基于C8051F单片机的电力系统智能测控装置的设计

基于C8051F005的测控综合实验仪设计黄为【期刊名称】《《价值工程》》【年(卷),期】2019(038)026【总页数】3页(P138-140)【关键词】C8051F005; 综合实验仪; 自制装置【作者】黄为【作者单位】华中科技大学人工智能与自动化学院武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TP2730 引言仪器是一种信息获取工具，仪器仪表在工农业、国防、科技、教育等各行各业以及人们的日常生活中都得到了广泛的应用[1-4]。

随着微电子技术、计算机技术、通信技术等现代技术的发展，仪器得到了很大的发展，出现了种类繁多、功能各异的专用仪器，但自制仪器可以适应各院校异性化的教学需求并建立起合适的实验教学创新平台，提升本科教育质量，适应人才培养的时代要求，对培养学生的创新能力、解决实际问题的动手能力等方面有着极为重要的作用。

本文对测控综合实验仪从硬件和软件两方面给出了设计的具体思路和方法，最后通过一个实测例子检验了仪器的实用性。

该测控综合实验仪可用于电子、计算机、自动化及测控等相关专业的教学中。

1 实验仪硬件设计实验仪采用被广泛使用的混合信号ISP FLASH微控制器为核心进行硬件设计，其内部芯片C8051F005是完全集成的混合信号系统级MCU芯片，有一个真正的12位多通道ADC，一个可编程增益放大器、两个12位DAC、两个电压比较器、一个电压基准、一个具有32K字节FLASH存储器，有通过硬件实现的12C/SMBus、UART、SPI串行接口、一个具有5个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列（PCA），以及4个通用的16位定时器和4字节宽的通用数字I/O端口。

片内JTAG调试支持功能允许使用安装在最终应用系统上的产品MCU进行非侵入式的全速在线系统调试。

微控制器扩展的中断系统提供了21个中断源和多达7个的复位源。

CIP-51有标准的8051程序和数据地址配置。

它包活256字节的数据RAM，数据RAM的低128字节可用直接或间接两种寻址方式访问，前32个字节为4个通用工作寄存器区，后16字节即可按字节寻址又可按位寻址。

基于单片机C8051F的智能温控系统的设计与实现.txt“我羡慕内些老人羡慕他们手牵手一直走到最后。

━交话费的时候，才发现自己的话那么值钱。

·490·计算机测量与控制.2009.17(3)Computer Measurement & Control 控制技术中华测控网收稿日期:2008-07-27; 修回日期:2008-08-30。

基金项目:西北工业大学创新实验室资助项目(07031)作者简介:赵跃齐(1983-),在读研究生,主要从事计算机测控技术方向的研究。

马瑞卿(1963-),教授,博士,主要从事电机智能控制技术方向的研究。

文章编号:1671-4598(2009)03-0490-02 中图分类号:TP274·5文献标识码:A基于单片机C8051F的智能温控系统的设计与实现赵跃齐,马瑞卿,梁贵毅,曾重,梁波(西北工业大学自动化学院,陕西西安710072)摘要:随着自动化水平的不断提高,工业现场对温度的控制越来越高,设计了一种适用于现代工业现场的实时高精度温度监控系统;采用单片机C8051F020和PC机相结合,具有数据采集、数据显示、数据通信及数据存储等功能,通过RS485总线和上位机相连,上位机可以通过软件对系统进行设置和控制,系统同时通过液晶模块实时显示监测到的温度和万年历;试验证明,本系统具有一定的实时高精度性能,有着很强的推广价值。

关键词:单片机;智能温控;液晶模块;上位机Design and Realization of Intelligent Temperature Control SystemBased on C8051F MicrocontrollersZhao Yueqi, Ma Ruiqing, Liang Guiyi, Zeng Zhong, Liang Bo(Automation College, Northwestern Polytechnical University, Xi an 710072, China) Abstract:With the continuous improvement of automated level, the requirements for temperature control is more and more high in in-dustry scene. This article develops a temperature control system, which can suit to modern industry, use single chip computer C8051F020and personal computer together, have the functions of data acquisition, data display, data communication and data storage. implementedthrough RS485 connect to host conputer, the host computer can use software to control and setting the system , at the same time, the sys-tem can display the temperature and calendar by LCD module in time. The practical results has proved that this system has high precisionand worthy of using abroad.Key words:microcontrollers; intelligent temperature control; LCD module; host computer0 引言现代工业技术的自动化程度在不断提高。

