technology has been developed rapidly in the 20 century,with its modern electronic products, pushed by almost permeated every area of society has vigorously promoted social productive forces development and improvement of social informatization level, also make modern electronic product performance further improved, and the rhythm of upgrade its products is becoming more and more quickly. The most common SCM module is a digital clock, a digital clock is a kind of digital circuit technology implementation, minutes and seconds, the timing device with mechanical clock compared with higher accuracy and intuitive and no mechanical device, has more longer service life, so it has been widely used. This topic research is the digital clock design based on SCM, AT89C51 SCM as the main control chip system, external LED display circuit, key circuits, crystals circuit, reset circuit module constitute a simple digital clock. Through the key circuits can respectively the diffculties, minutes and seconds setting and real-time adjustment, and the result showed that in the digital tube. Key words:digital clock SCM ; digital
兰州交通大学 毕业设计文献综述 题目：基于单片机的电机转速测量系统Title:Motor speed measuring system based on single chip microcomputer 姓名：韦宝芸
学号：3 班级：机设1202班 摘要 本文首先叙述了单片机测量转速的系统构成及转速测量的几种常用方法，分析了相应方法在测量上的特点、误差和计算。其次，针对特定的应用环境，设计出一种基于 80C51单片机的全数字式测速系统，详细阐述了系统的工作原理，指出产生误差的可能原因，并给出了具体解决的方法；根据系统要求编制了源程序，分析其工作流程。最后，对构建的系统利用仿真机进行调试，对测量指标进行了分析、比较并提出改进方案。 关键词：单片机、转速、测量精度 Abstract
This paper first discussed some ways for rotary speed measure. It analyzed characters and errors of these ways. Second, it designed full digital measure system based on a Single-Chip Microprocessor(80C51) responding to special application, stated the working theory of the system and the methods to solve the errors, writed the working programmes by A51 assemble language. Finally, this system implementation was confirmed by using of Keil-51 simulator. The characters on the error margin and accuracy was summarized. Keywords : Single-Chip Microprocessor、rotary speed 、measureprecision Keil-51
