1、摘 要電力操作電源監控是電力系統的重要設備，其性能和質量直接關系到電網的穩定運行和設備安全。隨著計算機技術的高速發展，能否有效地對電力操作電源中的電壓模塊及電池的溫度進行監視對電力網的綜合效率和可靠性，滿足電站自動化的需求，具有非常重要作用。本設計就電力操作電源的直流電流、直流電壓、電池溫度和三相交流電壓進行了處理并通過單片機采集，最終實現當采集的數據出現問題時，單片機提示報警并有益于更好的監控。硬件部分主要at89c51作為集中監控器，采用ad0809對電壓進行采集并檢測，采用18b20溫度傳感器測電池溫度，通過lm4229lcd240128液晶顯示，當溫度及各路電壓出現異常情況時，聲光電路

2、報警，并在液晶相應位置了出現提示，通過編程實現對整個系統的控制。關鍵詞：電力操作電源 ad0809 lcd240128液晶abstractoperation of the power supply monitoring is an important equipment of power system, its performance and quality directly related to the stable operation of power network and equipment safety. with the rapid development of computer

3、technology, the effectiveness of the electric operating power supply voltage module and battery temperature monitoring on power network comprehensive efficiency and reliability, to meet the demand of power station automation, has a very important role.the design of power supply operation of the dc c

4、urrent, dc voltage, battery temperature and three-phase ac voltage is processed through the scm acquisition, final implementation when collecting data when problems arise, mcu alarm and is beneficial to the better monitoring.the hardware part of the main at89c51 as centralized monitor, using ad0809v

5、oltage acquisition and detection,18b20 temperature sensor with sensing battery temperature, through the lm4229lcd240128liquid crystal display, when the temperature and various voltage abnormality, an acousto-optic alarm circuit, and liquid crystal corresponding position prompted, programmed to reali

6、ze the control of the entire system.keywords: operation of the power supply monitoring; ad0809; lm4229lcd240128目 錄摘要iabstractii1緒論11.1單片機的應用1 1.2電力操作電源監控系統的意義4 2設計方案論證5 2.1功能要求52.2方案確定52.2.1單片機芯片的選擇方案與論證52.2.2顯示模塊選擇方案和論證52.2.3整流電路選擇方案和論證62.2.4溫度傳感器選擇方案和論證7 2.3電路設計最終方案確定73主控制器和外圍器件7 3.1 單片機stc90c51介紹

7、8 3.2 溫度傳感器ds18b20介紹9 3.3 ad0809介紹11 3.3.1 ad0809的邏輯結構11 3.3.2 ad0809的工作原理113.3.3 ad0809應用說明13 3.4 液晶lm422913 3.4.1 lm4229各管腳功能13 3.4.2 lm4229的時序143.5 “銀天使”s2電源變壓器介紹15 3.5.1 s2電源變壓器的特點15 3.5.2 s2電源變壓器的額定電壓153.5.3 s2系列標準產品的外形圖、安裝尺寸及詳細技術參數164系統硬件設計19 4.1 電路設計框圖19 4.2 系統概述194.3 protel99se194.3.1 電路工程設計

8、部分204.3.1 電路仿真與pld部分204.3.1 protel99se的功能特性204.3.1 protel編輯頁面20 4.3 模塊電路21 4.3.1 電源設計21 4.3.2 復位電路21 4.3.3 晶振電路224.3.4 直流電壓電路234.3.5 直流電流電路234.3.6 三相電壓采集電路244.3.7 ad0809采集電路254.3.8 液晶顯示電路264.3.1 聲光報警電路26 5系統軟件設計28 5.1 主程序流程圖285.2 編程軟件介紹296硬件焊接及軟件調試30 6.1 硬件布局及電路焊接30 6.2 通電前測試31 6.3 通電后測試317結論32致謝33參

9、考文獻35附錄1硬件電路圖36附錄2主程序源代碼371 緒論電力操作電源(220v、110 v)系統在現代動力系統中占有重要的地位，主要用于發電廠、變電站中，作為直流機構(分、合閘)、繼電保護、信號、自動控制、事故照明、儀器儀表以及應急事故負荷等的重要電源。其性能和質量直接關系到電網的穩定運行和設備安全。隨著功率半導體技術、計算機控制技術和超大規模集成電路生產工藝的飛速發展，80年代末高頻開關電源開始進入了實用期，到90年代逐漸成熟。高頻開關電源具有穩壓、穩流精度高，體積小，重量輕、效率高，輸出及諧波失真小、自動化程度高等優點，自90年代開始一些西方國家新建的發電廠和變電站已逐步采用高頻開關直