基于C8051F350单片机的智能仪表设计与实现焦震;陈鹏;刘海山;樊茜;丁怀龙;杨帆【摘要】In order to satisfy the need of the instruments in industry field,we designed a new instrument,which treat the C8051F350 micro controller as the core control devices.The system can measure the analog signal from 1 V to 5 V,4 to 20 mA,RS232 and RS485 digitalsignal also can be measured,it realized "one instrument,many applications".OLED was adopted and the ability to adapt to the environment is better compared with LCD.It can stand the temperature from-40 to 85 degrees and it is consistent with the industry field.The hardware was simple,intuition,accurate,universal and so on.The practical application shows that the instrument works stable,display accurate and reach the purpose of designer.%为满足工业现场对仪器仪表的需求,提出了一种以C8051F350单片机为核心控制器件的智能仪表设计方案,该仪表系统可以测量传感器输出的1～5 V、4～20 mA的标准模拟信号以及RS232和RS485数字信号,实现“一表多用”;仪表采用OLED显示屏,相比于液晶屏环境适应性更强,可耐受的温度区间达到-40～85摄氏度,仪表的工作温度范围更大,符合工业现场的应用要求;该系统设计简单、显示直观、准确、通用性强,实际应用表明,该仪表工作稳定、显示精度较高,达到了设计要求.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2018(026)008【总页数】5页(P173-177)【关键词】单片机;OLED显示屏;模拟信号;数字信号【作者】焦震;陈鹏;刘海山;樊茜;丁怀龙;杨帆【作者单位】北京精密机电控制设备研究所北京 100076;北京精密机电控制设备研究所北京 100076;北京精密机电控制设备研究所北京 100076;北京精密机电控制设备研究所北京 100076;北京精密机电控制设备研究所北京 100076;北京精密机电控制设备研究所北京 100076【正文语种】中文【中图分类】TN702传感器按输出信号的性质可以分为数字型传感器和模拟型传感器，与此对应，仪表的输入信号也有数字信号和模拟信号两种类型；传统的模拟式仪表其原理和制造工艺已经非常成熟，它能够直观的反映被测量的结果和变化过程，但其显示精度完全取决于仪表内部各功能部件的精密性和稳定性水平，精度较低，功能也比较简单；数字仪表是电子技术、计算机技术与精密测量技术相结合的产物，相比于传统的模拟仪表，它响应速度更快、精确度更高，而且更便于与计算机之间的数据交互；智能仪表是在数字式仪表的基础上发展起来的[2-4]，方案中的智能仪表内嵌C8051F350单片机，使其具有更强的数据存储、运算和逻辑判断能力。

本文提出了基于C8051F 单片机的电力系统智能测控装置的设计，该智能装置集电力系统测量、控制、保护、通讯功能于一体，将监控和保护有机的结合起来，充分的利用了硬件资源又保证了继电保护的完整性和独立性。

这种集成度高、功能强大的智能测控装置对于推动电力系统自动化有着重大的意义。

1系统结构设计电力自动化系统对测控装置的实时性和精确度要求很高，所以测控装置一般采用“MCU＋DSP ”或“DSP＋DSP ”的双CPU 结构。

考虑到测控装置在实际工作中的运算量不是特别的大，而且需要用到高集成的单片机外围接口资源，本系统采用高性能单片机C8051F020（MCU ）＋电能计量芯片ATT7022（DSP ）相结合的方案。

电能计量芯片主要完成电力系统的电压、电流、功率、频率、电能等参数的精确测量。

C8051F020单片机主要实现设备的保护、人机接口和通信的功能。

系统的结构框图如图1所示。

图1系统结构框图现场的三相电压电流信号，由两级电压电流互感器进行降幅，再经电量处理模块的处理以满足A ／D 环节所允许的输入范围。

由于系统的测量精度与保护精度的要求不同，测量精度需要达到0．2％，而保护精度只要求3％。

因此在设计时测量和保护分别采用不同的模数转换器进行转换。

电能计量芯片ATT7022内部集成的六路16位的A ／D 转换器和24位DSP ，A ／D 转化精度高，数据处理。

单片机C8051F020实时读取电能计量芯片ATT7022测量的结果以及开关量输入模块的状态信息，由CAN 总线或RS485总线通信模块发送给控制中心或其它智能设备，并将精确测量的各参数由液晶显示模块显示出来。

C8051F020内部含有八路12位A ／D 转换器，对其输入的采样信号进行转化，并将转换后的数据进行处理，与设定的参考值比较计算和分析，如发现被保护的设备发生故障或出现异常，应及时发出保护命令，通过开关量输出模块输出，完成相应设备的保护动作。

