畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)論文作者學(xué)號(hào)學(xué)院自動(dòng)化工程學(xué)院班級(jí)專(zhuān)業(yè)自動(dòng)化測(cè)控技術(shù)與儀器所在系控制科學(xué)與工程儀器科學(xué)與技術(shù)題目電力電子裝置電流檢測(cè)與過(guò)流保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)者簽字評(píng)閱者摘要本論文針對(duì)不間斷電源以霍爾傳感器和AT89C51單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)了一個(gè)利用霍爾效應(yīng)實(shí)現(xiàn)電流檢測(cè)并帶過(guò)流保護(hù)的裝置。該裝置在片外擴(kuò)展A/D轉(zhuǎn)換接口，系統(tǒng)選用ADC0804轉(zhuǎn)換器，電流檢測(cè)元件采用ACS712霍爾傳感器。在上述硬件基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)ADC0804芯片的啟動(dòng)與讀寫(xiě)操作，完成對(duì)來(lái)自ACS712的直流電流信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換工作，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，ADC0804向CPU發(fā)出一個(gè)信號(hào)，CPU對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量進(jìn)行處理，并將結(jié)果通過(guò)數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，達(dá)到檢測(cè)電流的目的。并且采用新型超低電壓檢測(cè)器PT7M6LOL及一些通用元器件設(shè)計(jì)的一種通用過(guò)流保護(hù)電路，經(jīng)實(shí)驗(yàn)其效果較好。該保護(hù)電路的特點(diǎn)是最大的允許工作電流IMAX可設(shè)定；在正常工作狀態(tài)無(wú)過(guò)流發(fā)生時(shí)，電路耗電極小，約幾十微安；一旦有過(guò)流狀態(tài)出現(xiàn)，切斷負(fù)載電源迅速約幾毫秒，并鎖存印保持負(fù)載斷開(kāi)電源狀態(tài)，不影響其他電路工作；控制切斷電源的PMOSFET的壓降小，檢測(cè)電流的電阻RS上的壓降小僅1OOMV，所以電路的效率95；有過(guò)流狀態(tài)指示；電路簡(jiǎn)單、無(wú)需調(diào)整；若都采用貼片式元器件占印制板面積較小。關(guān)鍵詞霍爾傳感器；AT89C51；過(guò)流保護(hù)ABSTRACTINTHISPAPER,THEUNINTERRUPTIBLEPOWERSUPPLYTOTHEHOLZERSENSORANDAT89C51SCMASTHECORE,THEDEVICEWITHOVERCURRENTPROTECTIONBYTHEUSEOFAHOLZEREFFECTOFCURRENTDETECTIONANDDESIGNTHEDEVICEEXTENSIONA/DCONVERSIONINTERFACEINCHIP,SYSTEMWITHADC0804CONVERTER,CURRENTDETECTIONDEVICEUSINGACS712HOLZERSENSORONTHEHARDWAREBASIS,REALIZETHESTARTUPANDREADONTHEADC0804CHIPOFTHEWRITEOPERATION,TOCOMPLETETHEDCCURRENTSIGNALFROMTHEACS712A/DCONVERSIONWORK,WHENTHEA/DISFINISHED,THEADC0804SENDSASIGNALTOTHECPU,CPUDIGITALCONVERSIONAFTERTHETREATMENT,ANDTHERESULTSTHROUGHDIGITALTUBEDISPLAYCURRENT,TODETECTTHEPURPOSEANDUSINGTHENEWULTRALOWVOLTAGEDETECTORPT7M6LOLANDSOMECOMMONCOMPONENTSTODESIGNAGENERALOVERCURRENTPROTECTIONCIRCUIT,THEEXPERIMENTTHEEFFECTISBETTERTHEPROTECTIONCIRCUITISTHEMAXIMUMPERMISSIBLEWORKINGCURRENTOFTHEIMAXCANBESETINTHENORMALWORKINGSTATENOFLOW,THEPOWERCONSUMPTIONOFTHECIRCUITISVERYSMALL,ABOUTTENSOFMICROAMPERESONCETHEOVERCURRENTCONDITION,LOADOFFQUICKLYABOUTAFEWMILLISECONDS,ANDLATCHESYINBAOSLOADDISCONNECTPOWERSTATE,DOESNOTAFFECTOTHERCIRCUITCONTROLTHEPRESSURECUTTINGOFFTHESUPPLYOFSMALLPMOSFET,RSCURRENTDETECTINGRESISTORVOLTAGEDROPONTHESMALLONLY1OOMV,SOTHEEFFICIENCYOF95CIRCUITOVERCURRENTSTATEINDICATORTHECIRCUITISSIMPLE,NONEEDOFADJUSTMENTIFUSESSMDCOMPONENTSACCOUNTEDFORPRINTEDCIRCUITBOARDAREAISSMALLKEYWORDSHOLZERSENSORAT89C51OVERCURRENTPROTECTION目錄摘要IABSTRACTII目錄1第1章緒論211課題背景與意義212發(fā)展歷史2121不間斷電源的發(fā)展歷史3第2章電流檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述521單片機(jī)原理簡(jiǎn)介5211AT89C51簡(jiǎn)述622A/D轉(zhuǎn)換電路6221ADC0804簡(jiǎn)述6222ADC0804外圍電路以及與單片機(jī)的鏈接圖723數(shù)碼管顯示電路923174HC4511管腳與工作原理9232七段數(shù)碼管引腳與工作原理924系統(tǒng)整體電路原理圖10第3章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1331單片機(jī)開(kāi)發(fā)及調(diào)試工具1332電流檢測(cè)裝置軟件程序流程圖1433系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)14331定時(shí)器計(jì)數(shù)程序14332外部中斷程序15333初始化MCU程序16334ADC0804啟動(dòng)、讀取轉(zhuǎn)換程序16335霍爾傳感器ACS712的計(jì)算函數(shù)程序18336七段數(shù)碼管顯示程序19337主程序20第4章過(guò)流保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)2241PT7M6LOL的結(jié)構(gòu)及工作原理2242過(guò)流保護(hù)電路及工作原理2643電路模塊27第5章軟件系統(tǒng)仿真2951仿真軟件介紹2952系統(tǒng)仿真過(guò)程29521、在PROTEUS中繪制系統(tǒng)原理圖29522雙擊原理圖中的單片機(jī)，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件HEX30523點(diǎn)擊確定對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。31524點(diǎn)擊開(kāi)始按鈕開(kāi)始系統(tǒng)測(cè)試32結(jié)論33參考文獻(xiàn)34致謝36第1章緒論11課題背景與意義近幾年來(lái)，單片機(jī)已逐步深入應(yīng)用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各部門(mén)及人們生活的各個(gè)方面。各種類(lèi)型的單片機(jī)也根據(jù)社會(huì)的需求而開(kāi)發(fā)出來(lái)。單片機(jī)是器件級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)際上它是一個(gè)微控制器或微處理器。由于它功能齊全，體積小，成本低，因此它可以應(yīng)用到所有電子系統(tǒng)中。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFALSHPROGRAMMABLEANDERASABLEREADONLYMEMORY）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C51是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。此外在一些負(fù)載電流較大的電路中，若由于負(fù)載內(nèi)部產(chǎn)生局部短路或其他原因造成負(fù)載電流超過(guò)最大允許電流過(guò)流時(shí)，若不及時(shí)斷開(kāi)負(fù)載電源，往往容易造成負(fù)載過(guò)熱燒毀或電源過(guò)載使整個(gè)電路系統(tǒng)不能正常工作或電源受損。采用完善的過(guò)流保護(hù)電路可在一旦出現(xiàn)過(guò)流時(shí)，瞬間斷開(kāi)過(guò)流負(fù)載的電源，這可減小電路損壞的程度、減小損失。12發(fā)展歷史傳感器產(chǎn)業(yè)分類(lèi)眾多，其中霍爾傳感器市場(chǎng)是第三大的傳感器產(chǎn)品市場(chǎng)。在汽車(chē)業(yè)、電腦、手機(jī)以及新興消費(fèi)電子領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。未來(lái)幾年，隨著越來(lái)越多的汽車(chē)電子和工業(yè)設(shè)計(jì)企業(yè)轉(zhuǎn)移到中國(guó)，霍爾傳感器在中國(guó)市場(chǎng)的年銷(xiāo)售額將保持20到30的高速增長(zhǎng)。與此同時(shí)，霍爾傳感器的相關(guān)技術(shù)仍在不斷完善中，可編程霍爾傳感器、智能化霍爾傳感器以及微型霍爾傳感器將有更好的市場(chǎng)前景。在我們的日常生活中，霍爾傳感器被廣泛應(yīng)用。