10、流電源，蓄電池已都采用閥控式密封鉛酸蓄電池。國內電力系統使用的電力操作電源大部分還是采用相控電源，相控電源紋波、高次諧波干擾大，效率較低及體積龐大，監控系統不完善，難以實現電池充放電智能管理。為了提高我國電力網的綜合效率和可靠性，目前，我國電力操作電源的發展正以高頻開關變換技術為基礎，其趨勢可概括為高頻化、高效率、大功率、無污染和模塊化。在管理方式上，結合計算機技術、總線技術的發展，形成多級計算機網絡集中監控管理系統。對大容量的電力操作電源系統，采用多電源充電模塊并聯運行的模塊化結構方式，更好地提高系統的可靠性和可維護性。電力操作電源監控系統的主要任務是：對系統中各功能單元和蓄電池進行長期自動

11、監測，獲取系統中的各種運行參數和狀態。根據測量數據及運行情況實時進行處理。并以此為依據進行控制，實現電力操作電源系統的全自動精確管理，提高電力操作電源系統的可靠性，保證其工作的連續性安全性和高可靠性。工作人員只需在監控控制室就可了解到現場工作狀況，實現變電站無人值守。1.1 單片機的應用在日新月異的21世紀里，家用電子產品得到了迅速發展。許多家電設備都趨于人性化、智能化，這些電器設備大部分都含有cpu控制器或者是單片機。單片機以其高可靠性、高性價比、低電壓、低功耗等一系列優點，近幾年得到迅猛發展和大范圍推廣，廣泛應用于工業控制系統、通訊設備、日常消費類產品和玩具等。并且已經深入到工業生產的各個

12、環節以及人民生活的各個方面，如車間流水線控制、自動化系統等、智能型家用電器（冰箱、空調、彩電）等。用單片機來控制的小型家電產品具有便攜實用，操作簡單的特點。 單片機的應用有利于產品的小型化、多功能化和智能化，有助于提高勞動效率，減輕勞動強度，提高產品質量，改善勞動環境，減少能源和材料消耗，保證安全等。 但是，單片機應用的意義絕不僅限于它的廣闊范圍以及所帶來的經濟效益上，更重要的意義還在于：單片機的應用正從根本上改變著傳統的控制系統設計思想和設計方法。從前必須有模擬電路或數字電路實現的大部分功能，現在已能使用單片機通過軟件（編程序）方法實現了。這種以軟件取代硬件并提高系統性能的控制系統“軟化”技

13、術，稱之為微控制技術。微控制技術是一種全新的概念，是對傳統控制技術的一次革命。隨著單片機應用的推廣普及，微控制技術必將不斷發展、日益完善和更加充實。單片機的廣泛發展逐漸滲透到我們生活的各個領域，給我的學習、工作、生活都帶來了很大的便利，單片機的廣泛應用使我們的生活更加智能化、更有效率、還可以給我們帶來無限的樂趣，正是如此的便利，才使其飛速的發展，電子技術的不斷發展使其成本不斷在縮減，使其成為質優價廉的智能化微控制器，更加推動了其發展。電子計算機的發展經歷了從電子管，晶體管，集成電路到大（超大）規模集成電路共四個階段，即通常所說的第一代，第二代，第三代和第四代計算機?，F在廣泛使用的微型計算機是大

14、規模集成電路技術發展的產物，因此它屬于第四代計算機，而單片機則是微型計算機的一個分支。從1971年微型計算機問世以來，由于實際應用的需要，微型計算機向著兩個不同的方向發展；一個是向高速度，大容量，高性能的高檔微機方向發展；而另一個則是向穩定可靠、體積小和價格廉價的單片機方向發展。但是兩者在原理和技術上是緊密聯系的。1971年微處理器的研制成功不久，就出現了單片的微型計算機即單片機，但最早出現的單片機是一位的，1976年intel公司推出了8位的mcs-48系列單片機，它以體積小、控制功能全、價格低等特點，贏得了廣泛的應用和好評，為單片機的發展奠定了堅實的基礎，成為單片機發展史上一個重要階段，其

15、后，在mcs-48成功的刺激下，許多半導體芯片在生產廠商競相研制和發展自己的單片機系列。80年代末，世界各地已相繼研制出大約50個系列300多個品種的單片機產品，其中包括motorola公司的6801，6802，zilog公司的z-8系列，rockwell公司的6501，6502等，此外，日本的nec公司，日立公司等也不甘落后，相繼推出了各自的單片機品種。盡管目前單片機的品種很多，但是我過使用最多的是intel公司的mcs-51單片機系列。mcs-51系列是在mcs-48的基礎上于20世紀80年代初發展起來的，雖然它是8位的單片機，但其功能較mcs-48有很大的增強。此外，它還具有品種全，兼容

16、性強，軟硬件資料豐富等特點，因此應用愈加廣泛，成為比mcs-48更重要的單片機品種，直到現在，mcs-51仍不失為單片機的主流系列。繼8位單片機之后，又出現了16位單片機，1983年intel公司推出的mcs-96系列單片機就是其中的典型代表。與mcs-51相比，mcs-96不但字長增加一倍，而且在其他性能方面也有很大的提高，特別是芯片內還增加了一個4路或8路的10位a/d轉換器，使其具有a/d轉換的功能?？v觀單片機近30年的發展歷程，單片機今后將向多功能、高性能、高速度、低電壓、低功耗、低價格、外圍電路簡單化以及片內存儲器容量增加的方向發展。但其位數不一定會繼續增加，盡管現在已經有了32位單