基于C8051F020单片机的实时测控装置设计
摘要：为了实现某型电子装备研制中对于时序控制和多路数据采集的实时性要求，设计了一种基于C8051F020单片机的实时测控装置。

采用多单片机系统实现了多路模数混合信号的实时采集，完成复杂的时序控制，准确地输出各种控制信号。

将采集的数据进行综合分析计算，利用硬件逻辑判决电路对单片机的计算结果和传感器的参考信号进行优先级判断，最终输出系统所需的触发信号。

该装置采用多个单片机和功能模块，构建了多数入多输出的数据采集和控制系统，利用RS 485协议实现多机串行通信，完成了系统预定功能。

 关键词：C8051F020;测控装置;数据采集;时序控制
 0 引言
 C8051Fxxx单片机是美国Silabs公司推出的完全集成的混合信号系统级芯片，具有与8051指令集完全兼容的CIP-51内核。

在项目研制中采用
C8051F020单片机，对于熟悉掌握51单片机的技术人员来说，在硬件设计及软件编程上大大提高了研制效率和装备可维护性。

测控装置是某型电子装备的实时控制装置，是整个系统最重要的组成部分之一，是系统运行过程中的指挥控制中心。

该装置通过构建多单片机系统，实现了复杂时序的实时控制以及多路数据采集，可以提供系统正常工作所需的多路输出控制信号;通过硬件设计和软件编程实现了单片机与单片机、单片机与上位机之间的实时通信，各子系统之间的效据交换和复杂逻辑关系的处理，系统在规定时间可靠输出多路控制信号等功能。

 1 测控装置的硬件设计
 1.1 总体设计。

基于C8051F单片机的智能电导率分析仪的研制张媛媛;罗益民;邵铃【摘要】介绍了基于C8051F021单片机电导率表的测量原理、硬件结构、软件设计和通讯方式.仪表采用脉宽可调的双极性脉冲电压作为电导率测量的激励源,消除了介极化现象,减小了电容效应带来的误差.此方法可以提高测量精度,简化硬件电路的设计.软件设计部分对测量数据进行直线拟合,完成了数据的软件补偿,提高了测量精度.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】3页(P33-35)【关键词】电导率;C8051F021;脉宽可调的双极性脉冲电压;最小二乘原理【作者】张媛媛;罗益民;邵铃【作者单位】南京工业大学自动化与电气工程学院,江苏南京211816;南京工业大学自动化与电气工程学院,江苏南京211816;南京工业大学自动化与电气工程学院,江苏南京211816【正文语种】中文【中图分类】TP216电解质溶液的导电能力可以用电导和电导率来表示(电导和电阻为倒数关系)。

其公式如下：式中：G为溶液的电导，S；K为电导池常数，m-1，K是两电极间的距离L与导体的有效横截面积A的比值；σ为电导率，S·m-1。

影响水溶液电导率测量的因素有：温度、极化效应和电容效应。

通过提高激励源频率及采用交流激励源等方法，可以近似认为消除极化效应的影响。

而电容效应研究如下：通过分析并进行简化得到电导池的等效电路，如图1(a)所示。

CX为极化效应产生的电容，CP为连接电缆的分布电容和极间电容，RX为介质电阻，通常情况下CX(μF级)≥CP(pF级) [1]。

在高电导率(低阻)溶液测量时，CX影响明显，提高测量频率可减小误差。

在低电导率(高阻)溶液测量时，CP为误差的主要原因，测量频率高反而增大误差。

因此，为了降低测量误差，应根据情况选择合适的激励源频率。

在测量高阻溶液时，可以简化电路模型，如图1(b)所示。

通过上述分析，本文提出了新的测量方法：设计激励源为双极性脉冲电压，其频率可调。

在电力系统故障中，输电线故障约占电力故障的90%，而瞬时性故障高达90%。

所谓瞬时性故障，一般是由外部自然环境引起的线路短路，使得断路器断开，此时线路的绝缘性能恢复从而使这些短路情况通过线路重合闸解决。

因此自动重合闸系统（ARC ）可以提高用电系统的分断和过流能力，保证对用户的供电连续性和供电质量。

如果线路发生永久性故障，自动重合闸装置发出重合闸的动作后故障并没有得到彻底的解决。

出于继电保护断路器会再次断开，一般来说，重合闸时间越快效果越好，最短间隔时间为0.15～0.5秒，这时应在查明故障原因并排除故障后继续送电。

基于此，本研究设计了以C8051F120单片机为核心的自动重合闸系统，该系统利用了C8051F120硬件设计的高效性、便利性，仅由电源模块、键盘/显示模块、控制断路器模块、信息存储模块等构成。

