智能负载监控系统-毕业设计报告

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1、 华北水利水电学院毕业设计 电子信息科学与技术专业毕业设计任务指导书指导老师 张帆 2012.05.12一、毕业论文的目的 这次我选择智能负载监控系统，因为我对单片机设计有极大的兴趣，我想抓住 这个机会好好地锻炼自己的把理论应用到实践的能力，为以后工作打下坚实的基础 。在这个过程中我更加深入的理解和掌握了c语言的程序设计和硬件电路的结合过程，动手焊接了一个完整的电路板，进一步加深了对继电器 ，蜂鸣器，模数转换认识。 二、主要内容 用STC89C52单片机实现对负载工作情况的智能监控，保证当负载发 生异常时，通过继电器的通断来保护负载，当负载电压超出正常范围时，继电器断开，红灯闪烁，蜂鸣器报警。

2、调节滑动变阻器，使负载两端电压处于正常范围，此时继电器接通，对负载提供电压。通过对单片机编写控制程序，实现智能自动控制。通过指示灯和蜂鸣器以及显示器的状态来报告负载的工作情况。包括以下内容：1、负载参数的采集 为了能够让单片机做出正确的判断，数据的采集必须准确，及时。运用模数转换芯片把采集到的模拟量转换为数据提供给单片机，使其分析和处理，并做出处理动作。2、数据的分析处理 通过做出和模数芯片相对应的计算，还原模拟量并作出判断。不同的判断结果要有不同的处理结果。3、结果的执行 处理结果控制外部设备（继电器、显示屏，蜂鸣器）做出动作。 4、深入研究单片机的芯片功能，掌握与其相关的接口电路，熟练掌握

3、与其相关的汇编语言或C语言的设计方法。 5、学习单片机仿真原理，学会使用单片机仿真器及相关编译、仿真软件。三、任务与要求1熟悉单片机各种芯片，主要是STC系列，本次设计将采用STC89C52、ADC0804芯片。了解单片机指令集和C语言。2熟悉Protel、Keil软件，并用来设计应用系统原理图。3学习硬件的焊接、安装、组装，单片机仿真器的使用。 4阅读参考资料、文献及论文，提交本设计开题报告。 5完成设计所需要的编程，硬件电路设计与实现，焊接。 6系统电路测试与交付。 四、时间安排 （2011-2012学年） 1、 第一学期第19周前 通过师生双向选择确定毕业设计课题。 2、第二学期1-2周

4、 阅读相关的参考资料及文献，基本完成开题报告。 3、第二学期3-4周 进一步修订完善开题报告、确定设计的目标和具体功能。 4、第二学期5-6周 完成各kei的软件设计，protel辅助分析。 5、第二学期7-11周 完成电路制作，调试。 6、第12周 完成毕业设计，全部成果交指导老师批阅。 7、 第13周 毕业答辩五、论文设计成果以及应用价值 1、设计成果用STC89C52单片机芯片实现对负载工作情况进行智能的监控，LCD1602显示绿灯电压和当前状态，保证当负载发生异常时，通过控制继电器的通断，来保护负载。通过滑动变阻器调节负载上电压，当负载恢复正常时，自动控制继电器接通电路，对负载提供电压

5、。通过对单片机编写控制程序，实现智能自动控制。通过设置的指示灯、蜂鸣器、显示器可以观测负载的工作情况。 2、应用价值 由于我们所面对的工程问题越来越复杂，过去所依赖分析的技术已逐渐不敷使用。利用电脑来分析及解决工程问题已是当今工程师的必要工具。使用软件进行仿真，能够极大加快科研人员进行研究开发的进度，减少在编写程序和开发算法方面所消耗的时间和有限的经费，从而获得最大的效能。六、参考资料1新编单片机原理与应用 潘永雄 编著 西安电子科技大学出版社 2模拟电子技术基础第三版 童诗白 华成英 主编 高等教育出版社 3数字电子技术基础第四版 阎石 主编 高等教育出版社4preteus入门教程 5kei

6、l c51入门教程 6. 电路.邱关源（罗先觉修订）高等教育出版社 7、 C语言大学实用教程 小红 陈惠鹏 孙志岗等 电子工业出版社 8、 protel电路设计实用教程 王正谋 电子工业出版社。 开题报告 2012年3月19 日学生姓名侯建涛学号200811620专业电子信息科学与技术题目名称智能负载监控系统课题来源老师提供研究现状和发展趋势 研究现状 在智能控制技术快速发展的今天，单片机智能控制技术广泛地应用与工业控制，智能监控，仪表的检测，家用电器甚至电子玩具等各个领域。发展趋势由于我们所面对的时代对产品的要求越来越高。这就要求我们采用更加复杂的监控手段来应对需要监控的变量，并不断使系统智