17、片機，但使用的并不多。自單片機出現至今，單片機技術已走過了近20年的發展路程?？v觀20年來單片機發 展歷程可以看出，單片機技術的發展以微處理器(mpu)技術及超大規模集成電路技術的發 展為先導，以廣泛的應用領域拉動，表現出較微處理器更具個性的發展趨勢。在工業自動化的領域中，機電一體化技術將發揮愈來愈重要的作用，在這種集機械、微電子和計算機技術于一體的綜合技術中，單片機將發揮越來越大的作用；儀器儀表方面 現在儀器儀表的自動化和智能化要求越來越高，對此最好使用單片機來實現，而單片機的使用又將加速儀器儀表向數字化，智能化，多功能化和柔性化方向發展。此外，單片機的使用還有助于提高儀器儀表的精度和準確度

18、，簡化結構、減小體積及重量而易于攜帶和使用，并具有降低成本，增強抗干擾的能力，便于增加顯示、報警和自診斷等功能；家用電器方面，家用電器產品的一個重要發展趨勢是不斷提高其智能化程度，而家電智能化的進一步提高就需要有單片機的參與，所以生產廠家常標榜“電腦控制”以提高其產品的檔次，例如洗衣機，電冰箱，空調機，微波爐，電視機和音像視頻設備等，這里說的電腦實際上是單片機。智能化家用電器將給我們帶來更大的舒適和方便，進一步改善我們的生活質量，把我們的生活變的更加豐富多彩；信息和通信產品方面信息和通信產品的自動化和智能化程度很高，這絕對離不開單片機的參與。今天還很難有一家中國大陸的公司能在如此浩大的單片機市

19、場上占有一席之地，這不能不說是我國電子工業的悲哀。另一方面，如此琳瑯滿目、讓人眼花繚亂的單片機品種，著實給單片機應用的工程師提供了巨大的選擇空間。這么多種單片機能進入中國市場，這一事實就說明了我們的應用工程師已經能夠綜合各類單片機的性能、價格等方面的因素，并結合實用對象進行選擇。較過去以剖析、復制外國產品為主的思路有了相當的改進。隨著我國經濟實力的增長，開發新產品的思路上過去那種過多注重價格因素而使新產品開發上不了檔次的弱點有所改善，開始注意使用當前最先進的單片機開發高檔次產品。由于單片機的開發手段目前仍以仿真器為主，公司能否提供廉價的仿真器，提供方便的技術服務與培訓，較之能否提供高性能、低價

20、位的單片機有著同等重要性。各單片機廠商在開發工具以及技術服務方面也進行著激烈的競爭，這種競爭與推出新型的單片機以顯示高技術方面的優勢是相輔相成的。競爭的結果是為單片機應用工程師提供更廣闊的選擇空間，而最終受益的是單片機產品的消費者。由于單片機對各行各業都有用，這種電子技術的進步導致各行各業的進步，也帶動了人類文明的進步。1.2 電力操作電源監控系統的意義電力操作電源監控是電力系統的重要設備，其性能和質量直接關系到電網的穩定運行和設備安全。隨著計算機技術的高速發展，能否有效地對電力操作電源中的電壓模塊及電池的溫度進行監視對電力網的綜合效率和可靠性，滿足電站自動化的需求，具有非常重要作用。本設計通

21、過單片機對電力操作電源的三相電壓，直流電流，直流電壓和蓄電池的溫度進行自動檢測和控制，對監控系統進行了監視滿足了電力操作電源的自動化需求和安全需求，能夠有效地提高電站的效率和資本的節約，對于未來的電站發展提供了一種趨勢，簡單可靠，不失為一種好的選擇。通過單片機控制利于產品的小型化、多功能化和智能化，推動了智能化微控制器的發展，對于辦公自動化具有重要的意義。2 設計方案論證2.1功能要求1、對電池溫度的測量2、對三相交流電壓的測量3、對直流電壓測量4、對直流電流測量5、通過ad0809對電壓采集6、通過液晶顯示7、能夠實現聲光報警8、當被測量出現異常時，聲光報警并在液晶相應位置出現提示2.2方案

22、論證與比較初步設想思路方面有多種方案，要逐一論證比較其利弊，選擇最優方式進行設計，以使得系統更加優化、更加穩定、更加質優價廉。2.2.1單片機芯片的選擇方案與論證方案一: 采用89c51芯片作為硬件核心，采用flash rom，內部具有4kb rom 存儲空間,能于3v的超低壓工作,而且與mcs-51系列單片機完全兼容,但是運用于電路設計中時由于不具備isp在線編程技術, 當在對電路進行調試時，由于程序的錯誤修改或對程序的新增功能需要燒入程序時，對芯片的多次拔插會對芯片造成一定的損壞。方案二:stc90c51rc/rd+系列單片機是新一代超強抗干擾、高速、低功耗的單片機，指令代碼完全兼容傳統的

