挑战杯作品研究报告寝室智能限电检测系统二、系统功能1、实时监控如图 1所示实时监控原理：微机 (上位机 )由PC 机构成 ,用VB 编写的程序通过串口与通信处理模块中的单片机通信 ,监督管理寝室工作情况通信处理模块由 W77E58 单片机构成一方面与上位机交换信息 ,另一方面利用电力载波的调制解调芯片通过电力线和处理模块通信 宿舍处理模块由从控 AT89C2051 单片机构成 ,利用调制解调芯片通过电力线获取主控 W77E58 单片机的指令 ,图1一方面控制开关动作 ;另一方面将工作状态通过电力线发送给主控机该系统依靠计算机根据学生作息时间表实现定时控制 ;也可根据特殊情况进行人工控制 ,按下控制指令键实现开通或断开线路例如 : 当学生早上六点起床 ,需将寝室照明灯打开 ,则按下指令键 ,计算机发出开灯信号当各个从控机接收到信号时 ,一方面发回应答信号 ;另一方面控制限电器 ,启动控制开关 ,接通线路通过状态检测电路 , 从控机向主控机返送控制开关状态 ,由状态显示器进行对应显示实现了Word 资料.实时控制报警 ,并可显示具体位置 ,提醒值班人员及时处理控制指令有一2、超负荷自动跳闸如图 2所示图2自动跳闸及恢复原理： RC组成 A/D 转换器对负荷信号进行数据采集，将采集到的数据进行一系列运算、处理和判断，从而对用户是否使用了违三、硬件设计1、实时监控部分LM1893 与单片机接口设计LM1893 是美国国家半导体公司生产的 FSK 制式的调制解调芯片。
能够实现可靠的串行数据的半双工电力线通信 ,具有发送和接收数据两种工作模式 [ 1 ] LM1893 部电路可分为发送和接收两大部分,电路的工作模式由 5 脚控制 (5 脚为高电平时发送、为低电平时接收信号信号经低通滤波器、 直流消除电路和噪声滤波电路的信号处理后 ,通过 12 脚输出信号图3 接口电路Word 资料... MAX202 W77E58 LMI894T out T in TXD0 RXD1 D-OUTPC机串口R in R out RXD0 TXD1 D-IN电力线XTAL2P0.0TX/RXXTAL1..图3主控单片机与 LM1893 连接 ,如图 3所示单片机 TXD 和LM1893数据输入端 D IN 相连 , RXD 和LM1893 输出端 DOUT相连 , P0. 0控制收 / 发模式从控单片机与 LM1893 的连接与主控机相同 , 只是用P1. 0控制收 / 发模式通信处理模块如图 4所示该模块由于要使用两个串口分别对上层和下层通信 ,因此主控制器使用华邦公司的 W77E58 单片机W77E58 单片机 [ 2 ] 含2个增强型串口和 32 kB大容量 Flash存储Word 资料...ADC0832AT8 9C205 1LM18 93CH0D0P1.0RXD-OUTLTS-NPCH1CLKP1.1TXD-IN电力线CSP1.2P1. 7TX/RXDI状态指示P1.3XT AL2驱动电路P1.4XT AL1..器。
指令集与 51系列单片机完全兼容 ,非常适合在智能化监控系统中使用W77E58 的连线非常方便 ,电路所需要的外部元件仅仅是 1个晶振加 2个电容驱动片振荡器、 1个连接到复位脚的电阻、 电容使用片上电复位电路 , XTAL1、XTAL2是参考振荡器端 , 晶振频率为 11. 059 MHz其中串口 0通过 RS232总线接口与 PC机相连 ,串口 1则负责连接调制解调 LM1893 W77E58 自带有看门狗定时器 ,此定时器是一个独立于 CPU 自行运行的定时器 ,系统可通过编程将其设置为系统监控器、时基发生器或事件定时器因为单片机的信号电平符合 TTL /CMOS 标准 , PC 机的串口典型的 RS2232信号在正、负电平之间摆动 , 因此需要 MAX202 芯片实现电平的转换宿舍处理模块图5宿舍处理模块此宿舍处理模块需要完成两个方面的工作 : ①通过 I/O 接口读取外部设备的状态信息 ; ②通过调制解调器 LM1893 响应主控机发送的查询请求 ,回送当前状态信息宿舍处理模块由 :从控 AT89C2051 单片机、电流采集部分、电源通断部分、状态指示部分等组成电流采集部分将电流信号转换为单片机能够处理的数字信号[3], 由LTS252NP 传感器和模 / 数转换 ADC0832 组成。
