单片机控制继电器的电路毕业设计

第1页共15页郑州大学毕业论文题目：电流继电器设计学院：国际学院班级：2011应用电子技术姓名：卜占力学号：201179220201指导教师：李云亭第2页共15页目录毕业论文.......................................................................................................................1引言.......................................................................................................................3摘要.......................................................................................................................3第1章、硬件部分结构功能简介：...................................................................41.1单片机介绍.............................................................................................41.2AT89S51单片机的主要性能参数和主要引脚..................................41.3、继电器介绍..........................................................................................7第2章、原理图...................................................................................................8第3章、系统设计预期目标：.........................................................................10第4章、工作原理：.........................................................................................10第5章、下面是我总结的制板”八步走”..........................................................11第6章、制板中容易出现的问题：.................................................................12第7章、本设计的C语言程序；....................................................................12第8章、总结：.................................................................................................14第9章、答谢词.................................................................................................14参考文献.............................................................................................................15第3页共15页引言现代自动控制设备中，都存在一个电子电路一电气电路的互相连接问题，一方面要是电子电路的控制信号能够控制电气电路的执行元件（电动机、电磁铁、电灯等），另一方面又要为电子线路的电气电路提供良好的电隔离，以保护电子电路和人身的安全。电子继电器便能起到这一桥梁作用。如何设计一种投资少，简单易行，仅仅只是在现在的设备基础之上稍加改造，又能从根本上解决对继电器的控制问题的电路呢？摘要本实验是基于AT89S52所设计的，通过单片机的P2.0和P2.1引脚输出低（高）电平时，三极管Q1和Q2饱和导通（截止），+5V电源加到继电器线圈两端，继电器吸合（释放），同时状态指示灯发光二极管也点亮（熄灭），继电器的常开触点闭合（释放），相当于开关闭合（断开）。关键词：AT89S51HK4100F电磁继电器是为了探索以弱控强的道路，我们的课题选定为单片机控制电动机正反转的设计题目。下面跟我一起来探索吧~第4页共15页题目：单片机制作控制继电器的电路第1章、硬件部分结构功能简介：用单片机控制与三极管相连的I/O口的输出电平，接通或关闭相应的三级管，达到使继电器吸合或断开。从而起到以弱控强的目的。1.1单片机介绍将微处理器（CPU）、存储器、I/O接口电路和相应的实时控制器件集成在一块芯片上的单片机微型计算机，简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。因此，单片机只需要和适当的软件与外部设备相组合，便可成为一个单片机控制系统。