数字转数表的电路如图所示。它主要由装有永久磁铁的磁盘、霍尔集成传感器、选通门电路、时基信号电路、电源计数及数码显示电路等组成。计数及数码显示电路采用CMOS-LED数码显示组件CLlO2，它可以计数并显示数码。 转盘的输入轴与被测旋转轴相连，当被测轴旋转时，便带动转盘随之转动。当转盘上的小永久磁铁经过霍尔集成传感器IC1时，IC1便会将磁信号转换为转速电信号。该信号经与非门l反相输人至与非门3的输入端，而与非门3的另一输大端接来自时基电路IC2的方波脉冲信号。这个时基信号是用来控制与非门3的开与刁，形成选通门，以此来控制转速信号能否从与非门3输出。 当接通电源后，转速信号立即被送往与非门3的输入端，如果此时时基信号为低电平，则选通门关闭，转速信号元法通过选通门。当第一个时基信号到来时，选通门才被打开，并同时使CMOS-LED数码显示组件IC4、IC5、IC6的LE端呈寄存状态。时基信号的上升沿也同时触发由与非门4、5组成的反相器及由R4、R5、R7、C3、VD2及VD3组成的微分复位电路，复位脉冲由VD3输出后加至IC4、IC5、IC6的R端，使址数器复位清零。在完成上述功能后，时基信号在一个单位时间(例如lmin)内保持高电平。在这段时间内，选通门与非门3一直处于开启状态，转速信号则通过选通门送至LED数码显示组件，实现了在单位时间内的计数。在单位时间结束时，时基信号又回到低电平，此时选通门关闭并自动置计数电路的LE端为选通状态。此时，计数器的计数内容送至寄存器并同时显示其内容。当第二个时基信号到来时，又把计数器的内容清零，并重复上述过程。但此时的寄存器及显示器的内容不变，只有当第二次采样结束后，才会更新而显示新的测试结果。 上一篇:LM35DZ摄氏温度传感受器温度计应用电路 - 相关文章返回分类首页 [传感器电路图] 基于磁传感器设 本文来自: https://www.doczj.com/doc/5210244315.html, 原文网址：https://www.doczj.com/doc/5210244315.html,/sch/sen/0073040.html 本文来 自: https://www.doczj.com/doc/5210244315.html, 原文网址：https://www.doczj.com/doc/5210244315.html,/sch/sen/0073040.html
目录 1.前言 (1) 2 智能转速表的系统设计 (1) 2.1 系统硬件设计 (1) 2.1.1方案选择 (1) 2.1.2仪器各部分组成 (2) 2.2 系统软件设计 (3) 3 设计原理 (5) 3.1转速计算及误差分析 (5) 3.2转速测量 (6) 3.2.1门控方式计数 (6) 3.2.2中断方式计数 (7) 3.3串行显示接口 (7) 4 软件程序的设计 (8) 4.1 1s定时 (8) 4.2 T1计数程序 (8) 4.3 频率数据采集 (9) 4.4 进制转换 (10) 4.5 数码显示 (13) 5 软件设计总体程序 (15) 6 总程序调试 (21) 7 心得体会 (21) 参考文献 (22)
1.前言 单片微型计算机简称单片机，又称为微控制器（MCU）是20世纪70年代中期发展起来的一种面向控制的大规模集成电路模块，具有功能强、体积小、可靠性高、价格低廉等特点，在工业控制、数据采集、智能仪表、机电一体化、家用电器等领域得到了广泛的应用，极大的提高了这些领域的技术水平和自动化程度。单片机在我国大规模的应用已有十余年历史，单片机技术的研究和推广正方兴未艾。 MSC-51系列单片机是国内目前应用最广泛的一种8位单片机之一。经过20多年的推广与发展，51系列单片机形成了一个规模庞大、功能齐全、资源丰富的产品群。随着嵌入式系统、片上系统等概念的提出和普遍应用，MCS-51系列单片机的发展又进入了一个新的阶段。 我们使用的89C51单片机是目前各大高校及市场上应用最广泛的单片机型.其内部包含: 一个8位的CPU;4K的程序存储空间ROM;128字节的RAM数据存储器;两个16位的定时/计数器;可寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储器空间的控制电路;32条可编程的I/O线;具有两个优先级嵌套的中断结构的5个中断源。 本次课程设计便是设计一个基于89C51单片机转速表系统。要求进行电路硬件设计和系统软件编程，硬件电路要求动手制作并能够完成系统硬件和软件调试。 2 智能转速表的系统设计 2.1 系统硬件设计 2.1.1方案选择 由于单片机所具有的特性，它特别适用于各种智能仪器仪表，家电等领域中，可以减少硬件以减轻仪表的重量，便于携带和使用，同时也可能低存本，提高性能价格之比。 该转速表选用MCS-51系列单片机的8031芯片，外部扩展4KB EPROM和8155作为显示器的接口。该系统的整体结构框图见下图2.1所示：
电子式电能表的结构和工作原理 第一节 机电式电能表的结构和工作原理 机电式电能表主要由感应式测量机构、光电转换器和分频器、计数器三大部分组成，工作原理框图如图3-1所示。 图3-1 机电式电能表的工作原理框图 感应式测量机构的主要作用是将电能信号转变为转盘的转数，具体的结构及工作原理已在第一章介绍。 光电转换器的作用是将正比于电能的转盘转数转换为电脉冲，此脉冲数也正比于被测电能，即应满足如下关系 111mn C N C W = = 式中 W ——为被测电能，kW ·h ； m ——为转换后输出的总脉冲数，imp ； n 1——代表每输出一个脉冲转盘应转动的圈数，r ／imp ； C ——电能表常数，r ／（kW ·h ）。 例如，某种机电式电能表的转盘每转一圈发出2个脉冲，即 n 1＝0.5r ／imp, 电能表常数C ＝1500r ／（kW ·h ），则每输出一个脉冲代表的电能数为 00033.03000 15.011500 1≈= ??= W （kW ·h ） 即这种机电式电能表每输出一个电脉冲代表负载耗电0.00033kW ·h 。 经过简单的光电转换得到的初始电能脉冲信号，由于波形不理想不能直接送至计数器计数或微处理器处理，还必须先经过整形放大、限幅限宽等一系列处理，如图3-2所示。 图3-2 光电转换器的工作原理图 分频器和计数器的主要作用是对经光电转换器转换成的脉冲信号进行分频、计数，从而得到所测量的电能。 由以上分析可以看出，光电转换器是机电式电能表的关键部分。因此，下面将着重