在设计过程中，系统的实时性、安全性、稳定性和可移植性成为设计该系统首要考虑的问题。

通过反复试验，证明了本系统具有适应性强、开放性好、功耗低、传输实时和稳定等一系列优点。

1总体设计该测试系统结构图如图1所示，电源部分需给系统供5V 和3.3V 电源。

系统在上电之后主控制器先从外部存储器中读取参数，再检测总回路开关状态和手动操作回路状态。

如果断路器发生跳闸现象，当合闸的次数小于允许重合闸次数设定值时，单片机向断路器发出重合闸信号；当合闸的次数是否大于允许重合闸次数设定值时，可视为永久性故障。

液晶显示模块实时显示当前系统的状态。

2系统硬件设计系统硬件主要由电源电路、信息存储电路、键盘电路与液晶显示电路、继电器控制电路等组成。

电源电路设计以LM2576和AMS1117为核心，为系统提供5V 和3.3V 电源；信息存储电路设计以AT24C512为核心，用来存储系统设定参数，如重合闸次数、延时时间和闭锁时间等；键盘电路主要功能是菜单的选择和参数的输入；液晶显示电路用于显示当前系统的状态。

2.1电源电路设计本系统供电电源有3.3V 和5V 两种，其中3.3V 电源是以AMS1117为核心设计的，5V 电源收稿日期：2017—11—26作者简介：张毅（1983—），男，山西长治人，硕士，讲师，主要从事信号与信息处理方向研究。

基于C8051F单片机的微机继电保护实验装置的研制吴洋1，李刚1，温渤婴11中国农业大学电气工程及其自动化系，北京(100083)E-mail：starwybasketball@摘要：提出了以C8051F020为核心处理器的微机保护实验装置的设计方案,并针对装置的原理框图,对装置的主要硬件构成部分进行了具体介绍。

采用了简单灵活的JTAG口作为调试接口,并专门设计了易于拆卸的整机结构,便于实验者对微机保护实验装置及过程的全面了解。

关键词：微机继电保护，实验装置，硬件1．引言微机继电保护硬件的通用性和软件的可重构性，使得在通用的硬件平台上可以实现多种性能更加完善、功能更加复杂的继电保护原理[1]。

一套微机保护往往采用了多种保护原理。

微机保护还可以方便地实现一些常规保护难以实现的功能。

在电力系统继电保护人才培养方面，高校中的电力系统继电保护实验室所开出的电磁型、整流型、晶体管型各种原理的继电保护实验，对于培养学生的实际操作能力、继电保护原理的理解和掌握发挥了重要作用，但与当前继电保护的应用现状和人才的培养要求存在一定的差距。

开发一种既借鉴常规继电器形象直观的优点又能适应当今继电保护最新技术发展现状的实验教学装置成为一个迫切问题。

正是在这样的背景下研制开发了这套实验装置,本装置在系统设计上突破了传统的一套保护装置实现一种保护功能的局限,实现了多种保护功能集于一套实验装置中,实验者可分别选择电流保护、电压保护、距离保护、变压器保护、高频保护和综合重合闸[2]等多种不同的保护程序,或自行设计保护算法、编制程序,通过上位机下载到实验装置,从而完成相应的保护功能实验。

2．微机保护实验装置的设计2.1 系统总体结构及特征通过对实际微机继电保护装置及其原理的分析，结合电力系统继电保护原理和微机继电保护教学实验的要求和内容，确定了实验装置硬件的总体设计方案，实验所需要的故障电压电流信号来自继电保护测试仪或物理实验系统，信号进入交流变换插件进行幅值变换后，由继电保护实验装置进行处理。

基于C8051F单片机智能控制仪表的设计
刘丹;孙自强
【期刊名称】《中国仪器仪表》
【年(卷),期】2004(000)007
【摘要】C8051F系列单片机是完全集成的混合信号系统级芯片(SOC),它在一个芯片内构成了一个数据采集或控制系统所需要的几乎所有模拟和数字外设及其它功能部件.本文介绍了基于C8051F020单片机的智能控制仪表的硬件和软件设计.【总页数】4页(P40-43)
【作者】刘丹;孙自强
【作者单位】华东理工大学自动化研究所,上海,200237;华东理工大学自动化研究所,上海,200237
【正文语种】中文
【中图分类】TH7
【相关文献】
1.基于高速微控制器C8051F330单片机的智能安防系统设计与实现 [J], 郭广明;李力;罗健立
2.基于C8051F350单片机的智能仪表设计与实现 [J], 焦震;陈鹏;刘海山;樊茜;丁怀龙;杨帆
3.基于单片机C8051F的温湿度智能控制系统设计 [J], 邓高伟
4.基于C8051F120单片机的电力设备运行环境智能控制系统的设计 [J], 周劲松;
张超;郝结东
5.基于C8051F120单片机控制的大棚智能温度控制系统的设计 [J], 李威
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基于C8051F的直流电动机控制系统设计张秀国【摘要】通过对直流电动机复杂控制系统的深入剖析，设计出以新型单片机为主体的直流电动机反馈控制系统。