例如，在翻蓋或是滑蓋的手機(jī)中，用來(lái)檢測(cè)手機(jī)蓋翻開(kāi)或是滑動(dòng)的器件就是霍爾傳感器；再比如，在電腦鍵盤(pán)上，實(shí)現(xiàn)光標(biāo)移動(dòng)的滾動(dòng)鍵就是由霍爾傳感器組成的；還有，在汽車(chē)變速箱、電動(dòng)門(mén)窗等需要電機(jī)的部件中也有霍爾傳感器應(yīng)用?？梢哉f(shuō)，我們?cè)诿刻斓纳钪卸荚谂c霍爾傳感器打交道?！坝捎谛枰捎没魻杺鞲衅鞯膽?yīng)用領(lǐng)域，如汽車(chē)、電機(jī)、手機(jī)和電腦都已經(jīng)采用了該器件，而且這些市場(chǎng)在未來(lái)幾年的增長(zhǎng)較為穩(wěn)定，而其他一些新的應(yīng)用市場(chǎng)又不足以與上述幾個(gè)市場(chǎng)相比，因此霍爾傳感器在全球總的市場(chǎng)容量是較為穩(wěn)定的，每年的增長(zhǎng)率保持在5到10之間?；魻杺鞲衅鲬?yīng)用的領(lǐng)域不同，因此各個(gè)市場(chǎng)對(duì)它的要求也不盡相同?！笆謾C(jī)市場(chǎng)對(duì)霍爾傳感器的主要要求包括尺寸、功耗和可調(diào)節(jié)的閾值。在工業(yè)和汽車(chē)應(yīng)用方面，霍爾傳感器首先要滿(mǎn)足工業(yè)或汽車(chē)認(rèn)證對(duì)器件的要求，例如安全性、穩(wěn)定性和溫度范圍要達(dá)到相應(yīng)的級(jí)別。121不間斷電源的發(fā)展歷史不間斷電源或稱(chēng)UPS，即UNINTERRUPTIBLEPOWERSUPPLY是在電網(wǎng)異常的情況下不間斷的為電器負(fù)載設(shè)備提供后備交流電源，維持電器正常運(yùn)作的設(shè)備。通常情況下不間斷電源被用于維持計(jì)算機(jī)尤其是服務(wù)器或交換機(jī)等關(guān)鍵性商用設(shè)備或精密儀器的不間斷運(yùn)行，防止計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)丟失，電話(huà)通信網(wǎng)絡(luò)中斷或儀器失去控制。1飛輪式不間斷電源在使用電池的時(shí)代之前，不間斷電源曾經(jīng)使用飛輪和內(nèi)燃機(jī)為負(fù)載提供電能供應(yīng)，這種不間斷電源被稱(chēng)為飛輪式或旋轉(zhuǎn)式不間斷電源。飛輪式不間斷電源由整流器、直流電動(dòng)機(jī)、飛輪、柴油機(jī)（或汽油機(jī)）及發(fā)電機(jī)等組成。在電網(wǎng)供電的情況下，由整流器提供的直流電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)，并且?guī)Оl(fā)電機(jī)為負(fù)載供電。由于飛輪的慣性作用，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速可以保持均衡，此時(shí)不間斷電源起過(guò)濾電網(wǎng)干擾的作用。當(dāng)電網(wǎng)斷電后，飛輪繼續(xù)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，同時(shí)啟動(dòng)柴油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，替代原有電網(wǎng)為負(fù)載供電。由于飛輪式不間斷電源使用內(nèi)燃機(jī)提供電力，會(huì)產(chǎn)生較大的噪音同時(shí)體積也較大，因此目前一般僅被用于應(yīng)急情況和一些自然狀況惡劣的場(chǎng)合，通常情況下不間斷電源會(huì)使用蓄電池來(lái)提供電力2、蓄電池式不間斷電源自二十世紀(jì)六十年代美國(guó)通用電氣公司研究生產(chǎn)不間斷電源以來(lái)，不間斷電源一直在被改進(jìn)，但是其基本原理沒(méi)有重大變化?，F(xiàn)代的不間斷電源由電池組、逆變器和控制電路組成，一端連接電網(wǎng)另一端連接電器負(fù)載。在電網(wǎng)電壓正常的情況下，不間斷電源利用電網(wǎng)電源為自身充電，在電網(wǎng)出現(xiàn)異常的時(shí)候，不間斷電源將存儲(chǔ)于電池中的電能釋放，供負(fù)載使用。它按工作方式通常分為在線(xiàn)式和后備式（亦稱(chēng)為離線(xiàn)式）兩種；按輸出波形可分為正弦型、近似正弦型（用階梯方波來(lái)擬合正弦波）等。第3章電流檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述31單片機(jī)原理簡(jiǎn)介單片機(jī)是指集成在一個(gè)芯片上的微型計(jì)算機(jī)，也就是把組成微型計(jì)算機(jī)的各種功能部件，包括CPUCENTRALPROCESSINGUNIT、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAMRANDOMACCESSMEMORY、只讀存儲(chǔ)器ROMREADONLYMEMORY、基本輸入/輸出INPUT/OUTPUT接口電路。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等部件都制作在一塊集成芯片上，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)從而實(shí)現(xiàn)微型計(jì)算機(jī)的基本功能。