基于单片机的继电器控制设计毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机的继电器控制设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

○ 4 用户应用程序空间 61K； ○ 5 片上集成 1280 字节 RAM； ○ 6 通用 I/O 口 32 个，复位后为 :P1/P2/P3 是准双向口 / 弱上拉（普通 8051 传统I/O 口）， P0 口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻； ○ 7 ISP（在系统可编程） /IAP（在应用可编程），无需专用编程器 / 仿真器可通过串口（ ）直接下载用户程序， 8K 程序 3 5 秒即可完成一片； ○ 8 EEPROM 功能； ○ 9 看门狗； ○10 内部集成 MAX810 专用复位电路，外部晶体 12M 以下时，可省外部复位电路，复位脚可直接接地； ○11 共 3 个 16位定时器 /计数器，其中定时器 0还可以当成 2 个 8 位定时器使用； ○12 外部中断 4 路，下降沿中断或低电平触发中断， Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒； ○13 通用异步串行口（ UART） ，还可用定时器软件实现多个 UART； ○14 工作温度范围： 075℃（商业级）； （ 2） STC89C52 的 DIP 封装 40 引脚分布 STC89C52 单片机的 DIP 封装拥有 40 个引脚，其中 P0\P1\P2\P3 四组 I/0 口，总共 32 个 I/O 口引脚，另外包括一个电源 VCC 引脚，两个晶振引脚一个接地端引脚，一个复位引脚，以及 EA 引脚、 ALE 引脚、 PSEN 引脚，总共 40 个引脚，引脚分布如图 所示。 广东海洋大学寸金学院 20xx 届本科生毕业设计 10 图 单片机 STC89C52DIP 封装引脚图 红外接收头 PC838 红外接收电路一体化的红外接收装置将遥控信号的接收、放大、检波、整形集于一身，并且输出可以让单片机识别的 TTL 信号，这样大大简化了接收电路的复杂程度和电路的设计工作，方便使用。 在本 设计 中采用红外一体化接收头 PC838， 在用小功率发射管发 射信号情况下，其接收距离可达 15m。 它能与 TTL、 COMS 电路兼容 ， 接收红外信号频率为 38 kHz,同时能对信号进行放大、检波、整形，得到 TTL 电平的编码信号。 三个管脚分别是地 (GND)、＋ 5 V 电源 (VCC)、解调信号输出端 (接单片机外部中断 )。 红外一体化接收头的测试 ：可以 在 PC838 的电源端与信号输出端之间接上一只二极管及一只发光二极管后，再配上规定的工作电源（为＋ 5V），当手拿遥控器对着接收头按任意键时，发光二极管会闪烁，说明红外接收头和遥控器工作都正常；如果发光二极管不闪烁发光，说明红外接 收头和遥控器至少有一个损坏。 只要确保遥控器工作正常，很容易判断红外接收头的优劣。 由于供电电源存在干扰，应该对电源端进行滤波处理，处理方法为：电源端与接地端之间连接一个 100Ω 左右 的电阻以及一个 47uF 左右的电容，本设计采用 电20xx 届本科生毕业设计 11 容滤波同样能够满足设计要求。 PC838 的经典应用原理图如图 所示： OUTPUT 单片机 I/O 口 GND C1 VCC（ +5V） R2 图 PC838 的经典应用电路 1602 液晶 在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。 液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。 在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种：发光管、 LED 数码管、液晶显示器。 发光管和 LED 数码管比较常用，软硬件都比较简单，在前面章节已经介绍过，在此不作介绍，本章重点介绍字符型液晶显示器的应用。 在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个 优点 ： 显示质量高 由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（ CRT）那样需要不断刷新新亮点。 因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。 数字式接口 液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。 体积小、重量轻 液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。 功耗低 相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的 电极和驱动 IC 上，因而耗电量比其它显示器要少得多。 一、 液晶显示简介 液晶显示原理 PC838 广东海洋大学寸金学院 20xx 届本科生毕业设计 12 液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。 液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、 PDA 移动通信工具等众多领域。 液晶显示器的分类 液晶显示的分类方法有很多种，通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。 除了黑白显示外，液晶显示器还有多灰度有彩色显示等。 如果根据驱动方式来分， 可以分为静态驱动（ Static）、单纯矩阵驱动（ Simple Matrix）和主动矩阵驱动（ Active Matrix）三种。 液晶显示器各种图形的显示原理 : ① 线段的显示 点阵图形式液晶由 MN 个显示单元组成，假设 LCD 显示屏有 64 行，每行有 128列，每 8 列对应 1字节的 8 位，即每行由 16 字节，共 168=128 个点组成，屏上6416 个显示单元与显示 RAM 区 1024 字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。 例如屏的第一行的亮暗由 RAM 区的 000H—— 00FH 的 16 字节的内容决定，当（ 000H） =FFH 时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为 8 个点；当（ 3FFH） =FFH 时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（ 000H） =FFH，（ 001H）=00H，（ 002H） =00H， „„ （ 00EH） =00H，（ 00FH） =00H 时，则在屏幕的顶部显示一条由 8段亮线和 8条暗线组成的虚线。 这就是 LCD 显示的基本原理。 ② 字符的显示 用 LCD 显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由 68 或 88 点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示 RAM 区的 8字节，还要使每字节的不同位为“1” ，其它的为 “0” ，为 “ 1” 的点亮，为 “0” 的不亮。 