以单片机作为系统的控制核心，将模糊PID作为系统的主要控制思想，使直流电动机的输出调压范围在250~440 V。

设计中主要运用了单片机的优势，使电机控制系统的工作稳定性得到较大提升，因此具有非常重要的现实意义。

%A MCU⁃based new feedback control system for DC motors was designed by the in⁃depth analysis of the complex control system for DC motors. In this paper,the MCU is taken as the control core of the system and fuzzy PID as the main con⁃trol thought. Both of them make the output regulation range of DC motors to be within 250~400 V. Since the SCM superiority is employed in the design,the working stability of the motor control system is greatly improved. Therefore,it has very important practical significance.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2013(000)009【总页数】3页(P133-135)【关键词】电动机控制;触发电路;C8051F021;模糊PID【作者】张秀国【作者单位】珠海城市职业技术学院，广东珠海 519090【正文语种】中文【中图分类】TN911.7-340 引言当今社会，电动机已被应用在各种领域中，小到日常使用的各类家用电器、办公用的各种打印机等，大到工农业生产所使用的机器，甚至是军事国防都离不开电动机。

基于C8051F020单片机的实时测控装置设计江贤志;左传友;刘华章【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2013(036)002【摘要】In order to achieve the real-time requirements of certain type electronic equipment developed for time sequence control and multi-channel data acquisition, a real-time test and control device based onC8051F020 MCU was designed. Multi-MCU system is used to achieve real-time acquisition of multiple analog and digital mixed signals, complete complex time se-quence control, and output various control signals accurately. The collected data is analyzed and calculated comprehensively. The hardware logic judging circuit is adopted to determine the priority of the calculation results from MCU and reference signals from sensor, and then the trigger signal needed by the system is output. The multi-MCU and functional modules are used in the device to build a data acquisition and control system with MIMO, achieve multi-computer serial communication by RS 485 proto-col , and complete the intended functions of the system.%为了实现某型电子装备研制中对于时序控制和多路数据采集的实时性要求,设计了一种基于C8051F020单片机的实时测控装置.采用多单片机系统实现了多路模数混合信号的实时采集,完成复杂的时序控制,准确地输出各种控制信号.将采集的数据进行综合分析计算,利用硬件逻辑判决电路对单片机的计算结果和传感器的参考信号进行优先级判断,最终输出系统所需的触发信号.该装置采用多个单片机和功能模块,构建了多数入多输出的数据采集和控制系统,利用RS 485协议实现多机串行通信,完成了系统预定功能.【总页数】3页(P132-134)【作者】江贤志;左传友;刘华章【作者单位】中国人民解放军91515部队,海南三亚572016;海军装备军械保障部,北京 100841;海军航空工程学院七系,山东烟台264001【正文语种】中文【中图分类】TN368-34【相关文献】1.单片机构成的环境温湿度实时测控装置设计 [J], 唐述宏2.基于C8051F020单片机设计的农电网电力设备防盗报警系统 [J], 刘阳京3.基于C8051F020单片机的数控直流电源设计 [J], 王越4.基于PIC16C73单片机的环境温湿度实时测控装置 [J], 夏润海5.基于C8051F020单片机的双接口OLED控制器设计与实现 [J], WU Chunfeng;WANG Yongwei;WANG Zhiqian;LIU Shaojin;LIU Yusheng因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于C8051F121在智能车辆检测器中的设计与应用
1 引言
随着我国交通基础设施建设加速发展的势头，交通量在快速增长，随之而来的便是道路拥堵、大气污染.以及交通事故带来的危害。

为缓解道路拥堵、改善出行条件、提高道路安全性.智能交通控制系统作为一种非现场执法手段. 可对闯红灯、超速、逆行、违章变道行驶、压黄线等多种违法现象起到迅速的监控、抓拍、远程传输.为迅速的获取违章证据及时处理交通违章，提供行之有效的监测手段.为减少和避免交通事故的发生起到积极作用。