311AT89C51簡(jiǎn)述AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能4K字節(jié)FLASH閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線(xiàn)，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可降至0HZ的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。AT89C51管腳圖如下圖1AT89C51引腳排列32A/D轉(zhuǎn)換電路321ADC0804簡(jiǎn)述ADC0804是一個(gè)早期的A/D轉(zhuǎn)換器，因其價(jià)格低廉而在要求不高的場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。ADC0804是一個(gè)8位、單通道、低價(jià)格A/D轉(zhuǎn)換器，主要特點(diǎn)是模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間大約100US；方便的TTL或CMOS標(biāo)準(zhǔn)接口；可以滿(mǎn)足差分電壓輸入；具有參考電壓出入端；內(nèi)含時(shí)鐘發(fā)生器；單電源工作時(shí)（0V5V）輸入信號(hào)電壓范圍是0V5V；不需要調(diào)零等等。ADC0804管腳圖如下圖2ADC0804管腳圖322ADC0804外圍電路以及與單片機(jī)的鏈接圖圖3ADC0804外圍電路圖調(diào)整變阻器HAUBLAN20K，使輔助參考端VREF腳得到25V標(biāo)準(zhǔn)參考電壓。在CLKIN、CLKOUT端設(shè)計(jì)RC振蕩電路，由于ADC0804頻率限制在1001460KHZ，通過(guò)對(duì)頻率公式F111RC的計(jì)算，選擇電阻R20K，電容C200PF，即可得到符合設(shè)計(jì)要求的頻率。圖4ADC0804與單片機(jī)的的鏈接圖33數(shù)碼管顯示電路33174HC4511管腳與工作原理本設(shè)計(jì)選用74HC4511作為驅(qū)動(dòng)芯片,以七段數(shù)碼管管作為顯示器件的顯示模塊最為系統(tǒng)的輸出為了數(shù)碼管的保險(xiǎn)器件我們?cè)跀?shù)碼管與驅(qū)動(dòng)芯片之間加1K歐姆的電阻作為限流電阻,保證驅(qū)動(dòng)芯片以及數(shù)碼管的安全運(yùn)行74HC4511管腳圖如下圖574HC4511引腳圖332七段數(shù)碼管引腳與工作原理在單排年級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)和智能化儀器儀表中廣泛使用各種顯示器來(lái)顯示數(shù)據(jù)文字或者是圖形畫(huà)面，其中最常用的顯示器是LED發(fā)光二級(jí)管顯示器，因?yàn)樗哂序?qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，配臵靈活方便，功耗低響應(yīng)速度快，可靠性高以及易于實(shí)現(xiàn)而且價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。LED顯示實(shí)際上是由若干發(fā)光二級(jí)管構(gòu)成的，當(dāng)發(fā)光管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或者是一個(gè)筆畫(huà)發(fā)光，控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符。圖6發(fā)光管接入電路的具體接法34系統(tǒng)整體電路原理圖基于單片機(jī)的霍爾電流電流檢測(cè)系統(tǒng)的原理圖如圖7所示，系統(tǒng)由一個(gè)主控系統(tǒng)和一個(gè)檢測(cè)模塊組成。被測(cè)電流通過(guò)ACS712芯片時(shí)，該芯片利用霍爾效應(yīng)，將被測(cè)電流轉(zhuǎn)換成05VDC模擬信號(hào)，該模擬量經(jīng)A/D裝換變成數(shù)字量。AD采樣處理模塊主要是對(duì)從ADC0804采集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，完成對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)BCD碼的轉(zhuǎn)換，并且通過(guò)PL口輸出顯示，PL口的低4位輸出BCD碼，高4位為數(shù)碼管的片選信號(hào)。ADC0804與AT89C51的連接采用循環(huán)掃描的方式。當(dāng)AD轉(zhuǎn)換結(jié)束后，ADC0804向CPU發(fā)出一個(gè)信號(hào)，CPU對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量進(jìn)行處理，使數(shù)碼管顯示當(dāng)前的電流值。圖7系統(tǒng)原理圖第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)41單片機(jī)開(kāi)發(fā)及調(diào)試工具本系統(tǒng)的軟件編程使用的是美國(guó)KEILSOFTWARE公司出品的KEIL4，是51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)。