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1、 科技学院课程设计(综合实验)报告( -第2学期 )名 称： 微机原理及应用课程设计 题 目： 基于8051的过负荷控制系统 院 系： 电力工程系 班 级： 农电10K2 学生姓名： 申容 邵静雯 刘涛 钱善存 韩芳 学生学号： 指引教师： 牛胜锁 赵飞设计周数： 两周 成 绩： 日期： 年 07 月 11 日目录一 设计的目的与规定 11.1 设计的目的 11.2 设计的规定 1二 设计正文 11 硬件电路设计 12 数据系统系统 22.1 电压形成 22.2 电流互感器及电流变换器 22.3 低通滤波 33 A/D 转换 43.1 A/D转换 43.2 模拟多路开关 43.3 采样保持电路
2、 53.4 逐次比较式模数转换器件AD574A 6 3.4.1 逐次逼近法模数转换器的基本原理和过程 63.4.2 逐次比较式A/D 73.5 74LS373芯片工作原理 83.6 8051与AD574连接电路图 94 单片机8051的最小系统 10 4.1单片机8051简介 105 程序存储器 126 内部数据存储 127 振荡和复位电路 13 8 出口和报警电路 149 显示（芯片MC1449） 14 10 键盘 1511 键盘和显示电路 1612 EEPROM扩展 1713 软件设计 1813.1 A/D转换子程序 1813.2 显示子程序 1913.3 报警和出口子程序 20三 课设总
3、结 22四 参照文献 23基于8051的过负荷控制系统一 设计的目的与规定1.1 设计的目的用一种MCS-51系列单片机8051实现对负荷电流的实时监示。1.2设计的规定基于8051的过负荷控制系统是一种微型计算机系统运用芯片8051和AD574A设计一种对负荷电流监控的系统，在LED数码显示屏上显示电流值，当电流超过一定值时，系统自动的发告警信号，即告知管理人员发生了过载。如果电流值在10秒内还没有返回，就自动出口切断负荷，以保护设备不受电流热效应的危害。 二 设计正文第一章 硬件设计1 硬件电路设计硬件电路涉及：电压形成，模数转换，微机最小系统，键盘与显示，告警及出口，和EEPROM程序扩
4、展电路。示意图如下：图（1）功能流程图2 数据采集系统2.1 电压形成由于单片机不能解决电流信号，因此要把大的电流量先通过互感器转化为小电流信号，然后再把电流量转化成适合单片机解决的电压信号。电压形成回路涉及互感器，电流变换器和低通滤波。2.2电流互感器及电流变换器电流互感器二次电流数值对微机电路不合用，需要电流变换器将电流值变为幅值在5V以内的电压值，电流变换器的长处是只要铁芯不饱和，则其二次电流及并联电阻上的二次电压的波形可基本保持与一次侧电流波形相似且同相，即它的传变可使原信息不失真。电流变换器的缺陷是，在非周期分量的作用下容易饱和，线性度差，动态范畴也较小。如图（2）所示，Z是低通滤波
5、及A/D输入端等回路构成的综合阻抗，为电流变换器二次侧并联电阻，其值远不不小于Z。因此，可得，设计时使图（2）电流变换器2.3低通滤波在实际电力系统中运营时，电流中也许会产生高次谐波分量。由乃奎斯特采样定理懂得，（为采样频率，f为信号频率）才不会发生频谱混叠。信号频率越高，对硬件的规定越高。再者过高的谐波含量会多CPU的工作导致干扰，影响测量成果的精确性，并且会导致装置的误动作。因此要采用模拟低通滤波，把高次谐波从信号中滤除，只保存多我们有用的工频分量。事实上电流互感器对高频分量已有了相称大的克制作用，因此不必对抗频谱混叠的模拟低通滤波器提出很严格的规定，如不一定规定有很陡的过渡带，也不一定规
6、定阻带要有很抱负的衰耗特性。最简朴的模拟低通滤波器如图（3）所示：其中一种设计为：R=1k，C=0.1uF。图（3）低通滤波器3 A/D转换3.1 A/D转换过程将模拟量转化为数字量，该部分涉及模拟多路开关，采样保持和模数转化。3.2 模拟多路开关A/D器件的转换速率是不久的，往往一种A/D芯片可以承当若干路的模数转化工作。但在同一时刻，一种A/D却只能转换一路模拟量。因此就要用一种模拟多路开关，分不同的时刻将模拟量送到A/D中，供模数转化，实现分时转化各路模拟量的目的。图（4）AD5701管脚图AD7501是8路选通一路的模拟多路开关集成器件，如图（4）所示。三路电压量分别输入到AD7501
7、的,的三个端口。有三根地址线（,）选择将信号输送到OUT，给采样保持器。由于AD7501是八路选通一路,但所用到的信号只有3路，因此把接地。让单片机的,输出信号来控制芯片工作。工作过程如下表所示：EN导通000100110101表（1）AD7501工作真值表3.3 采样保持电路采样保持电路又称S/H电路，其作用是在一种极短的时间内测量模拟输入量在该时刻的瞬时值，并在模拟-数字转换器进行转换的期间内保持其输出不变。对采样保持电路的规定高质量的采样保持电路应满足如下几点：（1） Ch上的电压按一定的精度（如误差不不小于0.1%）跟踪上Usr所需要的最小采样宽度Tc(或称为截获时间)，对迅速变化的信号采样时，规定Tc尽量短，以便可以用很窄的采样脉冲，这样才干更精确的反映某一时刻的Usr值。（2） 保持时间要长。一般用下降率来表达保持能力。（3） 模拟开关的动作延时、闭合电阻和开断时的漏电流要小。上述（1）和（2）两个指标一方面决定所用阻抗变换器的质量，另一方面也和电容器Ch的容量有关。就截获时间来说，但愿Ch越小越好，但必须远不小于杂散电容；就保持时间来说，Ch大某些更有利。因此设计者应根据使用场合的特点，在两者