因此.在文章中所开发的车辆检测器.其作用是为智能交通控制系统提供足够的信息以便于最优的控制。

从智能交通控制系统的应用形式上可以看出智能车辆检测器是交通信息采集的一个重要组成部分。

2 车辆检测器
车辆检测器是高速公路和城市交通道路监控系统中不可缺少的组成部分. 主要是通过数据采集和设备监视等方式.向监控系统中的信息处理和信息发布单元提供各种交通参数.作为监控中心分析、判断、发出信息和提出控制方案的主要依据。

因此，车辆柃测器及其检测技术水平的高低直接影响到公路交通监控系统的整体运行管理水平。

目前我们在现场应用的环形线圈车辆检测器.是一种基于电磁感应原理的车辆检测器.它的传感器是一个埋在路面下.通有一定丁作电流的环形线圈(一般为2 米x l 米)。

当车辆通过环形地埋线圈或停在环形地埋线圈上时.车辆自身铁质切割磁通线，引起线阁同路电感壁的变化.榆测器通过检测该电感变化量就可以检测出车辆的存在.检测这个电感变化量一般来说有两种方式：一种是利用相位锁存器和相位比较器，对相位的变化进行检测.另一种方式则是利用由环形地。

基于C8051F系列单片机的低功耗设计摘要着重介绍C805lF系列单片机功耗的计算方法及系统低功耗设计的策略．内容包括有关的内部和外部振荡器、CPU的电源管理模式、系统的时钟频率．工作电压对系统功耗的影响．以及如何合理地配置它们来降低功耗。

最后，给出有关数据采集系统的设计实例。

关建词C8051F单片机低功耗电源管理引言在控制终端系统设计中，当系统要求整体功耗偏低时，C8051F系列单片机是一个最佳的选择。

它们拥有灵活的时钟硬件，使系统能够方便地在高效运作模式与低功耗模式问进行转换，智能的电源管理模式能够在正常工作及待机状态自由切换，从而降低整个系统的能量损耗；当工作频率低于10kHz时，时钟丢失检测器(MCD)能够引发系统产生复位，确保系统工作的安全可靠。

