1、畢業設計（論文）題目簡易照明線路檢測儀學生姓名王杰學號17教學院系電氣與電子工程系專業班次應用電子技術2011級11223指導教師傅林職稱博士單位成都工業學院完成日期2014年05月18日III摘要 簡易照明線路檢測儀可以隔著墻壁檢測帶電電纜的位置，從而避免電纜的損壞等，。設計以AT89C51作為系統的核心芯片，主要有電磁場信號檢測模塊，節能燈與白熾燈分辨模塊，電線定位模塊，計數模塊，濾波電路，LCD12864顯示模塊構成。整個系統由經典電源模塊降壓濾波供電，利用電磁場信號檢測模塊檢測帶電電纜附近的電磁場，從而檢測帶電電纜；利用音頻信號電路將節能燈中的高頻信號取出，分辨處白熾燈與節能燈；將獲得

2、的信號放大后通過濾波電路后送給單片機，便能檢測出信號。本系統已通過實物測試，各項指標均已達到。 關鍵字：線路檢測；電磁場；定位檢測；節能燈高頻信號AbstractSimple lighting detector can detect the position of the electric cable across the wall, so as to avoid the damage of the cable, etc.,.Design USES AT89C51 as the core chip system, there are mainly electromagnetic field s

3、ignal detection module, energy-saving lamp and incandescent lamp to distinguish module, wire positioning module, counting module, filter circuit, LCD12864 display modules.The whole system by classic decompression filter for power supply power supply module, using the electromagnetic signal detection

4、 module testing electric cable near electromagnetic field, to detect charged cable;Remove the high frequency signal energy-saving lamps use audio signal circuit, distinguish the incandescent light bulbs with energy-saving lamps;Will receive the signal through the filter circuit after amplification t

5、o microcontroller, can detect the signal.This system has passed the physical testing, the indicators have reached. Key words: line detection;The electromagnetic field;Positioning detection;Energy-saving lamps high frequency signal目錄摘要IIAbstractIII第一章、系統方案11.1 系統方案論證與選擇11.1.1 11w節能燈檢測模塊11.1.2 方格

6、序列號方案選擇21.1.3 計數模塊21.14 濾波電路31.2 系統總體思路31.3系統總體方案設計3第二章、理論分析與計算32.1 檢測節能燈原理32.2信號采樣原理4第三章、系統電路設計43.1檢測電纜通電電路的設計43.2方格序列號檢測電路53.3 60W白熾燈和11W節能燈通電電纜判斷電路53.4 光電計數模塊53.5 濾波電路63.6 總體電路圖7第四章、系統程序設計84.1主程序流程圖84.2 判斷方格序列號模塊流程圖94.3回放模塊流程圖9第五章、測試方案與測試結果105.1 測試儀器105.2測試數據與結果105.3 數據分析與結論12總結與展望13一、總結13二、今后的研究

7、方向13參考文獻14致 謝15附錄1 程序1629第一章、系統方案本系統包含電磁信號檢測模塊、電磁場信號檢測模塊，節能燈與白熾燈分辨模塊，電線定位模塊，計數模塊，濾波電路，LCD12864顯示構成，系統組成圖如下。STC89C5112864顯示按鍵檢測方格定位系統復位裝置11W節能燈檢測 圖1 系統框圖1.1 系統方案論證與選擇1.1.1 11w節能燈檢測模塊 方案一：用霍爾傳感器測量60W白熾燈和11W節能燈電纜周圍磁場強弱來區分兩燈帶電電纜。由于現實中存在較多的電磁場，電纜周圍產生磁場太弱，兩燈通電電纜產生磁場強弱相差不大。用霍爾傳感器實現起來較困難。方案二：用音頻信號原理取出11W節能燈

8、產生的對電源的干擾信號來區分11W節能燈電纜。（11W節能燈內部集成了一個開關電源，開關電源會產生一個對電纜的干擾信號）故能直接檢測出節能燈通電電纜。綜合以上2種方案，選擇方案二。 1.1.2 方格序列號方案選擇 方案一：使用超聲波傳感器檢測每個方格到指定點的距離來判斷方格對應的序號。超聲波測距的誤差可以精確到1cm，但是在操作過程中設置的回聲定位裝置不能太小，太小邊緣的位置無法檢測，裝置過大又會影響測量精度。方案二：使用按鈕計數的方法來確定方格序列號。當需要檢測的時候先用鍵盤輸入對應的序列再進行檢測。此方法準確最高，但是機動性差。方案三：利用紅外對射管ST178來區分方格邊框，用單片機計數器