介绍光电转换器的结构和工作原理。 根据光电转换器的不同，机电式电能表可分为单向脉冲式和双向脉冲式两种类型。 一、单向脉冲式电能表 单向脉冲式电能表的光电转换器主要包括光电头和光电转换电路两部分。 1．光电头 光电头由发光器件和光敏器件组成。机电式电能表的光电头多采用红外发光二极管（简称“发光管”）和光敏三极管（简称“光敏管”），这样，外界的电磁波、可见光等干扰都不会影响信号的检测。具体的方法是通过在感应式测量机构的转盘上进行分度并做标记，如打孔、铣槽或印上黑色分度线条等，用穿透式或反射式光电头发射光束，采集转盘旋转时的标记得到初始脉冲。 两种典型光电头的安装结构如图3-3所示。图3-3（α）为穿透式光电头，在转盘上钻有若干个小孔，发光管和光敏管分别安装在转盘的上、下两侧，光敏管通过接收透射光产生脉冲输出。图3-3（b）是反射式光电头，在转盘边缘均匀地印有黑色分度线，发光管和光敏管安装在转盘的同一侧，光敏管通过接受反射光，产生脉冲输出。 (α) (b) 图3-3 光电头安装结构示意图 (α)穿透式；(b)反射式 发光管和光敏管都是光电转换器的主要器件，正确的选择和使用它们是决定光电转换器的质量及其实用性的关键。 2．光电转换电路 一种最基本的光电转换电路如图3-4所示。当光敏管接收到较强的光照时，处于导通状态，光电流增加，V1导通，作用到V2和V3组成的射极耦合放大器上，使输出电压呈高电平；反之，当光敏管接收到的光照较弱时，处于截止状态，相应的输出电压呈低电平。 图3-4 基本的光电转换电路 实用的光电转换电路还应具有误动作判断功能，以及将输出初始脉冲整形、放大、
毕业设计（论文） 标题：数字转速计的设计 学生姓名： 系部：汽车电子系 专业：应用电子技术 班级： 指导教师：
目录 第1章序言 (1) 第2章工作原理和设计思路及方案 (2) 2.1 基本原理 (2) 2.2 设计思路 (2) 2.3 设计方案 (2) 第3章硬件电路设计 (4) 3.1 按键设计电路图 (4) 3.2 显示电路设计图 (4) 3.3脉冲产生电路设计图 (5) 第4章软件设计 (5) 4.1主程序流程及说明 (6) 4. 2中断服务子程序 (6) 4.3键盘扫描程序 (7) 第5章系统调试及软件仿真 (8) 5.1 程序调试 (8) 5.2 硬件电路调试 (9) 第6章总结 (10) 参考文献 (11) 附录 (12) 系统原理图： (12) 程序清单： (13)
第1章序言 随着科学技术特别是微型计算机技术的高速发展，单片微机技术也获得了飞速发展。目前，单片机已经在日常生活和控制领域等方面得到广泛的应用，它正为我国经济的快速发展发挥着举足轻重的作用。作为自动化专业的一名工科学生应该牢牢掌握这一重要技术。而课程设计这一环节是我们提高单片机应用能力的很好机会，也是我们学好这一课程的必经环节。通过课程设计可以进一步巩固我们前面所学理论知识，使我们对单片机理论知识有一个深刻的认识和全面的掌握。另外通过这一真正意义上的实践活动，我们可以从中发现自己不足之处并能够在自己的深思下和老师的指导下得到及时的解决。再次，它能使我们的应用能力和科技创新能力得到较大的提高。 本课程设计是单片机系统在测速方面的简单应用。目前单片机技术已经在电机转速等为控制对象的控制系统中得到了广泛的应用，而在这一控制过程中必须通过单片机来测量转速。本课程设计利用89C51单片机及外围电路来设计一个数字转速表。通过测量转速所对应的方波脉冲来测量转速，，同时其具体数值也可以在LED上显示出来。 单片机作为嵌入式微控制器在工业测控系统，智能仪器和家用电气中得到广泛应用。虽然单片机的品种很多，但MCS-51系列单片机仍不失为单片机中的主流机型。本课程以MCS-51系列与其特点是由浅入深，注重接口技术和应用。机电一体化是当今制造技术和产品发展的主要倾向，也是我国机电工业发展的必由之路。可以认为，它是用系统工程学的观点和方法，研究在机电系统和产品中如何将机械、计算机、信息处理和自动控制技术综合应用，以求机电系统和产品达到最佳的组合。机电一体化产品所需要的是嵌入式微机，而单片机具有体积小、集成度高、功能强等特点，适于嵌入式应用。智能仪器、家用电器、数控机床、工业控制等机电设备和产品中竟相使用单片机。
基于单片机的数字钟设计毕业设计 目录 1. 引言 (1) 2. 关于单片机 (3) 2.1单片机的发展 (3) 2.2 单片机的开发背景 (5) 2.2 单片机的开发背景 (6) 2.3 AT89S52单片机 (7) 2.3.1 AT89S52单片机引脚功能 (8) 2.3.2 AT89S52单片机硬件结构的特点 (9) 2.3.3 AT89S52单片机的硬件原理 (11) 3. 方案设计与论证 (13) 4. 系统总体结构框图 (14) 5. 系统的硬件设计 (14) 5.1 显示部分电路的设计 (14) 5.1.1 LED数码显示管的基本原理 (14) 5.1.2 数码管显示模块分析 (15) 5.1.3 LED显示电路 (16) 5.2 控制部分电路的设计 (16) 5.2.1 时钟模块 (16) 5.2.2 温度模块 (16) 5.2.3 音乐模块 (17) 5.2.4 复位模块 (17) 5.2.5 光识模块 (18) 6. 系统的软件设计 (19) .参考资料.