23、8051單片機，時鐘周期和機器周期可以任意選擇。它能夠降低成本，提升性能，原有程序直接使用，硬件無需改動，能夠擴展程序空間。本方案選擇90c516單片機，具有更大的存儲空間和ram空間，利于程序的高速運行。2.2.2顯示模塊選擇方案和論證方案一：采用led數碼管動態掃描,led數碼管價格適中,對于顯示數字最合適,而且采用動態掃描法與單片機連接時,占用的單片機口線少。但是此種顯示不能顯示漢字，所以不采用此種顯示方式。方案二：采用點陣式數碼管顯示，點陣式數碼管是由八行八列的發光二極管組成，對于顯示文字比較適合,如采用在顯示數字顯得太浪費,且價格也相對較高,所以也不用此種作為顯示。方案三：采用240

24、128液晶顯示屏,液晶顯示屏的顯示功能強大,可顯示大量文字,圖形,顯示多樣,清晰可見, 它主要由行驅動器與列驅動器組成，可顯示240（列） 128（行）點陣。可完成圖形顯示，也可顯示158個（1616點陣）中文漢字。也能形象的顯示所需的數據量，能夠準確體現采集量及故障顯示等，利用單片機能容易控制，所以本方案采用液晶顯示。2.2.3整流電路選擇方案和論證方案一：半波整流：變壓器的次級繞組與負載相接，中間串聯一個整流二極管，就是半波整流。利用二極管的單向導電性，只有半個周期內有電流流過負載，另半個周期被二管所阻，沒有電流。這種電路，變壓器中有直流分量流過，降低了變壓器的效率；整流電流的脈動成分太大

25、，對濾波電路的要求高。只適用于小電流整流電路。方案二：橋式整流器是利用二極管的單向導通性進行整流的最常用的電路，常用來將交流電轉變為直流電。如圖：橋式整流電路的工作原理如下：e2為正半周時，對d1、d3加正向電壓，dl、d3導通；對d2、d4加反向電壓，d2、d4截止。電路中構成e2、d1、rfz 、d3通電回路，在rfz 上形成上正下負的半波整流電壓，e2為負半周時，對d2、d4加正向電壓，d2、d4導通；對d1、d3加反向電壓，d1、d3截止。電路中構成e2、d2rfz 、d4通電回路，同樣在rfz 上形成上正下負的另外半波的整流電壓。 如此重復下去，結果在rfz 上便得到全波整流電壓。其

26、波形圖和全波整流波形圖是一樣的。從圖中還不難看出，橋式電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級電壓的最大值，比全波整流電路小一半。橋式整流是對二極管半波整流的一種改進。 半波整流利用二極管單向導通特性，在輸入為標準正弦波的情況下，輸出獲得正弦波的正半部分，負半部分則損失掉。 橋式整流器利用四個二極管，兩兩對接。輸入正弦波的正半部分是兩只管導通，得到正的輸出；輸入正弦波的負半部分時，另兩只管導通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半部分。 橋式整流器對輸入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。綜上所述，本設計采用橋式整流電路整流。2.2.4溫度傳感器的選擇方案與論證方案一: 用模擬

27、集成溫度傳感器ad590。此溫度傳感器精度高，非線性誤差小，電源范圍寬，測溫范圍廣，但是輸出為正比于絕對溫度的線性電流，需要附加外圍電路進行電流輸出的測量，電路比較復雜。方案二:用智能數字型傳感器ds1b20。此溫度傳感器為單總線技術，串行與單片機進行數據傳輸，直接輸出數字化溫度數值，分辨率為0.0625，溫度上下限可自行設定，測溫范圍也較寬，最遠測量距離為150m，不需外圍輔助電路。綜上所述：方案二更為簡單智能，占用單片機i/o資源更少，因此選擇智能數字溫度傳感器ds18b20。2.3 電路設計最終方案確定綜上各方案所述,對此次作品的方案選定: 以單片機stc90c51為主控制器，通過橋式整

28、流電路對三相電壓整流，通過串聯電阻對直流電壓分壓，并聯電阻對直流電流分流，經過ad0809采集電壓，通過240128液晶顯示所采集的數據，當出現故障時，聲光報警。3 主控制器和外圍器件3.1單片機stc90c51介紹stc90c51rc/rd+系列單片機是宏晶科技推出的新一代超強抗干擾、高速、低功耗的單片機，指令代碼完全兼容傳統8051單片機。1 增強型8051單片機，6時鐘機器周期和12時鐘機器周期可任意選擇，指令 代碼完全兼容傳統80522 工作電壓：5.5v-3.3v3 工作頻率范圍：0-40mhz，相當于普通8051的0-80mhz，實際工作頻率可 達48mhz4 用戶應用程序空間：4