9、對掃描到的邊框個數計數確定坐標值，此方法的好處是測量準確、速度較快。綜合以上3種方案，選擇方案三。1.1.3 計數模塊 方案一：利用光電傳感器掃描二維碼的方式來區分每一個點的所代表的位置，此方式的好處掃描的可靠性非常高 方案二：利用手動按按鈕來計數，從而記住所在位置，此方式的好處是簡潔。 方案三：利用光電傳感器掃描每個位置的黑線條來計數，從而記住所在位置，此方式的好處是可靠，掃描速度快，設計簡單。綜合以上3種方案，選擇方案三。1.14 濾波電路 方案一：利用電容加方式濾波，此方式的好處是簡單。 方案二：利用D 觸發器方式濾波，此方式的好處是，能將接受的不規則波形轉化為可被單片機接受到得方波 綜

10、合以上2種方案，選擇方案二。1.2 系統總體思路本設計的思路是利用音頻電路取出節能燈產生的干擾信號；使用紅外線傳感器ST178和按鍵來對方格定位；用LCD12864作為系統顯示；用蜂鳴器進行線路檢測報警。1.3系統總體方案設計電源模塊給整個系統供電；按鍵模塊實現掃描啟動、回放坐標功能；節能燈檢測模塊實現節能燈電纜通電檢測功能；方格定位模塊實現坐標定位功能；12864顯示模塊實現坐標回放、時間顯示功能；控制模塊AT89C51單片機是整個系統的控制核心，控制各個模塊協調工作，從而實現線路探測功能。第二章、理論分析與計算2.1 檢測節能燈原理如圖所示為白熾燈原理圖，由圖可知白熾燈為電感性負載，電感性

11、負載會 產生一個反電勢，該電勢被傳回電纜電路，利用音頻電路檢測出此反電勢即可檢測出11W白熾燈電纜。2.2信號采樣原理信號的采樣通過一個自制電感天線接收白熾燈產生的干擾信號，該信號經放大整形后再使用功率放大器將其濾波放大，然后送單片機處理。如圖2所示信號采集放大整形單片機圖2 信號采樣原理框圖第三章、系統電路設計3.1檢測電纜通電電路的設計本系統電路包含信號的采集、輸出波形的處理模塊。電路原理圖如圖3所示。圖3 電纜檢測電路原理圖 圖4 K163電壓電流特性圖3.2方格序列號檢測電路方格序列號檢測電路如圖5所示。該電路實現檢測每個方格序列功能，輸出波形經整形后輸入單片機計數口，通過計數判斷方格

12、序列。圖5 方格序列檢測電路3.3 60W白熾燈和11W節能燈通電電纜判斷電路本電路通過一個電感線圈通過接受節能燈信號（不能接收白熾燈信號）經放大整形后產生一個方波接入單片機判斷。電路原理圖如圖6所示。圖6 電纜判斷電路3.4 光電計數模塊本電路接受外部的反射信號，每當信號沒有反射時便通過光傳感器將信號輸入，然后將信號放大輸出圖7 光電計數電路3.5 濾波電路 本電路輸入一個信號，當信號達到一定電壓時便觸發D觸發器，使觸發器翻轉輸出一個5V高電平信號 圖8 濾波電路3.6 總體電路圖本系統完整原理圖如圖7所示。圖9 系統完整電路圖第四章、系統程序設計4.1主程序流程圖該設計包含初始化模塊、按鍵

13、模塊和掃描模塊、回放坐標模塊、顯示模塊等。主流程圖如下：圖9 主程序流程圖4.2 判斷方格序列號模塊流程圖該模塊功能是檢測每個方格所對應的序列號，由單片機P3.4口計數檢測。程序流程圖如圖9所示。4.3回放模塊流程圖該模塊功能是顯示燈名、方格序列號、時間。如圖10所示YES方格序列檢測NO糾正掃描檢測第一行坐標掃描是否正確YES關閉計數器檢測按鍵是否處于松開狀態NO存儲坐標、報警檢測是否是有線區掃描方格坐標開計數、定時、中斷檢測掃描鍵是否按下 檢測回放鍵是否按下 轉換成對應字符YesNo 初始化顯示程序 將存儲坐標分為5等份 調顯示函數