6.1 各模块的程序设计 (19) 6.1.1 计时程序 (19) 6.1.2 定时闹钟程序 (19) 6.1.3 温度程序 (19) 6.2 系统程序设计的总体框图 (20) 7. 系统电路的制作与调试 (21) 7.1 电路硬件焊接制作 (21) 7.2 调试的主要方法 (21) 7.3 系统调试 (21) 7.3.1 硬件调试 (21) 7.3.2 软件调试 (21) 7.3.3 联机调试 (22) 7.3.4调试中遇到的问题及解决方法 (22) 结论 (24) 参考文献 (25) 附录1 数字钟电路图 (27) 附录2 程序清单 (27) 附录3 英文资料 (65) 附录4 英文资料翻译 (76) 致谢 (84) .参考资料.
湖南科技大学 单片机课程设计 题目基干单片机的数字电流耒设 辻 姓名 学院 专业 学号 指导教师
成绩 二0—一年五月二十六日
单片机课程设计任务书 一、设计题目: 基于单片机的数字电流表设计 二、设计要求: 1、数字电流表在平常工作环境中能良好工作 2、能测0——1000mA 电流,至少能达1%的精度 3、要求掌握1/V信号转换,A/D转换器的使用与数据采集系统的设计 4、电流表能数字显示,且由单片机处理采集数据并驱动LED 显示
摘要 本设计就是通过采样电阻及信号放大电路将待测的电流信号I 转换成0—1V 电压信号, 由A/D 转换器采集电压信号,并将电压转换的数字信号传输给单片机,由单片机完成对采样信号的处理、分析,最后输出信号驱动LED 显示器,显示被测的电压值。
目录 一、功能要 求 (1) 二、原理及方案论证...、、 (2) 三、系统硬件电路的设计 (3) 四、系统程序的设计 (4) 五、调试及设计结 果…………………………………………………………… 、 5 参考文献…………………………………………………………………… 、、、6
、功能要求 1、数字电流表在平常工作环境中能良好工作 2、能测0―― 1000mA电流，至少能达1%的精度 3、要求掌握I/V信号转换,A/D转换器的使用与数据采集系统的设 计 4、电流表能数字显示，且由单片机处理采集数据并驱动LED显示 二、原理及方案论证 1、数字电流表工作原理 1、1采样电阻网络 原理如下图所示，输入被测电流通过量程转换开关S1―― S4,流经采样电阻R1――R4,由欧姆定律可知：U=I*R,因而转换输出电压为0V ------ 0、1V的电压，输出电压可再经后续放大电路放大处理。 1、2高共模抑制比放大电路 如下图，由双运放组成的同相输入高共模抑制比放大电路，其闭环输出可表示为：
电能计量作为计量工作的一个重要组成部分，是电力企业生产经营管理及电网安全运行的重要环节，其技术水平不仅事关电力工业的发展和电力企业的形象，而且影响电能贸易结算的公平、公正和准确、可靠，关系到电力企业、广大电力用户的利益。 近年来，电子式电能表在国际、国内得到了迅速推广。国外许多ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｃｉｒｃｕｉｔ）厂家不失时机的推出了各种电子式电能表专用芯片。目前国内较为常用的电子式电能表芯片有美国ＣｉｒｒｕｓＬｏｇｉｃ公司的ＣＳ５４６０Ａ、ＣＳ５４６３Ａ、美国ＡＤＩ公司的ＡＤＥ７７５８、珠海炬力公司的ＡＴＴ７０２２、日本ＴＤＫ公司的７１Ｍ６５１３Ｈ等。其中ＣＳ５４６３Ａ是美国ＣｉｒｒｕｓＬｏｇｉｃ公司生产的专用于电力参数测量的单相双向功率／电能ＩＣ，可以精确测量和计量有功电能、无功电能、瞬时功率、ＩＲＭＳ和ＶＲＭＳ，具有与微控制器通讯的ＳＰＩ口。 本文基于电能计量芯片ＣＳ５４６３Ａ设计了一种电子式多功能电能表。该表可计量正反向有功电能、正反向无功电能、四象限无功电能；能够测量Ａ、Ｂ、Ｃ各相电压、电流、视在功率、有功功率、无功功率、功率因数、相角、频率；计量正反向有功需量及８费率分时需量；能分时计量最多８费率的电能量及需量数据；计量变压器铜损、铁损；具有电能冻结功能、显示与抄表功能、监控与事件记录功能、自检功能、负荷曲线记录功能、权限与安全管理功能、ＩＣ卡参数设置功能；具有两路独立的ＲＳ４８５通信接口，一路红外光通信接口。 本文所设计的多功能电子式电能表原理框图如图１所示。