1 C8051F各部分组件的功耗当一个系统对功耗要求严格时，可以在硬件电路建立前首先粗略计算一下整个系统所需的功耗。

由于C8051F系列单片机为数模混合SOC系统，能够实现整个设计的大部分功能，因此整个设计系统的功耗将主要集中在C805IF系列单片机的能量消耗上。

整个单片机系统的功耗应该由4部分组成：振荡器功耗、数字设备功耗、模拟外设功耗及I／O端口功耗。

振荡器功耗包括内部振荡器的功耗以及外部振荡器功耗。

数字设备能量消耗主要由CPU的工作模式、工作电压及系统时钟频率决定。

温度与数字外围设备对数字设备的功耗影响很小。

模拟外围设备功耗主要包含ADC、电压基准VREF、温度传感器、偏压发生器及内部振荡器。

比较器也有少量的能量损耗。

1.1 振荡器功耗分析外部振荡器具有很高的可配置性，为系统设计者提供了多种选择。

时基信号可以从外部CMOS电平时钟源、晶振或陶瓷谐振器、RC组合电路或外部电容获得，每一种方法都有各自的优势。

由于振荡器可以灵巧地在各种方式中转换，因此可以通过改变振荡器来降低功耗。

对外部振荡器来说，外部CMOS时钟、电容和RC网络都能够提供较低的振荡频率。

基于C8051F单片机的火灾智能报警控制系统的设计一、本文概述本文旨在探讨基于C8051F单片机的火灾智能报警控制系统的设计。

随着科技的快速发展和人们生活水平的提高，火灾安全问题越来越受到人们的关注。

传统的火灾报警系统虽然在一定程度上能够起到预警作用，但存在误报率高、反应速度慢等问题，无法满足现代社会的需求。

因此，设计一种基于C8051F单片机的火灾智能报警控制系统，以提高火灾预警的准确性和反应速度，具有重要的现实意义和应用价值。

C8051F单片机作为一种高性能、低功耗的嵌入式微控制器，具有强大的数据处理能力和丰富的外设接口，适合用于火灾智能报警控制系统的核心控制器。

本文将详细介绍基于C8051F单片机的火灾智能报警控制系统的硬件设计、软件编程、系统测试等方面的内容，并通过实验验证该系统的可行性和有效性。

本文的研究不仅有助于提升火灾报警系统的智能化水平，同时也为其他领域的安全监控系统设计提供了有益的参考和借鉴。

通过本文的研究，希望能够为火灾安全防范工作提供更加可靠、高效的技术支持，为保障人们的生命财产安全做出积极贡献。

二、C8051F单片机概述C8051F单片机是Silicon Laboratories（硅实验室）推出的一款高性能、低功耗的8位微控制器。

该单片机集成了众多先进的特性和功能，使其在嵌入式系统、智能控制、工业自动化等领域得到了广泛的应用。

C8051F单片机采用CIP-51微控制器内核，具有与8051系列单片机兼容的指令集，这使得开发者能够轻松地将现有的8051代码迁移到C8051F平台上。

C8051F单片机还具备更高的性能和更低的功耗，使得其在满足性能需求的同时，也更加注重节能和环保。

在硬件资源方面，C8051F单片机提供了丰富的外设接口和内置功能。

它支持多种通信协议，如UART、SPI、I2C等，方便与其他设备进行数据交换和通信。

C8051F单片机还内置了模拟数字转换器（ADC）、比较器、定时器/计数器等模块，使得开发者能够轻松实现各种复杂的控制任务。

筑龙网 W W W .Z H U L O N G .C O M 选题任务是基于C8051F021单片机的测控终端设计。

该测控部件用于火炮自动操瞄系统实验平台，负责向伺服系统发出位置或转速等控制指 令，实现闭环和开环控制。

本文阐述了该测控终端的软硬件设计及调试过程。

内容共五章，详细介绍了串行通信接口、模拟量输入与输出接口、人机接口和电源管理等几个模块的硬件电路设计及软件设计，经调试基本达到了预期设计要求。

第一章介绍了本设计的总体任务。

分别提出了硬件设计和软件设计的主要内容，及本人所作的工作。

第二章是本设计所用单片机C8051F021的简介及其外围电路的设计。

第三章主要介绍了本测控终端的硬件设计。

第四章主要介绍了本系统的PCB 设计。

第五章主要介绍了本系统的软件设计及调试。

关键词：C8051F021，数字交叉开关，串行通信接口， 数模转换器（DAC），模数转换器（ADC），印制电路板（PCB）筑龙网 W W W .Z H U L O N G .C O M The assignment of this research is to design an instrument for measuring and controlling which is used in the experiment system of artillery auto operating and aiming.It sends out command to the servo system for controling in the process debugging the experiment system.This thesis is about the design and implement of the method of analog input and output channel and the circuits of communicating interface based on SCM C8051F021.It contains five chapters, introduces the programme and the circuits of serial communication interface, analog input and output interface and the measuring of the pulse widthmodulated signals in detail.The design mostly achieves the purpose expected. In the first chapter, the total function that this task will achieve is given,including the hardware system,the program language and the debugging tool.Besides,it also involves the task that the writer has done.In the second chapter,it mainly introduces the characteristic and configuration of SCM C8051F021. In the third chapter,it introduces the hardware design of the whole system. In the fourth chapter,it stresses on the the design of PCB. The fifth chapter emphasizes on the system debug.Key Words : C8051F021, Digital Cross Switch，Serial Communication interface, Digital Analogy Converter(DAC), Analog Digital Converter(ADC), Printed Circuit Board （PCB）筑龙网 W W W .Z H U L O N G .C OM 目录第一章 设计概述 (1)1.1选题的研究内容 (1)1.2系统结构 (2)1.3硬件设计概述 (3)1.4软件设计概述 (4)1.4.1 软件设计主要内容 (4)1.4.2 软件开发工具简介 (4)1.5本人所做的工作 (5)第二章 C8051F021概述及其外围电路设计 (6)2.1 C8051F021的增强功能及引脚定义........................