14、0;顯示判斷是否為0屏蔽顯示回放返回圖10回放顯示程序流程圖返回 圖11 判斷方格序列號流程圖第五章、測試方案與測試結果5.1 測試儀器本系統測試儀器見表1-1。表1-1系統測試儀器名稱型號用途示波器UTD2025C檢測采樣信號萬用表UT39A檢測輸出信號幅度1、 測試方法：a、模擬題目要求，先關閉60W和11W節能燈，將節能燈的電纜按要求布設完畢后將其點亮，手持探測儀在正面掃描帶電電纜走向。b、關閉節能燈，點亮60W白熾燈，手持探測儀在正面掃描帶電電纜走向。c、關閉兩盞燈，改變兩盞燈布局，使其間隔不少于一個方格，然后點亮兩盞燈，然后在1分鐘之內檢查5個指示位置點是否有60W白熾燈。d、關閉兩

15、盞燈，改變兩盞燈布局，使其間隔少于一個方格，然后點亮兩盞燈，然后在1分鐘之內檢查5個指示位置點是否有60W白熾燈5.2測試數據與結果表1 2分鐘內節能燈電纜走向探測序號12345678電纜放置方格個數99111215151818測試時間（min）1.21.31.11.51.62.11.51.7回放正確方格號個數99111013151518測試結果成功成功成功第6、8格未檢測到第4、16格未檢測到成功第8、13、16未檢測到成功注：要求2 分鐘之內完成上述探測任務。表2 2分鐘內白熾燈電纜走向探測序號12345678電纜放置方格個數88/101012121414測試時間（min）1.01.11.

16、11.31.51.21.61.3回放正確方格號個數6791010101413測試結果第7、19格未檢測到第7格未檢測到第16格未檢測到成功第9、15格未檢測到第3、24格未檢測到成功第17格未檢測到注：要求2 分鐘之內完成上述探測任務。表3 1分鐘內指定位置探測白熾燈電纜指定5個方格序號12345678指定位置方格情況有電纜方格個數00123455無電纜方格個數55432100測試時間（min）0.80.90.80.70.80.90.70.8回放正確方格號個數00113445測試結果成功成功成功第7個方格未檢測到成功成功第16格個方格未檢測到成功注：改變2根電纜的布設，并使其間隔不小于一個方格

17、。表4 2分鐘內指定位置探測白熾燈電纜指定5個方格序號12345678指定位置方格情況有電纜方格個數00123455無電纜方格個數55432100測試時間（min）1.51.41.41.51.71.81.81.6回放正確方格號個數34325445測試結果第24、39個方格未檢測到第35個方格未檢測到第9、11個未檢測到第8、13、24個方格未檢測到成功第9個方格未檢測到第11個方格未檢測到成功注：改變2根電纜的布設，并使其間隔小于一個方格。5.3 數據分析與結論由于節能燈是開關性負載，而現實中一般沒有使用開關性負載，所以在本次測試中，節能燈測出的數據與真實值之間相差最小，可以達到要求。在白熾燈

18、的測試中，由于白熾燈不是開關性負載，所以更容易受到周圍的影響。第一次測試時就出現了較大的誤差，經過把一些干擾信號屏蔽掉在次進行測量后誤差明顯減小。綜上所述，本設計達到設計要求。總結與展望一、總結隨著即將畢業，畢業設計也到了尾聲，奮戰了幾個月終于將畢業設計全部完成。在這個過程種歷經了許多辛苦，但是同時也讓我在這中感受到自己的存在，讓自己也愉快的去體驗這種生活。非常感謝傅林老師的指點，讓我覺得設計每次都能找到新的突破，從而完成了設計。從我讀大學開始，我就抱著對電子的熱愛開始了自己三年的奮斗啊，每次的設計與奮斗都讓我獲得了很大的實踐經歷，讓我不斷地對電子方面的學習與認識達到了一個新的起點。我非常感激