29、k/8k/13k/16k/32k/40k/48k/56k/61k字節5 片上集成1280字節或512字節或256字節ram6 通用i/o口（35/39個），復位后為：p1/p2/p3/p4是準雙向/弱上拉（普通8051傳統i/o口）；p0口是開漏輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為i/o口用時，需加上拉電阻7 有eeprom功能8 看門狗9 內部集成max810專用復位電路，外部晶體12m以下時，可省外部復位電路，復位腳可直接接地10. 共3個16位定時器/計數器，其中定時器0還可以當成2個8位定時器使用11. 外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發中斷，power down模式可由外部

30、中斷低電平觸發中斷方式喚醒12. 通用異步串行口（uart）,還可用定時器軟件實現多個uart13. 工作溫度范圍：-40+85度/075度主要端口作用：p0口：p0口是一個8位漏極開路的雙向i/o口。作為輸出口，每位能驅動8個ttl邏輯電平。對p0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數據存儲器時，p0口也被作為低8位地址/數據復用。在這種模式下，p0具有內部上拉電阻。在flash編程時，p0口也用來接收指令字節；在程序校驗時，輸出指令字節。程序校驗時，需要外部上拉電阻。p1口：p1口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向i/o口，p1輸出緩沖器能驅動4個ttl邏輯電平。對p1端口寫

31、“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（iil）。此外，p1.0和p1.2分別作定時器/計數器2的外部計數輸入（p1.0/t2）和時器/計數器2的觸發輸入（p1.1/t2ex），具體如下所示。在flash編程和校驗時，p1口接收低8位地址字節。p2口：p2口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2輸出緩沖器能驅動4個ttl邏輯電平。對p2端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（iil）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址

32、讀取外部數據存儲器，p2口送出高八位地址。p3口：p3口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2輸出緩沖器能驅動4個ttl邏輯電平。對p3端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（iil）。p3口亦作為at89s52特殊功能（第二功能）使用。在flash編程和校驗時，p3口也接收一些控制信號。端口引腳的第二功能：l p3.0 rxd 串行輸入口；l p3.1 txd 串行輸出口；l p3.2 int0 外中斷0；l p3.3 int1 外中斷1；l p3.4 t0 定時/計數器0；l p3.5 t1 定

33、時/計數器1；l p3.6 wr 外部數據存儲器寫選通；l p3.7 rd 外部數據存儲器讀選通；3.2 溫度傳感器ds18b20介紹ds18b20單線數字溫度傳感器特性： l 獨特的單線接口僅需一個端口引腳進行通訊 l 簡單的多點分布應用 l 無需外部器件 l 可通過數據線供電 l 零待機功耗 l 測溫范圍-55+125，以0.5遞增 l 溫度以9位數字量讀出 l 溫度數字量轉換時間200ms（典型值） l 用戶可定義的非易失性溫度報警設置 l 報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件 l 應用包括溫度控制、工業系統、消費品、溫度計或任何熱感測系統 說明： ds18b20

34、數字溫度計以9 位數字量的形式反映器件的溫度值。 ds18b20通過一個單線接口發送或接收信息，因此在中央微處理器和ds18b20之間僅需一條連接線（加上地線）。用于讀寫和溫度轉換的電源可以從數據線本身獲得，無需外部電源。因為每個ds18b20都有一個獨特的片序列號，所以多只ds18b20可以同時連在一根單線總線上，這樣就可以把溫度傳感器放在許多不同的地方。這一特性在hvac環境控制、探測建筑物、儀器或機器的溫度以及過程監測和控制等方面非常有用。 引腳說明 ：1 gnd 接地 2 dq 數據輸入/輸出腳。對于單線操作：漏極開路3 vdd 可選的vdd 引腳。 ds1820有三個主要數字部件：.

35、64位激光rom.溫度傳感器.非易失性溫度報警觸發器th和tl。器件用如下方式從單線通訊線上汲取能量：在信號線處于高電平期間把能量儲存在內部電容里，在信號線處于低電平期間消耗電容上的電能工作，直到高電平到來再給寄生電源（電容）充電。ds18b20也可用外部5v電源供電。ds18b20依靠一個單線端口通訊。在單線端口條件下，必須先建立rom 操作協議，才能進行存儲器和控制操作。因此，控制器必須首先提供下面5 個rom 操作命令之一：.讀rom.匹配rom.搜索rom.跳過rom.報警搜索這些命令對每個器件的激光rom部分進行操作，在單線總線上掛有多個器件時，可以區分出單個器件，同時可以向總線控制