该电能表由电流互感器、专业电能计量芯片ＣＳ５４６３Ａ、计量微处理器、管理微处理器、实时时钟、数据接口设备（如通信接口、ＩＣ卡接口）和人机接口 基于电能计量芯片ＣＳ５４６３Ａ 的电子式电能表的设计 ＤｅｓｉｇｎｏｆＷａｔｔ－ｈｏｕｒＭｅｔｅｒＢａｓｅｄｏｎＥｎｅｒｇｙＩＣＣＳ５４６３Ａ 甘建平朱青 湖南大学电气与信息工程学院（长沙４１００８２） 摘要：针对目前应用需求设计了一款新型多功能电子式电能表。本文主要介绍该电能表的主要功能以及所采用的电能计量芯片CS5463A的特性、工作原理以及在电子式电能表中的应用电路，最后介绍了CS5463A 芯片通讯接口的实现。 Abstract
数字转速表的设计方案 第1章前言 单片机作为嵌入式微控制器在工业测控系统，智能仪器和家用电气中得到广泛应用。虽然单片机的品种很多，但MCS-51系列单片机仍不失为单片机中的主流机型。本课程一MCS-51系列以及派生系列单片机芯片为主介绍单片机的原理与应用，与其特点是由浅入深，注重接口技术和应用。 近年来，微型计算机的发展速度足以让世人惊叹，以计算机为主导的信息技术作为一种崭新的生产力，正在向社会的各个领域渗透，也使机电一体化的进程大大加快。 机电一体化是当今制造技术和产品发展的主要倾向，也是我国机电工业发展的必由之路。可以认为，它是用系统工程学的观点和方法，研究在机电系统和产品中如何将机械、计算机、信息处理和自动控制技术综合应用，以求机电系统和产品达到最佳的组合。机电一体化产品所需要的是嵌入式微机，而单片机具有体积小、集成度高、功能强等特点，适于嵌入式应用。智能仪器、家用电器、数控机床、工业控制等机电设备和产品中竟相使用单片机。 就目前而言，单片机的发展势头依然不减，各种型号和功能更强的单片机和超级接口芯片不断出现，进一步向高层次发展的重要标志就是构成多机系统和分布式网络。世界上单片机芯片的产量以每年27%的速度递增，到本世纪初已达30亿片，而我国的年需求量也超过了亿片的数量，这表明单片机有着广阔的应用前景。本课程设计主要针对目前我国早期应用比较广泛的“MCS-51”单片机进行系统的讲解和分析。为使用和开发各类机电一体化设备和仪表建立基础。 第2章基本原理 利用AT89C51作为主控器组成一个转速表。电机转速采用光电脉冲传感器来测量，设置定时器/计数器T0和T1，利用其部定时器T1设置为定时方式，且定时时间为1s。计数器T0设置为外部脉冲计数工作方式，设在1s测量的脉冲个数为n，又由于脉冲频率为60个脉冲/转，故测到转速n就是脉冲频率。定时1s，在1s允许中断，每中断一次，软件计数器加1，1s后，关闭中断，则软件计数器即为1s的脉冲数，通过计数一
基于单片机的数字钟设计及时间校准研究﹡ 陈姚节戴泽军 （武汉科技大学计算机学院 430081 ） 摘要用单片机来设计数字钟，软件实现各种功能比较方便。但因软件的执行需要一定的时间，所以就会出现误差。对比实际的时钟，查找出误差的来源，并作出调整误差的方法，使得误差近可能的小，使得系统可以达到实际数字钟的允许误差范围内。 1 , 串 使用。采用一个频率为 11.0592 MHz 的晶振构成时钟电路。系统原理图如图 1 ： 图1 系统原理图 2．软件实现与流程 2.1 主程序
由于系统的主要功能都是有程序中断来完成的，主程序基本上没什么事可做，但因键盘扫描是通过程序查询的方式实现的，所以主程序只循环扫描键盘。主程序流程图如图2所示： 2.2 定时和串口程序 2.3 数据的显示与刷新 更新显示器涉及到两个操作：发数据和改片选信号。但实践发现，代码中无论是先改片选信号还是先发数据信号，都会出现重影（即相邻两位显示差不多）这也是动态扫描引起的。实践先该片选，则前一位的数据会在下一位显示一段时间；先发数据，则后一位的数据会在前一位显示一段时间。因而出现重影。解决这个问题的办法是先进行一个消影操作，然后再发片选，最后发数据。这样就很好地解决了重影问题。这样做的关键在于，在极短