KEIL4軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全WINDOWS界面。另外重要的一點(diǎn)，KEIL4生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。42電流檢測(cè)裝置軟件程序流程圖43系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)431定時(shí)器計(jì)數(shù)程序T1和T0是兩個(gè)獨(dú)立的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，相互之間不會(huì)影響。至于定時(shí)和計(jì)數(shù)功能，則由寫(xiě)入TMOD（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式控制寄存器）的值，來(lái)確定當(dāng)前定時(shí)器是定時(shí)功能還是計(jì)數(shù)功能。因此在程序中，可以設(shè)臵標(biāo)志位TR0和TMOD配合，當(dāng)TR0是1時(shí)，定時(shí)器就執(zhí)行計(jì)數(shù)功能，開(kāi)始計(jì)數(shù)。定時(shí)器需要計(jì)數(shù)16位數(shù)，因此選擇定時(shí)器為模式1，即設(shè)臵TMOD0X01。程序如下INCLUDE“PUBLICH“U8CNT100MSU8CNT1SVOIDTIMER0ISRVOIDINTERRUPT1TL0U8INTERVALONEMSTH0U8INTERVALONEMS8ADC0804START/啟動(dòng)ADC轉(zhuǎn)換VOIDTIMER0INITIALVOIDTMOD|0X01/設(shè)臵定時(shí)器0為模式1TL0U8INTERVALONEMS/初始化低8位TH0U8INTERVALONEMS8/初始化高8位ET01/允許定時(shí)器0中斷TR01/啟動(dòng)定時(shí)器0,開(kāi)始計(jì)數(shù)432外部中斷程序中斷能使處理器在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)外部事件發(fā)出的中斷請(qǐng)求及時(shí)地進(jìn)行處理，處理完成后又立即返回?cái)帱c(diǎn)，繼續(xù)進(jìn)行處理器原來(lái)的工作。系統(tǒng)對(duì)ADC0804轉(zhuǎn)換結(jié)果執(zhí)行外部中斷，當(dāng)系統(tǒng)未能讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)繼續(xù)返回ADC0804等待轉(zhuǎn)換完畢。中斷程序如下INCLUDE“PUBLICH“EXTERNU8ADCRESULTVOIDINT0ISRVOIDINTERRUPT0/外部中斷0服務(wù)函數(shù)ADCRESULTADC0804READADRESULT/取得ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果VOIDINT0INITIALVOIDIT01/指定外部中斷0下降沿觸發(fā)EX01/使能外部中斷433初始化MCU程序根據(jù)系統(tǒng)要求，單片機(jī)要有外部中斷、定時(shí)器計(jì)數(shù)，因此初始化單片機(jī)時(shí)要初始化外部中斷以及定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)上述功能。初始化MCU程序如下INCLUDE“PUBLICH“VOIDMCUINITIALVOIDGLOBALINTERRUPTDISABLE/禁止全局中斷INT0INITIAL/初始化外部中斷TIMER0INITIAL/初始化TMER0GLOBALINTERRUPTENABLE/允許全局中斷434ADC0804啟動(dòng)、讀取轉(zhuǎn)換程序ADC0804的啟動(dòng)ADC0804中的A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器在滿(mǎn)足一定條件是開(kāi)始一個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程，這個(gè)條件就是在實(shí)現(xiàn)片選WR0的前提下，引腳上出現(xiàn)一個(gè)上升沿。實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的時(shí)序如圖8，實(shí)現(xiàn)WR0后，使用一個(gè)上升沿信號(hào)就可以啟動(dòng)轉(zhuǎn)換過(guò)程。圖中TR2是時(shí)間延遲，時(shí)間TR3是轉(zhuǎn)換時(shí)間。圖8ADC0804的A/D轉(zhuǎn)換時(shí)序ADC0804轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束以后，ADC0804的RD引腳將給出一個(gè)低脈沖，如果把這個(gè)引腳直接連接到單片機(jī)的外部中斷引腳，這個(gè)低脈沖將引起單片機(jī)中斷，單片機(jī)可以在中斷處理程序中讀取ADC0804的轉(zhuǎn)換結(jié)果。