19、每一個指點我的老師和師兄們，同時也慶幸能在大學碰到一群志同道合的朋友們。時光荏苒，卻留給我許多難忘的事情，讓我學會了一個獨自去面對許多困難，我將不會忘記這個讓我成長的地方。新的起點，我將會更加的努力去面對將來的一切困難直到成功。二、今后的研究方向 在此設計的基礎上會增加許多的智能化的操作，會在智能與檢測準確方向繼續設計參考文獻【1】趙建領，薛圓圓.51單片機開發與應用技術詳解.電子工業出版社【2】于永.戴佳.常江.51單片機C語言常用模塊與綜合系統設計實例講解. 電子工業出版社【3】郭天祥.51單片機C語言教程入門、提高、開發、拓展全攻略.電子工業出版社【4】陳祝明.李曉寧電子系統專題設計與制

20、作.電子科技大學出版社致 謝本論文是在導師傅林的悉心指導下完成的，感謝導師在設計過程中的不斷幫助，使我能成功的設計出此次的畢業設計。 附錄1 程序/*程序功能：電路檢測模塊化程序版本：2014.4.5說明：修改記錄：*/#include<stdio.h>#include<reg51.h>#include"LCD12864.h" #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit skay=P13;/掃描啟動鍵sbit ms=P23;/模式切換鍵sbit beem=P17;/報警鍵sbit

21、huifang=P37; /回放鍵uchar h=20,toul,i=0,F1=0,z=0;uint t=0; /記錄時間uchar zb20; /存儲有線坐標值void V_panduan();/*程序功能：基本功能實現程序說明：變量：*/void baisc()if(F0=0)skay=1;if(skay!=0) /判斷檢測鍵是否按下dely_us(5000); /延時去抖動if(skay!=0) TR0=1; /啟動計數TR1=1; /開定時器EX0=1; /開外部中斷toul=TL0; /讀值F0=1; /標記已按下if(F0=1) /表示已經按下 toul=TL0; /讀值 beem

22、=1; skay=1; if(skay=0) /判斷按鍵是否松開 dely_us(5000); /延時去抖動if(skay=0)TR0=0; /關閉計數器EX0=0; /關閉外部中斷0toul=TL0; /讀值F0=0;z+;if(toul%7)!=0) /判斷能否整除7來判斷掃描數據是否正確switch(z)case 1:TL0=7;toul=7;break;case 2:TL0=14;toul=14;break;case 3:TL0=21;toul=21;break;case 4:TL0=28;toul=28;break;case 5:TL0=35;toul=35;break;case 6

23、:TL0=42;toul=42;break;case 7:TL0=49;toul=49;break;default : z=0; break; /*程序功能：回放函數說明：變量：*/void hui_fang()uchar sss116,sss216,sss316,sss416;uchar j,k,cc=0;for(k=0;k<5;k+)j=k*3;sss1j=zbk/10;sss1j+1=zbk%10;sss1j+2='.'if(sss1j=0)sss1j=' 'if(sss1j+1=0)sss1j+1=' 'sss1j+2='

24、'elsesss1j=zbk/10+0x30;sss1j+1=zbk%10+0x30;elsesss1j=zbk/10+0x30;sss1j+1=zbk%10+0x30;sss115='0'for(k=5;k<10;k+)j=(k-5)*3;sss2j=zbk/10;sss2j+1=zbk%10;sss2j+2='.'if(sss2j=0)sss2j=' 'if(sss2j+1=0)sss2j+1=' 'sss2j+2=' 'elsesss2j=zbk/10+0x30;sss2j+1=zbk%10+0

25、x30;elsesss2j=zbk/10+0x30;sss2j+1=zbk%10+0x30;sss215='0'for(k=10;k<15;k+)j=(k-10)*3;sss3j=zbk/10;sss3j+1=zbk%10;sss3j+2='.'if(sss3j=0)sss3j=' 'if(sss3j+1=0)sss3j+1=' 'sss3j+2=' 'elsesss3j=zbk/10+0x30;sss3j+1=zbk%10+0x30;elsesss3j=zbk/10+0x30;sss3j+1=zbk%10+

26、0x30;sss315='0'for(k=15;k<20;k+)j=(k-15)*3;sss4j=zbk/10;sss4j+1=zbk%10;sss4j+2='.'if(sss4j=0)sss4j=' 'if(sss4j+1=0)sss4j+1=' 'sss4j+2=' 'cc+;if(cc=5)F0=1;elsesss4j=zbk/10+0x30;sss4j+1=zbk%10+0x30;elsesss4j=zbk/10+0x30;sss4j+1=zbk%10+0x30;sss415='0'w