的一段时间内让显示器都不亮，等一切准备工作都做好了以后再发数据，只要显示频率足够快，是看不出显示器有闪烁的（程序用定时中断频率作为显示更新频率，在表 1 中，只当更新率??00 赫兹时，才发现显示器有闪烁）。这段显示程序代码如下： P1=0 x00; // 消影 作为一次还是多次处理，必须有一个标准。程序中我用到了一个标志位，相当于中断系统的中断标志。当用户按下键时，标志清零，松开键时，标志恢复；键按下超过一定时间（靠一扫描计数器判定）后，恢复标志，则经过一定的时间延迟（也靠一扫描计数器判定）可以响应一次按键（即一次按键的多次响应）。而事实上，键盘响应程序就是一个事件触发器，键盘的每一个状态（按下，松开, 点击）都可能引发一段响应程序（如：重新设定键按下 =>
目录 第1章概述 0 2.1 基本原理 (2) 2.2 设计思路 (2) 2.3 设计方案 (2) 第3章硬件电路设计 (4) 3.1按键设计电路图 (4) 3.2 显示电路设计图 (4) 第4章软件设计 (6) 4.1主程序流程及说明 (6) 4. 2中断服务子程序 (7) 4.3键盘扫描程序 (7) 第5章系统调试及软件仿真 (9) 5.1 程序调试 (9) 5.2 硬件电路调试 (10) 第6章总结 (12) 第6章总结 (12) 参考文献 (14) 附录A (15) 系统原理图： (15) 附录B (16) 程序清单： (16) 第1章概述 随着科学技术特别是微型计算机技术的高速发展，单片微机技术也获
得了飞速发展。目前，单片机已经在日常生活和控制领域等方面得到广泛的应用，它正为我国经济的快速发展发挥着举足轻重的作用。作为自动化专业的一名工科学生应该牢牢掌握这一重要技术。而课程设计这一环节是我们提高单片机应用能力的很好机会，也是我们学好这一课程的必经环节。通过课程设计可以进一步巩固我们前面所学理论知识，使我们对单片机理论知识有一个深刻的认识和全面的掌握。另外通过这一真正意义上的实践活动，我们可以从中发现自己不足之处并能够在自己的深思下和老师的指导下得到及时的解决。再次，它能使我们的应用能力和科技创新能力得到较大的提高。 本课程设计是单片机系统在测速方面的简单应用。目前单片机技术已经在电机转速等为控制对象的控制系统中得到了广泛的应用，而在这一控制过程中必须通过单片机来测量转速。基于此本课程设计利用89C51单片机及外围电路来设计一个数字转速表。通过测量转速所对应的方波脉冲来测量转速，其转速可以通过键盘输入给定，同时其具体数值也可以在LED 上显示出来。 单片机作为嵌入式微控制器在工业测控系统，智能仪器和家用电气中得到广泛应用。虽然单片机的品种很多，但MCS-51系列单片机仍不失为单片机中的主流机型。本课程一MCS-51系列以及派生系列单片机芯片为主介绍单片机的原理与应用，与其特点是由浅入深，注重接口技术和应用。 机电一体化是当今制造技术和产品发展的主要倾向，也是我国机电工业发展的必由之路。可以认为，它是用系统工程学的观点和方法，研究在机电系统和产品中如何将机械、计算机、信息处理和自动控制技术综合应用，以求机电系统和产品达到最佳的组合。机电一体化产品所需要的是嵌入式微机，而单片机具有体积小、集成度高、功能强等特点，适于嵌入式应用。智能仪器、家用电器、数控机床、工业控制等机电设备和产品中竟相使用单片机。
20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。 单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 本课题主要研究的是基于单片机的数字钟设计，采用AT89C51单片机作为系统的主控芯片,外接LED显示电路,按键电路，晶振电路，复位电路模块构成一个简单的数字钟。通过按键电路能对时、分、秒分别进行设置和实时调整，并将结果显示在数码管上。
1 引言 (3) 2 单片机介绍 (4) 3 数字钟硬件设计 (4) 3.1系统方案的确定 (4) 3.2功能分析 (4) 3.3数字钟设计原理 (5) 3.3.1键盘控制电路 (5) 3.3.2晶振电路 (6) 3.3.3复位电路 (7) 3.3.4数码显示电路 (7) 4.数字钟的软件设计 (8) 4.1程序设计内容 (8) 4.2源程序 (9)