36、器指明有多少器件或是什么型號的器件。成功執行完一條rom 操作序列后，即可進行存儲器和控制操作，控制器可以提供6 條存儲器和控制操作指令中的任一條。 一條控制操作命令指示ds18b20完成一次溫度測量。測量結果放在ds18b20的暫存器里，用一條讀暫存器內容的存儲器操作命令可以把暫存器中數據讀出。溫度報警觸發器th和tl各由一個eeprom字節構成。如果沒有對ds18b20使用報警搜索命令，這些寄存器可以做為一般用途的用戶存儲器使用。可以用一條存儲器操作命令對th和tl進行寫入，對這些寄存器的讀出需要通過暫存器。所有數據都是以最低有效位在前的方式進行讀寫。3.3 ad0809介紹3.3.1 a

37、d0809的邏輯結構adc0809是8位逐次逼近型a/d轉換器。它由一個8路模擬開關、一個地址鎖存譯碼器、一個a/d轉換器和一個三態輸出鎖存器組成。多路開關可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用a/d轉換器進行轉換。三態輸出鎖器用于鎖存a/d轉換完的數字量，當oe端為高電平時，才可以從三態輸出鎖存器取走轉換完的數據3.3.2 ad0809的工作原理in0in7：8 條模擬量輸入通道 adc0809 對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是05v，若信號太小，必須進行放 大；輸入的模擬量在轉換過程中應該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采 樣保持電路。 地址輸入和控制線：4

38、條 ale 為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當ale 線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將a， b，c 三 條地址線的地址信號進行鎖存，經譯碼后被選中的 通道的模擬量進轉換器進行轉換。a，b 和c 為地 址輸入線，用于選通in0in7 上的一路模擬量輸 入。通道選擇表如下表所示。 c b a 選擇的通道 0 0 0 in0 0 0 1 in1 0 1 0 in2 0 1 1 in3 1 0 0 in4 1 0 1 in5 1 1 0 in6 1 1 1 in7 數字量輸出及控制線：11 條 st 為轉換啟動信號。當st 上跳沿時，所有內部寄存器清零；下跳沿時，開始進行a/d 轉 換；在轉換期間，

39、st 應保持低電平。eoc 為轉換結束信號。當eoc 為高電平時，表明轉 換結束；否則，表明正在進行a/d 轉換。oe為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向 單片機輸出轉換得到的數據。oe1，輸出轉換得到的數據；oe0，輸出數據線呈高阻狀 態。d7d0 為數字量輸出線。 clk為時鐘輸入信號線。因adc0809的內部沒有時鐘電路，所需時鐘點阿魯必須由外界提供， 通常使用頻率為500khz， vref（），vref（）為參考電壓輸入。3.3.3 ad0809應用說明（1） adc0809 內部帶有輸出鎖存器，可以與at89s51 單片機直接相連。 （2） 初始化時，使st 和oe信號全為低電平

40、。 （3） 送要轉換的哪一通道的地址到a，b，c 端口上。 （4） 在st 端給出一個至少有100ns 寬的正脈沖信號。 （5） 是否轉換完畢，我們根據eoc 信號來判斷。 （6） 當eoc變為高電平時，這時給oe 為高電平，轉換的數據就輸出給單片機了。3.4 液晶lm42293.4.1 lm4229各管腳功能lm4229管腳功能如圖所示：一共20個管腳，一個一個搞定它，個人認為把管腳認識了，這個元件就熟悉一半了1.vss：gnd2.vdd：vcc（lcd供電電源）3.vo： lcd背光調節電壓4.c/d：wr=0、c/d=1 寫命令 wr=0、c/d=0 寫數據 rd=0、c/d=1 讀狀態

41、 rd=0、c/d=0 讀數據5.rd： 讀，低電平有效6.wr： 寫，低電平有效7.d0-d7：數據總線15.ce：使能，低電平有效16.rst：復位，低電平有效17.vee：lcd負電壓18.md2：方式選擇19.fs1：終端字體大小選擇20.half：half function (h=normal l=stop oscillation 停止振動)3.4.2 lm4229的時序操縱時序：d7-d0三態數據總線/rd輸人低電平有效，計算機對4229 的讀操作信號/wr輸人低電平有效，計算機對4229 的寫操作信號/ce輸人低電平有效，計算機對4229c/d輸人通道選擇信號，c/d=1 指令通

42、道，c/d=0 數據通道工作時序：3.5 “銀天使”s2電源變壓器介紹3.5.1 s2電源變壓器的特點1全封閉印刷線路板直接焊接安裝，使用方便、外形美觀；2結構緊湊、堅固、抗振、防潮、阻燃、抗電強度高；3空載電流小，功率因數高，輸入過電壓范圍寬；4與 t 系列相比，具有更高的可靠性，更寬的環境適應能力；5內置溫度保護器，使用更安全。3.5.2 s2電源變壓器額定電壓（1） adc0809 內部帶有輸出鎖存1標準系列：初級：220v25% 50hz/60hz次級：單路輸出：6v, 7.5v, 9v, 12v, 15v, 18v, 21v, 24v, 27v；雙路輸出：2 26v, 7.5v, 2