27、hile(!huifang); /等待按鍵釋放if(cc=5)displystring(3,0,"節能燈 方格號");elsedisplystring(3,0,sss4);displystring(0,0,sss1);displystring(1,0,sss2);displystring(2,0,sss3);if(huifang=0) /檢測是否停止回放F1=1; /停止回放標記lcdclear();dely_us(100);while(!huifang);/*程序功能：計數器0+定時器1初始化說明：變量：*/void INT_int()EA=1;/開總中斷TMOD=0x1

28、6;/計數器0自動重裝，定時器1模式1TH0=0;TL0=0;TH1=(65535-50000)/256; /定時50msTL1=(65535-50000)%256;EX0=0;IT0=1; /設置外部中斷0為邊沿觸發ET1=1;/開定時器中斷1TR1=0;ET0=1;/開計數器中斷0TR0=0;/不開定時器/*程序功能：主函數說明：變量：*/void main()uchar a=0,ss3,ttm3,ttf3;lcdclear();dely_us(100);lcd_basic();dely_ms(10);INT_int();F0=0;while(1)ms=1;if(ms=0) a+; lcd

29、clear(); dely_us(100); TR0=0; TR1=0; toul=0; TL0=0; TH0=0; F0=0; while(!ms); /等待按鍵釋放if(a=0)baisc();ss0=toul/10+0x30;ss1=toul%10+0x30;ss2='0'displystring(2,4,ss);ttm1=t%10+0x30; ttm0=t%60/10+0x30;ttm2='0'ttf1=t%600/60%10+0x30;ttf0=t%3600/600%10+0x30;ttf2='0'displystring(5,1,&q

30、uot;用時:");displystring(5,5,"分");displystring(5,7,"秒");displystring(5,6,ttm);displystring(5,4,ttf);displystring(0,3,"模式1");if(toul>=49)TR1=0; /關定時器TR0=0; /關閉計數displystring(1,2,"掃描完畢");F1=0;huifang=1;if(huifang=0) /檢測是否啟動回放鍵F1=0; /標記回放鍵是否第一次按下lcdclear();

31、dely_us(100);while(F1=0) /一直處于回放狀態hui_fang();if(a=1)displystring(0,3,"模式2");if(a=2)/模式3if(a=3)a=0;/*程序功能：外部中斷0函數說明：變量：*/void INT_T0() interrupt 0 using 1 /中斷函數 if(F1=0)zbi=TL0; /記錄坐標位置F1=1;elseif(zbi!=TL0) /判斷坐標是否改變i+;zbi=TL0; /記錄坐標位置beem=0; /報警/*程序功能：外部定時中斷1函數說明：變量：*/void T0_1s() interrup

32、t 3 using 0 /中斷函數h-; /控制中斷循環次數TL1=(65536-50000)%256;TH1=(65536-50000)/256;if(h=0) /1s時間到打標記h=20; /恢復控制中斷次數的數據t+; /時間/*程序功能：外部計數中斷0函數說明：變量：*/void INT_TT() interrupt 1 using 1LCD12864顯示子函數程序/*程序功能：實現LCD12864液晶自定義圖形顯示與漢字定位顯示版本：2013.8.15說明：修改記錄：*/#include<stdio.h>#include<reg51.h> #include&l

33、t;string.h> /字符串庫文件#include<intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int #define Data P0 /定義數據口sbit R_S=P26;sbit R_W=P25;sbit E=P27;sbit RES=P23;sbit PSB=P21;sbit busy=P07; /定義busy數據口void dely_us(uchar us) /us級延時函數 while(-us);void dely_ms(uint ms)uint i,j;for(i=0;i<ms;i+)for(j=0;j<2000;j+);void Busy() /忙函數Data=0xff;R_S=0;R_W=1;E=0;dely_us(50);E=1;dely_us(50);while(busy);E=0;void write_com(uchar mingling)/寫命令子函數Busy();R_S=0; R_W=0;E=1;Data=mingling;dely_us(50);E=0;void write_data(uchar shuju) /寫數據子函數Busy();R_S=1;R_W=0;E=1;Data=shuju;dely_us(5