LTS252NP是瑞士莱姆(LEM) 公司生产的电流互感器模块 ,这种变换器具有较好的频率响Word 资料.应,该传感器将宿舍的电流信号变为 0～5 V 的电压信号 ,模块使用 5 V 电源 ,电流量程为 0～12 A ADC0832[ 4 ] 是带有串行输入 / 输出 8位逐次逼近式模 / 数转换器 ,其转换时间为 80μs它的两个模拟量输入通道是可编程的 ,可以由串行输入口 D I的3位控制字指定通道LTS252NP将电流信号以电压信号的形式提供给 ADC0832 选择 ADC0832 的CH1 为单端输入工作方式 , CH0 为不工作所以 ,由D I端输入的控制字为“ 111”,可将 D I固定接高电平当单片机的 P1. 2口将ADC0832 的CS脚置低电平时 , CLK的前 3个脉冲上升 ,从D I端输入控制字“ 111 ”,接下来的 8个脉冲完成转换过程 ,转换后的 8位数据就从P1. 0口读入到单片机中3． 触发模块 MOC3041MOC3041 的设计结构，是专门用于触发单、双向可控硅的触发模块，是用于低压逻辑电路控制高压大功率器件的芯片， 特别适用于单片机与强电功率接口的连接。
部通过光耦将强电和弱点分开， 实现了不同电压等级之间的无缝， 避免了强弱点之间的干扰， 它部设置了过零触发装置，避免了由于非过零触发造成波形歧变对电网的污染，同时减少了负荷对电网的冲击 本方案中选择了该模块触发双向可控硅，实现单片机对房间供电的控制Word 资料.触发模块 MOC3041 原理图电路设计说明① 为了满足设计要求，选择单片机控制②为了使所设计的产品能尽可能体积小，所以选择了带比较器的，且小型化封装的通用型 89C2051 芯片，借用比较器可实现 A/D 转换，省去外接 A/D 转换芯片，缩小体积③负荷显示采用两位数码管， 单片机对其进行扫描动态显示， 节省了89C2051 芯片的硬件开支④单片机控制负荷电路采用先进的 MOC3041 触发模块，即实现了弱电对强电的控制， 又达到了强弱电之间的有效隔离， 同时由于其有过零触发功能，减少了可控硅工作时对电网的污染， 特别适用民用电器⑤在 P1.4引脚外接了一个二极管，主要是为了当 P1.4引脚为低电平时，将电容上的电快速放掉， 为下次 A/D 转换做准备， 这是提高 A/ D 转换速度的一个关键的器件⑥用该种方法进行 A/D 转换，必须尽量使用电容充电曲线的开始部分的线性段，同时辅以软件对 RC充电特性进行修正。
电容器应选用性能相对稳定的钽电容⑦在图 2所示的电路中， P1.4输出端还接一个 5.1K电阻到正电源 Vcc 这个电阻是 P1.4的外部上拉电阻，用于保证 P1.4在输出逻辑“ 1”时有足够的高电平，也就是接近与 Vcc 的高电平⑧样机经过特别设计， 整个电路分成两块小的电路板， 可以安装在一个标准的继电器塑料壳中， 能像一般的继电器一样安装在配电箱的导轨上，使用非常方便如果产品化生产可以设计定制专门的外壳四、软件设计为确保信息可靠传输，本控制器采用如下协议；(1) 从机的地址为 00～0FFH;(2) 地址 0FFH 作为一条控制命令 ,使所有的从机都处于 SM2 = 1的状态 ;(3) 00H 接受命令 ; 01H 发送命令 ;(4) 从机状态字格式 ,如图 7 所示Word 资料.ERR 0 0 0 0 0 TRDY RRDYERR = 1,表示收到非法命令 ; TRDY = 1 表示发送准备完毕 ; RRDY = 1 表示接收准备完毕设定单片机串行通讯口工作于方式 3 ( 定时器1 工作于方式 2) ,波特率为 9 600 b / s, 晶振频率为 11. 059MHz, 当控制寄存器 PCON 的 SMOD = 0 时 ,将 FDH 装入 TH1 和 TL1, T1发出的波特率为 9 600 b / s 。
主、从机流程图Word 资料.2、超负荷自动跳闸部分根据系统设计要求，结合 AT89C2051 硬件资源及系统硬件电路，智能限电器的程序流程如图 8所示Word 资料.。