ADC0804轉(zhuǎn)換器的工作時(shí)序如圖9圖9ADC0804轉(zhuǎn)換器的工作時(shí)序ADC0804啟動(dòng)、讀取程序如下INCLUDE“PUBLICH“VOIDADC0804STARTVOIDIADC0804WR0IADC0804WR1/上升沿啟動(dòng)ADC0804轉(zhuǎn)換VOIDADC0804INITIALVOIDIADC0804WR1IADC0804RD1/初始狀態(tài)為WR,RD均為高電平U8ADC0804READADRESULTVOIDU8ADTEMPIADC0804RD0/低電平為讀數(shù)狀態(tài)ADTEMPIADC0804DATA/讀取數(shù)據(jù)口IADC0804RD1RETURNADTEMP/返回ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果435霍爾傳感器ACS712的計(jì)算函數(shù)程序查找ACS712數(shù)據(jù)手冊(cè)可得到計(jì)算函數(shù)為如下INCLUDE“PUBLICH“FLOATACS712READCURRENTU8ADCVALUERETURNFLOAT30ADCVALUE127/101436七段數(shù)碼管顯示程序系統(tǒng)選用4個(gè)共陰極數(shù)碼管來(lái)分別顯示檢測(cè)電流的十位、個(gè)位、小數(shù)點(diǎn)后一位、小數(shù)點(diǎn)后倆位，再將計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)換成BCD碼并在數(shù)碼管中顯示出來(lái)。7段數(shù)碼管顯示程序INCLUDE“PUBLICH“U8DISPLAYBCD4U8CODESELECTTABLE0X70,0XB0,0XD0,0XE0VOIDHEXTOBCDU16HEXDISPLAYBCD3HEX/1000/千位DISPLAYBCD2HEX1000/100/百位DISPLAYBCD1HEX100/10/十位DISPLAYBCD0HEX10/個(gè)位VOIDDISPLAYSEVENSEGMENTU16DISPLAYDATASTATICU8SELU8P0TEMPHEXTOBCDDISPLAYDATA/轉(zhuǎn)換成BCD碼P0TEMPP0P0TEMPP0TEMP|DISPLAYBCDSEL/要顯示的BCD碼P0TEMPP0TEMP|SELECTTABLESEL/選中一只數(shù)碼管P0P0TEMPIFSEL3/四個(gè)數(shù)碼管輪流顯示SEL0437主程序主程序用來(lái)調(diào)用上述子程序，包括初始化單片機(jī)、初始化ADC0804等等INCLUDE“PUBLICH“U8ADCRESULTFLOATCURRENTU16CURINTVOIDPOWERONINITIALVOIDADC0804INITIAL/初始化ADC0804VOIDMAINVOIDMCUINITIAL/初始化MCUPOWERONINITIAL/初始化上電默認(rèn)狀態(tài)WHILE1CURRENTACS712READCURRENTADCRESULT/根據(jù)ADC的轉(zhuǎn)換結(jié)果計(jì)算出電流值CURINTCURRENT100/電流值100以便顯示DISPLAYSEVENSEGMENTCURINT/顯示電流值第5章過(guò)流保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)51PT7M6LOL的結(jié)構(gòu)及工作原理PT7M6LOL是PERICOMTECHNOLOGY百利通公司的新產(chǎn)品，是一種可檢測(cè)LOOMV超低電壓的電壓檢測(cè)器。與一般電壓檢測(cè)器不同的是，它有獨(dú)立的電源輸入端VCC，供器件內(nèi)部電路用，它是一種四端器件，如下圖所示。圖中VCC是外接電源輸入端、IN是被檢測(cè)的電壓輸入端、GND是電源負(fù)端、OUT是檢測(cè)結(jié)果輸出端，輸出電平信號(hào)。如圖所示該器件的輸出級(jí)有CMOS推挽輸出及開(kāi)漏輸出丙種結(jié)構(gòu)。在CMOS輸出結(jié)構(gòu)中，又分成檢測(cè)電壓超過(guò)1OOMV時(shí)，輸出為低電平的，稱(chēng)為CL型在型號(hào)后綴中用CL表示；在檢測(cè)電壓超過(guò)LOOMV時(shí)輸出為高電平的稱(chēng)為CH型；在型號(hào)后綴中用CH表示。開(kāi)漏輸出型在輸入超過(guò)1OOMV時(shí)，輸出低電平，稱(chēng)為NL型。三種不同結(jié)構(gòu)如下圖所示。如圖所示下面以CH型為例說(shuō)明其工作原理。該器件由一個(gè)帶滯后電壓的比較器、反相器及由一個(gè)PMOSFET及一個(gè)NMOSFET組成的推挽輸出級(jí)組成。被檢測(cè)的電壓輸入比較器的同相端，1OOMV的基準(zhǔn)電壓輸入比較器的反相端，比較器的輸出電平信號(hào)經(jīng)反相后輸入輸出級(jí)。當(dāng)輸入的檢測(cè)電壓從OMV升到1OOMV前，比較器輸出低電平，經(jīng)反相器輸出高電平。這高電平使輸出級(jí)的PMOSFET截止，而使NMOSFET導(dǎo)通，使OUT端輸出低電平；當(dāng)輸入的檢測(cè)電壓上升到大于LOOMV后，比較器輸出高電平，經(jīng)反相器反相后輸出低電平。這個(gè)低電平使輸出級(jí)的NMOSFET截止，而使PMOSFET導(dǎo)通，則OUT輸出為高電平。即VIN1OOMV，使VOUT為高電平H的稱(chēng)為CH型。CL型、NL型的工作原理讀者可自行分析。