43、 29v, 12v, 215v, 218v, 221v, 224v, 227v。2非標系列：可按用戶要求定制。3.5.3 s2 系列標準產品的外形圖、安裝尺寸及詳細技術參數4 系統硬件設計4.1電路設計框圖三相電壓直流電壓直流電流電池溫度ad080990c51單片機液晶屏聲光報警4.2 系統概述本電路是由90c51單片機為控制核心，具有在線編程功能，低功耗，高性能，完全具有傳統51單片機的性能，增大了程序存儲空間；三相電壓采集使用了橋式整流電路，能夠穩定的把交流電整流到直流電，再通過濾波分壓方法采集；溫度采集使用了18b20采集溫度，簡單實用；通過ad0809對各項電壓采集傳送到單片機，并通過

44、液晶lm4229顯示，最終實現電壓采集，溫度采集當出現故障時出現聲光報警。硬件的結構和可靠性直接影響著整個系統的可靠性，所以合理的安排電路能提高電子產品的性能。4.3 protel99seprotel99se是應用于windows9x/2000/nt操作系統下的eda設計軟件，采用設計庫管理模式，可以進行聯網設計，具有很強的數據交換能力和開放性及3d模擬功能，是一個32位的設計軟件，可以完成電路原理圖設計，印制電路板設計和可編程邏輯器件設計等工作，可以設計32個信號層，16個電源-地層和16個機加工層。4.3.1電路工程設計部分(1)電路原理設計部分（advanced schematic 99

45、）：電路原理圖設計部分包括電路圖編輯器（簡稱sch編輯器）、電路圖零件庫編輯器（簡稱schlib編輯器）和各種文本編輯器。本系統的主要功能是：繪制、修改和編輯電路原理圖；更新和修改電路圖零件庫；查看和編輯有關電路圖和零件庫的各種報表。 （2）印刷電路板設計系統（advanced pcb 99）：印刷電路板設計系統包括印刷電路板編輯器（簡稱pcb編輯器）、零件封裝編輯器（簡稱pcblib編輯器）和電路板組件管理器。本系統的主要功能是：繪制、修改和編輯電路板；更新和修改零件封裝；管理電路板組件。 （3）自動布線系統（advanced route 99）：本系統包含一個基于形狀（shape-base

46、d）的無柵格自動布線器，用于印刷電路板的自動布線，以實現pcb設計的自動化。4.3.2電路仿真與pld部分（1）電路模擬仿真系統（advanced sim 99）：電路模擬仿真系統包含一個數字/模擬信號仿真器，可提供連續的數字信號和模擬信號，以便對電路原理圖進行信號模擬仿真，從而驗證其正確性和可行性。 （2）可編程邏輯設計系統（advanced pld 99）：可編程邏輯設計系統包含一個有語法功能的文本編輯器和一個波形編輯器（waveform）。本系統的主要功能是；對邏輯電路進行分析、綜合；觀察信號的波形。利用pld系統可以最大限度的精簡邏輯部件，使數字電路設計達到最簡化。 （3）高級信號完整

47、性分析系統（advanced integrity 99）：信號完整性分析系統提供了一個精確的信號完整性模擬器，可用來分析pcb設計、檢查電路設計參數、實驗超調量、阻抗和信號諧波要求等。4.3.3 protel99se的功能特性1、開放式集成化的設計管理體系2、超強功能的修改與編輯功能3、強大的設計自動化功能4.3.4 protel編輯頁面4.4模塊電路4.4.1電源設計在這里因設計分工和側重點不同，電源模塊用通用的5v變壓器。4.4.2復位電路單片機復位電路就好比電腦的重啟部分，當電腦在使用中出現死機，按下重啟按鈕電腦內部的程序從頭開始執行。單片機也一樣，當單片機系統在運行中，受到環境干擾出現

48、程序跑飛的時候，按下復位按鈕內部的程序自動從頭開始執行。在電路圖中，電容的的大小是10uf，電阻的大小是10k。所以根據公式，可以算出電容充電到電源電壓的0.7倍（單片機的電源是5v，所以充電到0.7倍即為3.5v），需要的時間是10k*10uf=0.1s。也就是說在電腦啟動的0.1s內，電容兩端的電壓時在03.5v增加。這個時候10k電阻兩端的電壓為從51.5v減少（串聯電路各處電壓之和為總電壓）。所以在0.1s內，rst引腳所接收到的電壓是5v1.5v。在5v正常工作的51單片機中小于1.5v的電壓信號為低電平信號，而大于1.5v的電壓信號為高電平信號。所以在開機0.1s內，單片機系統自動

49、復位（rst引腳接收到的高電平信號時間為0.1s左右）。4.4.3晶振電路單片機必須在時鐘的驅動下才能進行工作。mcs-51系列單片機內部都有一個時鐘振蕩電路，只需外接晶振源，就能產生一定頻率的時鐘信號送到單片機的內部的各個單元，決定單片機的工作速度。圖4-3就是內部時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，本設計就采用這種外接晶振的方法。電路中的兩個電容的作用有兩個：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。）；二是對振蕩器的頻率起到微調的作用（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。4.4.4直流電壓電