这样一来就组成某个字符。 但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在 LCD 上开始显示的行列号及每行的列数找出显示 RAM 对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。 ③ 汉字的显示 汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码（一般用字模提取软件），每个汉字占 32B，分左右两半，各占 16B，左边为 5„„右边为 6„„ 根据在 LCD 上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示 RAM 对应20xx 届本科生毕业设计 13 的地址，设立光标， 送上要显示的汉字的第一字节，光标位置加 1，送第二个字节，换行按列对齐，送第三个字节 „„ 直到 32B 显示完就可以 LCD 上得到一个完整汉字。 二、 1602 字符型 LCD 简介 字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式 LCD，目前常用 16*1， 16*2， 20*2 和 40*2 行等的模块。 下面以长沙太阳人电子有限公司的 1602 字符型液晶显示器为例，介绍其用法。 一般 1602 字符型液晶显示器实物如图 1053： 三、 1602LCD 主要技术参数： 显示容量 :162 个字符 芯片工作电压 :— 工作电流 :() 模块最佳工作电压 : 字符尺寸 :(WH)mm 四、 引脚功能说明 1602LCD 采用标准的 14 脚（无背光）或 16 脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表所示 : 编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明 1 VSS 电源地 9 D2 数据 2 VDD 电源正极 10 D3 数据 3 VL 液晶显示偏压 11 D4 数据 4 RS 数据 /命令选择 12 D5 数据 5 R/W 读 /写选择 13 D6 数据 6 E 使能信号 14 D7 数据 7 D0 数据 15 BLA 背光源正极 8 D1 数据 16 BLK 背光源负极 表：引脚接口说明表 第 1 脚： VSS 为地电源。 第 2 脚： VDD 接 5V 正电源。 广东海洋大学寸金学院 20xx 届本科生毕业设计 14 第 3 脚： VL 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生 “ 鬼影 ” ，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度。 第 4 脚： RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第 5 脚： R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。 当 RS和 R/W 共同为低电平时可以写入指 令或者显示地址，当 RS 为低电平 R/W 为高电平时可以读忙信号，当 RS 为高电平 R/W 为低电平时可以写入数据。 第 6 脚： E 端为使能端，当 E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第 7～ 14 脚： D0～ D7为 8位双向数据线。 第 15 脚：背光源正极。 第 16 脚：背光源负极。 USB 接口 本设计采用的是 USB 接口来对整个遥控系统进行适配供电，从而使得本设计的电源部分稳定且对电路实现了最大简化，相比较的单片机传统供电系统来说更为节能，成本更节约。 （ 1） USB 接口的简介 USB 是英文 Universal Serial BUS（通用串行总线）的缩写，而其中文简称为“ 通串线，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。 是应用在PC 领域的接口技术。 USB 接口支持设备的即插即用和热插拔功能。 USB 是在 1994 年底由英特尔、康柏、 IBM、 Microsoft 等多家公司联合提出的 ，引脚分布如图 所示： 图 USB 接口引脚分布图 （ 2） 选择 USB 接口为本设计供电的原因及注意事项 20xx 届本科生毕业设计 15 由于 USB 供电可以提供每个 U 口 最大为 500MA 的 电流 ，供电电压为 5V， 与单片机的供电系统相适配，能满足本设计绝大 部分元器件的供电要求，而且本设计过程中并不存在大功率元器件，所以本设计选用 USB 作为整个红外遥控系统的供电电源，但是为了 防 止 电路上短路烧坏电脑的 USB 接口 ， USB接口 应加 自恢复保险。 本设计只需要利用 USB 的 VCC 电源端（ +5V），以及 GND（接地端）对设计中所涉及的元器件进行供电，而其余两脚为数据传送端口无需利用，因此空置便可，在设计过程中需要先用万用表电压档测量 USB 接口的 VCC 端以及 GND 端口，避免连接电路时候将电源极性接反而造成不必要的后果。 （ 3） USB 接口的选型 USB 接口的型号多种多样，对于供 电电路来说，采用普通的 A 型或者 B型接口就可以了，本设计使用的是 A型 USB 接口，如图 所示： 图 USB 接口实物图 电磁继电器 要实现遥控开关，需要选择继电器配合单片机以及红外遥控实现遥控开关的功能，本设计选用的是 5V 额定电压的电磁继电器。 （ 1） 电磁继电器的介绍 继电器是一种电控制 器件。 它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。 通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种 “ 自动开关 ”。 故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 当输入量（如电压、电流、温度等）达到规定值时，继电器被所控制的输出电路导通或断开。 输入量可分为电气量（如电流、电压、频率、功率等）及非电气量（如广东海洋大学寸金学院 20xx 届本科生毕业设计 16 温度、压力、速度等）两大类。 继电器具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。 广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。 （ 2）电磁继电器的原理 电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的 ，（本设计应用的 5 引脚电磁继电器内部结构示意如图 所示）， 只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效 应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。 当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。 这样吸合、释放，从而达到了在。