當(dāng)VIN1OOMV后，若VIN電壓下降到1OOMV時(shí)，0葉端輸出仍為高電平，一直要到VIN降到90MV時(shí)，VOUT才由高電平跳變到低電平，即有1OMV的滯后電壓。這滯后電壓可避兔輸入的檢測(cè)電壓有一些紋波電壓時(shí)，使輸出產(chǎn)生震蕩。CH型的輸入輸出特性如下圖所示其中箭頭表示跳變的方向。PT7M6101有SC704、SOT235及TO94三種封裝供用戶(hù)選擇，分別用型號(hào)后綴C4、TA及N表示。例如CH型SOT235封裝的型號(hào)為PT7M61O1CHTA。三種不同封裝的引腳排列如下圖所示。PT7M61O1的主要參數(shù)工作電壓范圍0955V；靜態(tài)電流大小與工作電壓VCC有關(guān)VCC12V時(shí)為75A、VCC18V時(shí)為9A、VCC36V時(shí)為L(zhǎng)6A檢測(cè)電壓的閬值電壓VTHLOOMV，在工作溫度范圍內(nèi)，其精確度在LOOMV3范圍內(nèi)；推挽輸出為高電平時(shí)，VOUT08VCC，輸出為低電平時(shí)，VCC02VCC；滯后電壓典型值為1OMV；工作溫度范圍為4085。52過(guò)流保護(hù)電路及工作原理過(guò)流保護(hù)電路如下圖所示。它是由PMOSFETVT1、負(fù)載電阻（RL、電流檢測(cè)電阻RS、CH型電壓檢測(cè)器PT7M6101CHTA、繼電器J、驅(qū)動(dòng)三極管VT2及LED等組成。其工作原理如下接通電源開(kāi)關(guān)以后，若工作電流正常時(shí)，VT1的柵極G經(jīng)全申，器的常閉觸頭后接地，使VT1的VGS5V，VT1導(dǎo)通，5V電源經(jīng)VT1后給負(fù)載RL供電，工作電流為IL小于最大允許電流ILMAX負(fù)載電流IL流過(guò)RS后，在RS上的電壓VRSILRSLOOMV，電壓檢測(cè)器CH型輸出高電平。這個(gè)高電平使VT2導(dǎo)通，繼電器得電吸合，常閉觸頭斷開(kāi)，常開(kāi)觸頭接地。這樣使VTI的柵極G與源極S經(jīng)過(guò)R1接在一起，VGS0，VT1截止；與此同時(shí)，常開(kāi)觸頭接地，使繼電器自保保持吸合狀態(tài)，LDE亮。VT1截止，使RL的IL0，VRSOV，CH型電壓檢測(cè)器的輸入VINOV，其輸出VOUT也為低申，平則VT2截止，但繼電器J因自保，保持了負(fù)載電源的斷開(kāi)，并且LED一直亮著，指示出已發(fā)生了過(guò)流狀態(tài)。電路在檢測(cè)后，排除過(guò)流故障后，再合上電源開(kāi)關(guān)K，電路又恢復(fù)正常。上圖中C1是防止在有過(guò)流發(fā)生時(shí)避免繼電器發(fā)生震蕩而設(shè)置的。有關(guān)參數(shù)的計(jì)算及選擇1電流檢測(cè)電阻RS的計(jì)算與選則負(fù)載的正常工作電流為IL，最大的允許工作電流為ILMAX。ILMAX是根據(jù)負(fù)載的工作情況來(lái)設(shè)定。當(dāng)ILMAX設(shè)定后，RS可按RSLOOMV/ILMAXA計(jì)算，例如，ILMAX設(shè)定為2AIL14A,則RS100MV/2A50M。RS可選擇高精度采樣電阻，其標(biāo)準(zhǔn)阻值為0010、00150、0020。功耗為2W。不可采用一般的貼片式電阻，其允差太大會(huì)影響電路精確度。2、VT1的選接VTI為P溝道功率MOSFETO其要求為VT1的VDS要大于電源電壓；其漏極電流ID要大于ILMAX；并且要選擇其導(dǎo)通電阻RDSON小的。在本例中，選擇型號(hào)為SI9934DY的雙PMOSFET。其主要參數(shù)如下VDS12V、VGS45V時(shí)，RDSON005，ID5A。該P(yáng)MOSFET為8引腳SO8封裝，內(nèi)部有兩個(gè)獨(dú)立的PMOSFET。如果將內(nèi)部?jī)蒔MOSFET并聯(lián)，則其RDSON減小一半，而ID增加一倍，印RDSON005，ID1OA。SI9934DY的引腳排列如下圖所示。例如，IL4A，RSSON002，則在VT1上的壓降VDP，ILRDSON4AO05，即VDP0O1V。其功率損耗PDVDPIL01V4A04W由上述計(jì)算可知，在VT1上的電壓降及功率耗損是很小的。實(shí)際上RDSON005是VGS45V時(shí)的值，現(xiàn)VGS5V時(shí)。并聯(lián)后的RDSON值小于0055的。則VDP與PD會(huì)更小一些。3繼電器J的選擇由于繼電器觸頭通過(guò)的電流極小可采用超小型直流小功率電磁繼電器，其額定電壓為50M。壽命10的5次方。53電路模塊由于該電路簡(jiǎn)單、尺寸不大，有一定的通用性，有可能做成模塊，如下圖所示。VDD為電源輸入端，GND為地，VL與VDET之間接RL,VDET與GND之間接RS。如圖所示第6章軟件系統(tǒng)仿真61仿真軟件介紹PROTEUS軟件是英國(guó)LABCENTERELECTRONICS公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國(guó)總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。PROTEUS是世界上著名的EDA工具仿真軟件，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DSPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了CORTEX和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、KEIL和MPLAB等多種編譯器。