1 引言 在单片机技术日趋成熟的今天，其灵活的硬件电路和软件电路的设计，让单片机得到广泛的应用，几乎是从小的电子产品，到大的工业控制，单片机都起到了举足轻重的作用。单片机小的系统结构几乎是所有具有可编程硬件的一个缩影，可谓是“麻雀虽小，肝胆俱全”，单片机的学习和研究是对微机系统学习和研究的简捷途径。基于单片机的定时和控制装置在许多行业有着广泛的应用，而数字钟是其中最基本的，也是最具有代表性的一个例子[1]，用数字电路实现对时、分、秒数字显示的计时装置。因为机具有体积小、功耗低、功能强、性价比高、易于推广应用的优点，在自动化装置、智能仪器表、过程控制、通信、家用电器等许多领域得到日益广泛的应用[2]，因此具有很大的研究价值。
数字转速表开题报告 姓名：韩才 学号： 指导老师：施国梁 学院：城市轨道交通学院 专业：通信信号
一、课题的研究意义： 在大学期间通信工程专业开设了数字电路，模拟电路，高频电路，传感器原理，单片机原理与运用，c语言等与电子电路相关的课程。本课题在实际制作的基础上充分巩固深化了学生在大学期间所学的各门课程。有助于学生讲理论与实际制作相结合，充分锻炼学生的动手能力。为即将开始的职业生活打下基础，另外随着我国工业的迅速发展，智能化的仪器仪表越来越受到亲睐。数字转速表作为一种汽车电子，机械制造等方面必不可少的仪表在工业化生产中发挥着重要作用。所以本课题的研究紧扣工业化发展的核心，有助于学生对智能化数字化的理解。同时让学生理解一种产品的开发流程，从确定思路到得到成品的各个环节。从而加深对所学课程的理解，充分锻炼学生的动手能力。 二、课程设计内容及基本要求： 总体要求：运用51单片机，红外传感器，液晶显示器等原件制作出一个能精确测量电动机转速的数字转速表。 具体要求： 1．熟悉单片机最小系统及应用； 2．熟悉传感器的原理与运用，能制作出红外光电传感器； 3．结合任务要求，完成系统设计和调试，鼓励功能扩展和创新； 4．根据设计的电路，用Altuim Designer等工具，画出完整的硬件电路图； 5．熟悉C51语言，用C51完成系统的软件编程； 三、课题的主要研究方案： 1）电源供电模块 为使模块稳定工作，须有可靠电源。我考虑了两种电源方案 方案一：采用独立的稳压电源。此方案的优点是稳定可靠，且有各种成熟电路可供选用；缺点是各模块都采用独立电源，会使系统复杂，且可能影响电路电平。 方案二：采用单片机控制模块提供电源。改方案的优点是系统简明扼要，节约成本；缺点是输出功率不高。 综上所述，我们选择第二种方案。 2
毕业设计 中图分类号： 基于单片机控制的电子时钟设计 专业名称：应用电子技术 学生姓名：王明宗 导师姓名：王春霞 职称：讲师 焦作大学机电工程学院 2012年 12 月
中图分类号：密级： UDC：单位代码： 基于单片机控制的电子时钟设计 Based on single-chip microcomputer control the design of the electronic clock 姓名王明宗学制3年 专业应用电子技术研究方向电子技术 导师王春霞职称讲师 论文提交日期2012.12.20 论文答辩日期2012.12.31 焦作大学机电工程学院
摘要 现代生活的人们越来越重视起了时间观念，可以说是时间和金钱划上了等号。对于那些对时间把握非常严格和准确的人或事来说，时间的不准确会带来非常大的麻烦，所以以数码管为显示器的时钟比指针式的时钟表现出了很大的优势。数码管显示的时间简单明了而且读数快、时间准确显示到秒。所以数字电子钟的精度、稳定度远远超过老式机械钟。而机械式的依赖于晶体震荡器，可能会导致误差。在这次设计中，我们采用LED数码管显示时、分、秒，以24小时计时方式，根据数码管动态显示原理来进行显示，以AT89S51芯片为核心，辅以必要的电路，设计了一个简易的电子时钟，它由4.5V直流电源供电，通过数码管能够准确显示时间，调整时间，并在数码管上显示相应的时间。 关键词：单片机 AT89S51 电子时钟