（6） 2.2 I/O 端口初始化 (8)2.2.1 I/O 端口功能简介 (8)2.2.2 I/O 端口初始化的实现 (9)2.3 单片机相关外围电路设计 (15)2.3.1 单片机复位电路................................................ （15） 2.3.2 JTAG 接口电路................................................... （15） 2.3.3 外部时钟电路 (16)2.3.4 内外部基准切换电路 (16)第三章 测控终端硬件设计..........................................（17） 3.1 串口电平转换电路的设计....................................... （17） 3.1.1 RS－232串行通信简介 (17)3.2.2 串口电平转换电路的实现 (18)3.2 液晶显示接口电路的设计 (20)3.3 键盘接口电路的设计 (22)3.4 模拟输入调理电路的设计 (23)3.4.1 C8051F021片内的ADC 简介 (23)3.4.2 ADC 输入调理电路的设计 (24)3.5 模拟输出接口的设计 (25)3.5.1 C8051F021的片内DAC (26)筑龙网 W W W .Z H U L O N G .C OM 3.5.2 DAC 输出电压调理电路的设计 (27)3.6 电源管理部分的设计 (28)3.6.1 电源管理系统概述 (28)3.6.2 电源转换芯片简介及其应用 (29)3.6.3 电源管理部分设计总结 (33)第四章 印制电路板（PCB）的设计 (34)4.1 PCB 的设计步骤 (34)4.2 系统原理图的准备 (35)4.2.1 元件封装 (35)4.2.2 原理图的抗干扰设计要点 (38)4.2.3 网络表的生成及检错......................................................（38） 4.3 绘制PCB 图 (39)4.3.1 布局 (39)4.3.2 布线 (39)4.4 PCB 设计总结 (41)第五章 系统软件设计及调试....................................... （43） 5.1 电路板基本测试...................................................... （43） 5.1.1 电源转换电路测试 (43)5.1.2 ADC 输入调理电路和DAC 输出调理电路的测试 (44)5.2 液晶模块驱动程序的设计及调试................................. （44） 5.2.1液晶模块状态初始化子函数dispini()........................... （45） 5.2.2向液晶模块写数据子函数senddata(uchar *x,h,k) (48)5.3 键盘输入并显示程序的设计及调试 (50)5.3.1 键的识别 (50)5.3.2 键的处理…………………………………………………… (51) 结束语……………………………………………………………… （52） 致谢………………………………………………………………… （53） 附录一、二参考文献 (57)筑龙网 W W W .Z H U L O N G .C O M 目录第一章 设计概述 (3)1.1选题的研究内容 (3)1.2系统结构 31.3硬件设计概述 (4)1.4 软件设计概述 (6)1.4.1 软件设计主要内容 (6)1.4.2 软件开发工具简介 (6)1.5 本人所作的工作 (7)第二章 C8051F021概述及其外围电路设计 (7)2.1 C8051F021的增强功能及引脚定义 (8)2.2 I/O 端口初始化 (10)2.2.1 I/O 端口功能简介.......................................10 2.2.2 I/O 端口初始化的实现...................................11 2.3 单片机相关外围电路设计.. (16)2.3.1 单片机复位电路 (16)2.3.2 JTAG 接口电路 (17)2.3.3 外部时钟电路...........................................17 2.3.4 内外部基准切换电路 (17)第三章 测控终端硬件设计 (18)3.1 串口电平转换电路的设计 (18)3.1.1 RS－232串行通信简介.....................................18 3.1.2 串口电平转换电路的实现. (20)3.2 液晶显示接口电路的设计 (21)3.3 键盘接口电路的设计 (24)3.4 模拟输入调理电路的设计 (24)3.4.1 C8051F021片内的ADC 简介 (24)3.4.2 ADC 输入调理电路的设计 (25)3.5 模拟输出接口的设计 (27)筑龙网 W W W .Z H U L O N G .C O M 3.5.1 C8051F021的片内DAC (27)3.5.2 DAC 输出电压调理电路的设计 (28)3.6 电源管理部分的设计 (29)3.6.1 电源管理系统概述 (30)3.6.2 电源转换芯片简介及其应用 (31)3.6.3 电源管理部分设计总结 (34)第四章 印制电路板（PCB）的设计 (35)4.1 PCB 的设计步骤 (35)4.2 系统原理图的准备 (36)4.2.1 元件封装 (37)4.2.2 原理图的抗干扰设计要点 (40)4.2.3 网络表的生成及检错 (40)4.3 绘制PCB 图 41 4.3.1 布局....................................................41 4.3.2 布线. (41)4.4 PCB 设计总结 (43)第五章 系统软件设计及调试 (44)5.1 电路板基本测试................................................44 5.1.1 电源转换电路测试. (44)5.1.2 ADC 输入调理电路和DAC 输出调理电路的测试 (45)5.2 液晶模块驱动程序的设计及调试 (46)5.2.1液晶模块状态初始化子函数dispini().......................47 5.2.2向液晶模块写数据子函数senddata(uchar *x,h,k). (49)5.3 键盘输入并显示程序的设计及调试 (52)5.3.1 键的识别 (52)5.3.2 键的处理 (52)龙网 .Z H U C O M第一章 设计概述本课题的任务是设计一台用于火炮自动操瞄系统实验平台的测控部件。