功能特點(diǎn)PROTEUS軟件具有其它EDA工具軟件（例MULTISIM）的功能。這些功能是1原理布圖；2PCB自動(dòng)或人工布線(xiàn)；3SPICE電路仿真。革命性的特點(diǎn)1互動(dòng)的電路仿真，用戶(hù)甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如RAM，ROM，鍵盤(pán)，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。2仿真處理器及其外圍電路，可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機(jī)。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配臵的虛擬邏輯分析儀、示波器等，PROTEUS建立了完備的電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)環(huán)境。62系統(tǒng)仿真過(guò)程621、在PROTEUS中繪制系統(tǒng)原理圖如下圖為了能夠多次取值仿真，便于更準(zhǔn)確測(cè)設(shè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，將原電路圖中的電源電路改為了一個(gè)模擬電流源直接與ACS712連接。622雙擊原理圖中的單片機(jī)，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件HEX623點(diǎn)擊確定對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。我們將模擬電流源電流大小調(diào)整為4，測(cè)試通過(guò)系統(tǒng)檢測(cè)后得到并顯示的結(jié)果是否一致。624點(diǎn)擊開(kāi)始按鈕開(kāi)始系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)正常運(yùn)行，數(shù)碼管顯示出檢測(cè)結(jié)果為415,在系統(tǒng)誤差允許的范圍內(nèi)，檢測(cè)結(jié)果與電流源給定值基本相等，符合設(shè)計(jì)要求。結(jié)論通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅把知識(shí)融會(huì)貫通，而且豐富了大腦，同時(shí)在查找資料的過(guò)程中也了解了許多課外知識(shí)，開(kāi)拓了視野，認(rèn)識(shí)了將來(lái)電子的發(fā)展方向，使自己在專(zhuān)業(yè)知識(shí)方面和動(dòng)手能力方面有了質(zhì)的飛躍。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我作為一名學(xué)生即將完成學(xué)業(yè)的最后一次作業(yè)，他既是對(duì)學(xué)校所學(xué)知識(shí)的全面總結(jié)和綜合應(yīng)用，又為今后走向社會(huì)的實(shí)際操作應(yīng)用鑄就了一個(gè)良好開(kāi)端，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我對(duì)所學(xué)知識(shí)理論的檢驗(yàn)與總結(jié)，能夠培養(yǎng)和提高設(shè)計(jì)者獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力；是我在校期間向?qū)W校所交的最后一份綜和性作業(yè)，從老師的角度來(lái)說(shuō)，指導(dǎo)做畢業(yè)設(shè)計(jì)是老師對(duì)學(xué)生所做的最后一次執(zhí)手訓(xùn)練。其次，畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)是老師檢驗(yàn)其教學(xué)效果，改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量的絕好機(jī)會(huì)。畢業(yè)的時(shí)間一天一天的臨近，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。在不斷的努力下我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。在沒(méi)有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺(jué)得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的大概總結(jié)，但是真的面對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)自己的想法基本是錯(cuò)誤的。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來(lái)知識(shí)太理論化了，面對(duì)單獨(dú)的課題的是感覺(jué)很茫然。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺(jué)得自己什么東西都會(huì)