50、路本電路需要測量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，需要通過串聯電阻直接分壓到05v即可。所測模擬電壓 u1=4/(216+4)*220v=4v .4.4.5直流電流電路10a直流電流通過三個并聯電阻分流即可得到相應的可測電壓模擬量，通過ad轉換電路測量即可測得相應的電壓。所測電壓 u2=10/3*1=3.33v4.4.6三相電壓采集電路整流橋的作用就是能夠通過二極管的單向導通的特性將電平在零點上下浮動的交流電轉換為單向的直流電，當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

51、整流器在絕緣層外添加金屬殼包封，增強散熱。橋式整流器品種多，性能優良，整流效率高，穩定性好，最大整流電流從0.5a到50a，最高反向峰值電壓從50v到1000v。通過電源變壓器s2直接將交流電壓變壓到較小的電壓，然后通過整流橋電路整流濾波得到穩定的直流電壓，然后通過串聯電阻分壓即可得到相應的電壓，然后接入ad0809采集，再通過單片機控制并檢測。4.4.7 ad0809采集電路adc0809由一個8路模擬開關、一個地址鎖存與譯碼器、一個a/d轉換器和一個三態輸出鎖存器組成。多路開關可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用a/d轉換器進行轉換。三態輸出鎖器用于鎖存a/d轉換完的數字量，當

52、oe端為高電平時，才可以從三態輸出鎖存器取走轉換完的數據。adc0809對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是05v，若信號太小，必須進行放大；輸入的模擬量在轉換過程中應該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。本電路通過分時對ale給高電平，通過a、b、c三條地址線鎖存經譯碼后被選中的通道的模擬量進轉換器進行轉換。a，b和c為地址輸入線，用于選通in0in4即可測得所需的5個模擬電壓。adc0809是采樣頻率為8位的、以逐次逼近原理進行模數轉換的器件，且有參考電壓為ref+，當八位二進制數最大為11111111即轉換為十進制數為255時，代表此時的輸入電壓為ref+（一

53、般是5v），由于adc0809的參考電壓vrefvcc，所以轉換之后的數據要經過數據處理，在數碼管上顯示出電壓值。實際顯示的電壓值(d/256*vref)。4.4.8液晶顯示電路本電路各個相應的引腳和單片機相連，數據總線和單片機p0口相連，背光電源用滑動變阻器調節亮度，通過控制讀寫操作對液晶控制。4.4.9聲光報警電路單片機上電p33口為高電平，led燈不亮，蜂鳴器不響，當系統檢查的數據出現異常時，給p33口一個低電平，led燈亮，蜂鳴器響，從而實現聲光報警功能。5 系統軟件設計5.1主程序流程圖開始端口初始化液晶初始化ad初始化溫度異常三項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誤

54、提示聲光報警5.2編程軟件介紹keil uvision2是德國keil software公司出品的51系列兼容單片機c語言軟件開發系統，使用接近于傳統c語言的語法來開發，與匯編相比，c語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優勢，因而易學易用,而且大大的提高了工作效率和項目開發周期,他還能嵌入匯編，您可以在關鍵的位置嵌入，使程序達到接近于匯編的工作效率。keilc51標準c編譯器為8051微控制器的軟件開發提供了c語言環境,同時保留了匯編代碼高效,快速的特點。c51編譯器的功能不斷增強， 使你可以更加貼近cpu本身，及其它的衍生產品。c51已被完全集成到uvision2的集成開發環境中

55、，這個集成開發環境包含：編譯器，匯編器，實時操作系統，項目管理器，調試器。uvision2 ide可為它們提供單一而靈活的開發環境。keil c51軟件提供豐富的庫函數和功能強大的集成開發調試工具，全windows界面，使您能在很短的時間內就能學會使用keil c51來開發您的單片機應用程序 。 另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到keil c51生成的目標代碼效率非常之高，多數語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發大型軟件時更能體現高級語言的優勢。6硬件焊接及軟件調試電路圖設計理論上通過之后，就要動手焊接硬件電路了，但是焊接之前必不可少的就是合理的布局，這個不僅使系

56、統更加可靠，而且使得實物視覺效果上更美觀，看起來更舒服。6.1 硬件布局及電路焊接一般先放置與機械尺寸有關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,要兼顧布線方面的要求,高頻元器件的放置要盡量緊湊,信號線的布線才能盡可能短,從而降低信號線的交叉干擾等。電源插座、開關、萬用板之間的接口、指示燈等都是與機械尺寸有關的定位插件。通常,電源與萬用板之間的接口放到萬用板的邊緣處,并與萬用板邊緣要有3 mm5 mm的間距;指示發光二極管應根據需要準確地放置;開關和一些微調元器件,如可調電感、可調電阻等應放置在靠近萬用板邊緣的位置,以便于調整和連接;需要經常更換的元器件必須放置在器件比