7、能化，来减少人工的参与，不断改进系统的可靠性，稳定性来保证整个产品的质量。研究的目的和意义目的：我选择了智能负载监控系统这个课题作为毕业设计其主要目的是通过此次课程设计进一步学习和巩固单片机及其相关知识，并学会利用所学的知识能，在设计过程中能综合运用所学知识内容，进一步熟悉和掌握proteus和keil的使用方法;对单片机的信息采集、处理和输出有较深的了解;为即将进入社会参加工作打下坚实的基础; 掌握收集资料、消化资料和综合资料的能力等等。意义： 人类早已经经历的电器时代，现在进入了信息时代，但不论哪个都要考虑负载的问题，由于电路设计和材料的问题，负载必须控制在一定范围之内，不然就会造成事故，

8、造成经济损失。监控系统可以随时把负载的情况展现给工程师，如果监控系统能够自动处理突发情况的话，不但更有利于操作，也能使得负载更加安全可靠。从事电子行业而不能熟练操作使用proteus电子线路设计软件，在工作和学习中将是寸步难行的。在电子行业，使用proteus等仿真软件对产品进行设计、仿真在很早以前就已经成为了一种趋势，这类软件的问世也极大地提高了设计人员在通信、电子等行业的产品设计质量与效率。通过本次设计我一定能够更加地熟练掌握这类仿真软件，进而提高专业本领，为以后的专业发展奠定基础。 实现的主要功能以8051单片机芯片为控制核心，通过数模转换芯片将负载的电压转换成数字量提供给单片机，单片机

9、经过计算处理得出结果并控制外围设备做出以下动作：1、电压正常闭合继电器使负载工作，电压过高断开继电器使负载断路。2、将结果输出给LCD1602，显示当前电压，当前状态-“toolow、normal、warming、off.3、电压处于不正常状态（太低、警报、断开）时、蜂鸣器响警报，LED闪烁。另外，可通过外部开关来控制负载的通断。研究的主要内容1、负载参数的采集 为了能够让单片机做出正确的判断，数据的采集必须准确，及时。运用模数转换芯片把采集到的模拟量转换为数据提供给单片机，使其分析和处理，并做出处理动作。2、数据的分析处理 通过做出和模数芯片相对应的计算，还原模拟量并作出判断。不同的判断结果

10、要有不同的处理结果。3、结果的执行 处理结果控制外部设备（继电器、显示屏，蜂鸣器）做出动作。电路原理总体设计基于单片机的智能负载监控系统的设计过程主要包括：总体设计、硬件设计、软件设计、仿真调试等几个阶段。对于总体设计，主要是画出原理框图。单片机继电器 负载开关LCD1602负载电压数模转换芯片蜂鸣器LED 系统总体设计框图主要器件（1）单片机芯片： AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令

11、系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。 （2）AD转换器ADC0804是属于连续渐进式（Successive Approximation Method）的A/D转换器，这类型的A/D转换器除了转换速度快（几十至几百us）、分辨率高外，还有价钱便宜的优点，普遍被应用于微电脑的接口设计上。 （3）LCD16021602字符型液晶是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块,它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。（4）继电器 采用5V小型继电器时间安排第1、2周：阅读文献资料；第3周：搜集

12、资料，确定方案；第4周：搜集8051等器件的功能和引脚资料，熟悉单片机一般编程语言或C语言，为后期的设计做前期准备；第5-6周：分析功能实现原理，利用proteus画出初步电路图；第7-8周：进一步和同组人探讨整个功能实现（包括硬件和软件的结合，用软件进行仿真测试；第9-10周：焊接出实际的电路板，测试、运行、实现功能；第11-12周：汇总整个的工作流程，查资料，做论文，准备答辩。指导教师意见签 名：年 月 日备注摘 要本次设计（智能负载监控系统）所要达到的目的是通过单片机应用系统的数据采集、数据处理、程序控制等技术，实现单片机对负载工作情况的智能监控。保证当负载发生异常时（负载电压过大或者过小），通过采样电路、模/数转换电路，把异常信号传递给单片机。单片机通过把接收的采样信号与程序所设置的基准正常信号范围进行比较，输出控制信号，控制固态继电器开起，切断负载上电压；并在电路断开期间，调节滑动变阻器，当负载恢复正常时，控制固态继电器接通电路，对负载提供电压。通过设置的指示灯和蜂鸣器可以观测到电路的工作情况。该设计在现实生产中很有实用意义。只要将相应元器件稍加改进，就可应用到不同的生