住宅公用路灯用电量分配装置毕业设计(编辑修改稿)

住宅公用路灯用电量分配装置毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

内容并且冻结振荡器 ，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 另外考虑到在调试过程中实验器材的现实情况，该系统选选用 AT89C52单片机为主控芯片。 AT89C52 的概述及功能特性 AT89C52 是美国 ATMEL 公司生产的低电压、高性能 COMS 8 位单片机，片内含 8K bytes的可反复擦写的只读程序存储器（ PEROM）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 MCS51 指令系统，片内置通用 8位中央处理器和 Flash 存储单元， 功能强大的 AT89C52适用在许多高性价比的场合，可灵活应用于各种控制领域 [6]。 主要性能参数： 与 MCS— 51产品指令系统完全兼容 8k 字节可重擦写 Flash 闪速存储器 1000 次擦写周期 全静态操作： 0Hz— 24MHz 256x8bit 内部 RAM； 32 个可编程 I/O 口线 3 个 16 位可编程定时 /计数器中断； 2 个外部中断源，共 8 个中断源； 2 个串行中断，可编程 UART 串行通道； 低功耗空闲和掉电模式 ,软件 设置睡眠和唤醒功能 功能特性概述： AT89C2051 提供以下标准功能： 兼容 MCS51 指令系统 , 8k 可反复擦写 (大于 1000次） Flash ROM,32 个双向 I/O口 ,256x8bit 内部 RAM,3 个 16 位可编程定时 /计数器中断 ,时钟频率 024MHz,2 个串行中断，可编程 UART 串行通道 ,2 个外部中断源，共 8 2 个中断源 ,2 个读写中断口线， 3级加密位 ,低功耗空闲和掉电模式 ,软件 设置睡眠和唤醒功能 ,有 PDIP、 PQFP、 TQFP 及 PLCC 等几种封装形式，以适应不同产品的需求 [18]。 引脚功能说明：图 是 AT89C2051 的引脚结构图 ,有双列直插封装 (DIP)方式和方行封装方式。 下面介绍这些引脚。 图 引脚图 准的 C51 内核，在内部功能及管脚排布上与通用的 8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能 控制。 功能包括对会聚主 IC 内部寄存器、数据 RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号 IR 的接收解码及与主板 CPU 通信等。 主要管脚有： XTAL1（ 19 脚）和 XTAL2（ 18 脚）为振荡器输入输出端口，外接 12MHz 晶振。 RST/Vpd（ 9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。 VCC（ 40 脚）和 VSS（ 20 脚）为供电端口，分别接 +5V电源的正负端。 P0~P3 为可编程通用 I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中， P0 端口（ 32~39 脚）被定义为 N1 功能控制端口，分别与 N1 的相应功能管脚相连接， 13 脚定义为IR 输入端， 10 脚和 11 脚定义为 I2C 总线控制端口，分别连接 N1的 SDAS（ 18 脚）和 SCLS（ 19 脚）端口， 12 脚、 27 脚及 28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。 (1)P0 口 P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/O 口， 也即地址 /数据总线复用口。 作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动 8 个 TTL 逻辑门电路，对端口 P0 写“1” 时，可作为高阻抗输入端用 .在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低 8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。 在 Flash 2 编程时， P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。 (2)P1 口 P1 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。 对端口写 “1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。 作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流 (IIL)。 与 AT89C51 不同之处是， 和 还可分别作为定时 /计数器 2 的外部计数输入（ ）和输入（ ）， (3)P2 口 P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。 对端口 P2 写 “1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流 (IIL).在访问外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存储器（例如执行 MOVX @DPTR 指令）时， P2 口送出高 8 位地址数据。 在访问 8 位地址的外部数据存储器（如执行 MOVX @RI 指令）时， P2 口输出 P2 锁存器的内容 .Flash 编程或校验时， P2 亦接收高位地址和一些控制信号。 (4)P3 口 P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。 P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。 对 P3 口写入 “1” 时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。 此时，被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流（ IIL） .P3 口除了作为一般的 I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能 .P3 口还接收一些用于 Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。 (5)RST 复位输入。 当振荡器工作时， RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 (6)ALE/PROG 当访问外部程序存储器或数据存储器时， ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。 一般情况下， ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。 要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲 .对 Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（ PROG）。 如有必要，可通过对特殊功能寄存器（ SFR）区中的 8EH 单元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。 该位置位后，只有一条 MOVX 和 MOVC 指令才能将 ALE 激活。 此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 ALE 禁止位无效。 2 (7)PSEN 程序储存允许（ PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当 AT89C52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN 有效，即输出两个脉冲。 在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过 两次 PSEN 信号。 (8)EA/VPP 外部访问允许。 欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为 0000H— FFFFH），EA 端必须保持低电平（接地）。 需注意的是：如果加密位 LB1 被编程，复位时内部会锁存 EA 端状态 .如 EA 端为高电平（接 Vcc 端）， CPU 则执行内部程序存储器中的指令 .Flash 存储器编程时，该引脚加上 +12V 的编程允许电源 Vpp，当然这必须是该器件是使用 12V 编程电压 Vpp。 (9)XTAL1 振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。 (10)XTAL2 振荡器反 相放大器的输出端。 (11)Vcc：电源电压 (12)GND：接地端 时钟电路 振荡电路和单片机内部的时钟电路共同构成了单片机的时钟方式。 AT89C52 内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，单片机引脚 XTAL1 和 XTAL2 分别是放大器的输入和输出端。 放大器与作为反馈组件的片外晶体或陶瓷谐振器一切构成一个自激振荡器。 单片机的时钟产生方法有两种，一种是内部时钟方式，另一种是外部时钟方式。 设计中选用的是内部时钟方式。 最常用的内部时钟方式是采用外接晶体和电容组成的并联谐振电路。 单片机片内振荡器的 时钟电路如图 所示。 图 12MHz 的振荡晶体，两只电容器取值 27PF。 则单片机的 4个周期的具体数值分别是： 振荡周期 =1/12μs ； 时钟周期 =1/6μs ； 机器周期 =1μs ； 指令周期 =1~4μs。 片内时钟电路在设计时应注意晶体和电容器应尽可能地靠近单片机芯片，以减少寄生电容，保证振荡器稳定可靠的工作。 2 图 主控芯片设计图 . 3 芯片擦除 整个 EPROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持 ALE 管脚处于低电平 10ms 来完成。 在芯片擦操作中，代码 阵列全被写 “1” 且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 此外， AT89C52 设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。 在闲置模式下， CPU 停止工作。 但 RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。 在掉电模式下，保存 RAM 的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 复位电路 单片机应用系统工作时，会经常要求进入复位工作状态，所以复位电路要求能准确可靠地工作，而且单片机的复位状态与应用系统的复位状态是密切相关的。 单片机的复位都是靠外部电路实现的。 在时钟电路工作后，只要在单片机的 RST 脚上出现 24 个时钟振荡脉冲以上的高电平，单片机便可实现初始化状态复位。 为了保证系统可靠地复位，在设计复位电路时，通常使RST 引脚保持 10ms 以上的高电平。 只要 RST保持高电平，单片机就循环复位；当 RST 从高电平变为低电平以后，单片机就从 0000H 地址开始执行程序。 在单片机复位的有效期间，ALE、 PSEN 引脚输出高电平。 单片机的通常采用上电自动复位和按键复位两种方式。 设计中选用上电自动复位方式，由 “ 看门狗 ” 电路实现。 如图 看门狗电 路。 2 图 看门狗电路 2. 4 路灯按钮电路的设计 是为了方便物业控制供电，每个用户的供电时间由物业操纵，如果没有此电路，将会带来很多不便，并且不会实现均摊供电的效果。 按钮共有 3个，一个是“上”按钮，一个是“下”按钮，还有一个是“确定”按钮。 假设每个用户供电 10S 的时间，当按下“上”操作按钮时，每个用户轮流的供电时间增加，当达到了需要的轮流时间时，按下“确定”按钮；当按下“下”操作按钮时，每个用户轮流供电时间减少，当达到了需要的轮流时间时，按下“确定”按钮，这样每个用户的供电时间就 会得到相应的改变。 如图 所示。 2 图 按键电路图 光耦合隔离电路 光耦合器 TLP5212 是一个光电耦合器件， 它是把发光 把发光器件 (如发光二极管 )和光敏器件 (如光敏三极管 )组装在一起，通过光线实现耦合构成电一光和光一电的转换器件。 TLP5212 芯片的内部结构图如下图 所示。 当电信号送入光电耦合器的输入端时 ,发光二极管通过电流而发光 ,光敏器件受到光照后产生电流导通 ,当输入无信号时 ,发光二极管不两 ,光敏电阻截止。 使用光电耦合器时，输入部分和输出部分必须分别采用独立的电源，如果两端共用一个 电源，则光电耦合器件的隔离将失去意义。 光电耦合器主要 是用来隔离输入输出的，主要是隔离输入信号。 因为在各种应用电路中，往往有一些信号需要传输到控制器，但如果将这些信号接到单片机上，会有以下问题：信号不匹配，输入信号可能是交流信号、高压信号、按键等干接点信号；比较长的接连线路容易引进干扰、雷电、感应电磁等。 不经常过隔离不可靠，所以信号需要光耦进行隔离接入单片机。 选用 TLP5212的原因是因为这芯片便宜而且功能达到我们设计的要求。 图 图 内部结构图 2 执行分配的继电器电路的设计 本装置设计的楼道住户为 12 户，符合国内大多数住宅楼每个楼道 12 户（ 62 ）的要求；因此，分别由 12 路继电器担当个住户分时供电的切换功能。 继电器线圈分别由 US1～US12 驱动，继电器动合触电的一端接每个住户的用户侧相线 L1～ L12，另一侧并接作为路灯的相线 LINE[16]。 设计电路如图。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 22 M a y 20 08 S he e t o f F i l e : D : \t u\ db D r a w n B y :D 1 2J 12LINE12D 1 0J 10LINE10D8J8LINE8D6J6LINE6D4J4LINE12D1J1LINE1J 11LINE11D 1 1USE11J9LINE9D9USE9J7LINE。