单片机在矿山监控中的应用设计

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1、2009级《单片机在矿山监控中的应用设计》课程设计论文2012年1月单片机在矿山监控中的应用设计多用户电能表的应用设计22009级《单片机在矿山监控中的应用设计》课程设计论文2012年1月摘要：本文主要是设计多用户单相电子式电能表，电子式电能表是通过对用户供电电压和电流实时采样，采用专用的电能表集成电路，对采样电压和电流信号进行处理并相乘转换成与电能成正比的脉冲输出,通过计度器或数字显示器显示。本次设计的电能表要实现对8户的用电情况进行循环采集检测。关键词：AD7755电能表24C1622009级《单片机在矿山监控中的应用设计》课程设计论文2012年1月目录一、设计目的及要求11.1设计

2、目的11.2设计要求1二、设计内容12.1设计系统方案12.2设计方案框图2三、硬件电路设计23.45V稳压电源的设计53.5光电隔离电路5四、软件电路设计114.3读24C16子程序框图134.4写24C16子程序流程图144.5中断子程序流程图154.6程序清单15五、结论2322009级《单片机在矿山监控中的应用设计》课程设计论文2012年1月22009级《单片机在矿山监控中的应用设计》课程设计论文2012年1月引言多用户电子式单相电能表采用单片机作为中央处理器，每块电能表可对多达8户的用电情况进行集中检测、循环显示。各户的用电量可以就地读取。多用户电子式电能表采用了“分户用电、集

3、中检测”的方式，与传统感应式电能表相比，有效地提高了电能计量的准确性，而且整机体积小、质量轻、安装方便。在多用户电子式电能表的前面板上有6位LED显示器，前两位为分户号，后4位为分户用电量，所显示的用电量与分户号相对应，分户循环显示，每3s切换一户。此外，电能表还必须有断电保护功能，确保用户在断电后能够保存之前的用电数据，在恢复供电时能够继续按照断电前得数据开始计数。同时，该类电能表还必须有清零功能，每个控制单元上都对每户设置了相应的清零开关，当相应的用户开关按下时，该用户的用电量亦随之清零。一、设计目的及要求1.1设计目的掌握单片机在电力系统中的应用，并且可以通过计算机的编程实现对户的

4、用电状况进行显示，进一步熟练单片机编程，了解24C16的功能实用。完成系统的硬件设计及软件设计。1.2设计要求1．户数：8户2.精度：0.0013.脉冲数：每1000个脉冲为1度电4.循环显示：8户电能循环显示，每隔3S显示一户5.掉电保护：掉电时不能丢失数据，24C16掉电保护电路的设计6.数据显示：实现交流电表对单相交流电能的测量并显示二、设计内容2.1设计系统方案根据设计要求电能转化模块其芯片可选AD7755,因为AD7755是一种高准确度电能测量集成电路，稳定性强并且价格不贵；单片机芯片选择C8051F36x器件，它具有片内上电复位32009级《单片机在矿山监控中的应用设计》课程

5、设计论文2012年1月电路、看门狗定时器和时钟振荡器，是真正独立工作的片上系统；数据保护电路芯片可选E2PROM24C16，用先进的铁电技术制造的16K位的非易失忆的记忆体；另外要求为LED显示，使用74HC164串入并出8位移位记存器进行存储数据；因为各芯片需提供直流电源,我们要进行设计交直流变化和降压电路。2.2设计方案框图电压信号电流型电压互感器电流信号电流互感器电能转换脉冲芯片AD7755光电耦合LED显示单机芯片C8051F360E2PROM24C16图1设计总体框图三、硬件电路设计3.1.24C16功能介绍图224C16管脚图CAT24WC16支持是一个16位串行CMOSEE

6、PROM，功耗小，有一个16字节页写缓存区，通过I2C总线接口进行操作，有专门的写保护功能。其中I22009级《单片机在矿山监控中的应用设计》课程设计论文2012年1月C总线协议规定，任何数据传送到总线的器件作为发送器，任何从总线接收数据的器件为接收器。SCL是一个输入管脚，产生器件所有数据发送和接收的时钟，SDA是一个开漏输出管脚，用于器件所有数据的发送和接收，A0、A1、A2为器件地址输入端，WP接到VCC所有内容被写保护（只能读），WP管脚接到VSS或悬空，允许器件进行正常的读/写操作。CAT24WC16使用铁电技术制造的16K位的非易失性的记忆体，并且可以快速读写数据被可以长时间

7、掉电保存，并且其非易失性存储器可靠性更高，系统更简单，并且24C16可以承受超过100亿次的速写或者是比EPROM高一万倍的写操作，当数据采集系统对写入数据的频率要求比较高即速度要求快的时候E2PROM24C16也可以可靠的实时采集数据。3.2六段数码管显示电路图374HC164与LED数码管显示电路图数码管显示电路采用74HC164,本次设计使用六个共阳极LED数码管，其数码管段码值如表3-1：段码值88HEBH4C492B191