ABSTRACT Modern life people pay more and more attention to up the concept of time, can say time and money off the equal sign. For those who grasp of time is very strict and accurate person or thing, it is not accurate time will bring very big trouble, so to digital tube for display clock than pointer clock showed a lot of advantages. Digital tube display time simple and fast reading, time accurate display to seconds. So the digital clock accuracy, stability is far more than the old mechanical clock. And mechanical dependent on the crystal oscillators, may lead to error. In this design, we adopt LED digital tube display, points, SEC to 24 hours time way, according to the principle of dynamic display of digital tube to show that AT89S51 chip as the core, with the necessary circuit, design a simple electronic clock, it consists of 4.5 V dc power supply, through the digital tube can accurately display the time, adjusting time, and in the digital tube display the corresponding time. Key word:SCM AT89S51 electronic clock
电子式多功能电能表主要针对国内市场三相用电的工业用户。随着电力行业改革深入,工业三相用电对多功能电能表的需求大量增加。目前国内多功能表种类少、价格较高、功能不完善,往往仅是针对某些地区的特定要求开发,缺乏通用性,某些产品未能完全达到国标的要求。本文介绍的电子式多功能电能表正是为了适应这种市场需求而设计的。 这是一款智能型高科技电能计量产品,该表可以同时计量正/反向有功电能、正/反向无功电能、四象限无功电能,还具有多费率控制,负荷曲线记录,各相失压、过压、频率超限记录,数据LCD显示等多种功能。主站可以通过RS-485总线或手持红外抄表器对该电表进行查表、设表、抄表等操作。 软件代码全部采用C/C++语言编写,编码效率高,可维护性好,便于实现模块化设计,可根据用户的需求方便地对功能模块进行裁剪。而且代码经过优化,其生成的目标代码大小和执行效率已与汇编代码相差无几。该产品的技术指标全面符合GB/T 17215-1998 《1级和2级静止式交流有功电度表》、DL/T 614-1997《多功能电能表》和DL/T 645-1997《多功能电能表通信规约》的要求。多功能电能表的总体结构和硬件设计 多功能表总体结构 电子式多功能电能表硬件的核心MCU主控制器,它负责按键输入扫描、工作状态检测、计量数据的读入、计算和存储、电表参数的现场配置以及与外界的通信控制等。其主要功能单元包括MCU 主控制器单元、电量计量模块、红外和RS-485通信模块、校表模块、EEPROM存储阵列等;其他辅助模块主要有：时钟日历电路、工作异常报警电路、按键输入电路、复位和看门狗电路、开关电源模块和后备电池电路、大屏幕液晶显示模块和LED显示模块。多功能表总体结构框图如图1所示。 高性能主控制器单元 主控制器采用NEC公司8位单片机中的高档产品μP D78F0338。该款单片机为120脚QFP封装,单片集成有60kB Flash、一个异步通信串行口、40×4段LCD驱动器、高达10MHz的总线时钟和10路10位精度的ADC,并可通过简单的接口进行在系统编程,极大地方便在线调试和软件升级。并且支持高级语言,较好地满足了多功能表任务繁多、数据量庞大、算法较复杂的功能要求。 串口复用通信单元 通信电路模块主要包括TSOP1838红外接收头、红外发射二极管、载波电路、MAX487专用485收发电路、驱动/开关二极管和其他元件。