单片机主控电路的主要元件是AT89S51单片机，其外型如下图（图1.1）：图1.1AT89S51是低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kbytes的可系统编程的Flash只读程序存储器,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8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价位AT89S51单片机可为您提供许多高性能价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。1.2AT89S51单片机的主要性能参数和主要引脚1.2-1主要性能参数与单片机产品兼容4k字节在系统可编程Flash存储器、1000次擦写周期、全静态操作：0Hz~33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口、三个16位定时器/计数器、八个中断源、全双工UART串行通道低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒看门狗定时器，双数据指针、掉电标识符。1.2-2AT89S51单片机芯片内部结构简介1）、中央处理器：第5页共15页中央处理器（CPU）是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。2）、数据存储器（内部RAM）：数据存储器用于存放变化的数据。AT89S51中数据存储器的地址空间为256个RAM单元，但其中能为数据存储器供用户使用的仅有前面128个，后128个被专用寄存器占用。3）、程序存储器（内部ROM）：程序存储器用于存放程序和固定不变的常数等。通常采用只读存储器，且其又多种类型，在51系列单片机中全部采用闪存。AT89S51单片机内部配置了4KB闪存。4）、定时/计数器（ROM）用于实现定时和计数功能。AT89S51共有2个16位定时/计数器5）、并行输入输出（I/O）口：8051共有4组8位I/O口（P0、P1、P2或P3），用于对外部数据的传输。每个口都由1个锁存器和1个驱动器组成。它们主要用于实现与外部设备中数据的并行输入与输出，有些I/O口还有其他的功能。6）、全双工串行口：AT89S51内置一个全双工串行通信口，用于与其他设备间的串行数据传送，该串行口既可以用于异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。7）、时钟电路：时钟电路的作用是产生单片机工作所需要的时钟脉冲序列。8）、中断系统：中断系统的作用主要是对外部或内部的终端请求进行管理与处理。AT89S51共有5个中断源，其中有2个外部中断源和3个内部中断源。每个51单片机处理周期包括12个时钟周期，每12个时钟周期用来完成一个操作，如取指令等。指令执行时间为时钟频率除以12后取倒数。如果系统时钟频率是11.059MHZ，则除以12后就得到了每秒执行的指令为921583条，再取倒数将得到每条指令所需要的时间为1.085us。第6页共15页图1-351单片机的基本结构1.2-3主电源引脚VCC(40脚)：接+5V电源正极。VSS(20脚)：接地端。电源电压范围是4~5.5V，最高电源电压为6.6V。任何引脚对地的电压范围是-1~7V.1.2-4外接晶体引脚XTAL1（19脚）：接外部石英晶体的一端。在单片机内部，它是反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部的时钟时，该引脚作为外部振荡信号的输入端。XTAL2(18引脚)：接外部石英晶体的另一端。在单片机内部，它是反相放大器的输出端。1.2-5输入/输出引脚（1）P0口（P0.0~P0.7）(引脚39~32)P0口具有漏极开路结构，还具有双重功能。作为输出使用时，需要外接上拉电阻（在作为I/O口使用时，T1管夹断）。若作为输入端使用，需要先将“1”写入端口（使T2管夹断）。P0口可作为地址总线（AB0~AB7），也可作为数据总线（DB0~DB7）。P0口可驱动8个LSTTL（低功耗肖特基TTL），其他端口可以驱动4个LSTTL。1个LSTTL负载为0.4mA。（2）P1口（P1.0~P1.7）（引脚1~8）P1口内部有上拉电阻，因此可以作为准双向I/O使用。作为输入端使用时，需要先将“1”写入端口（使T2管夹断）。（3）P2口（P2.0~P2.7）（引脚21~28）P2口内部具有上拉电阻，因此可以作为准双向I/O口使用。作为输入端使用时，需要先将“1”写入端口（使T2管夹断）。在将有片外存储器时，P2口作为8位地址总线（AB8~AB15）。(4)P3口（P3.0~P3.7）（引脚10~17）P3口具有上拉电阻，可作为准双向I/O口使用。作为输入端使用时，需要先将“1”写入端口（使T2管夹断）。P3口的每个引脚还有第2个功能：P3.0：为串行输入端口(RXD)；P3.1：为串行口输出端口（TXD）；P3.2：为外部中断0(INT0)；P3.3：为外部中断1（INT1）；P3.4：为定时/计数器0的外部输入口（T0）；P3.5：为定时/计数器1的外部输入口（T1）；P3.6：为外部数据存储器写选通（WR）；P3.7：为外部数据存储器写选通（RD）；1.2-6RST(引脚9)该引脚为单片机的上电复位引脚，高电平有效。当单片机电源电压达到单片机工作电压、同时单片机振荡器正常工作后，该引脚上必须持续两个机器周期的高电平，才能实现复位操作，使单片机恢复到初始状态。第7页共15页复位引脚具有双向功能；：当上电时，外加电容与单片机内部下拉电阻形成复位电路使单片机复位；当单片机内部的看门狗（WDT）溢出时，该引脚输出高电平，不仅复位单片机，也复位单片机外部需要复位的芯片，以保持各芯片之间复位动作的一致性。若需要RST引脚输出复位信号，则需要1~10kΩ的外部复位电阻。在只需要上电复位的系统中，由于单片机内部具有下拉复位电阻（阻值为50~300kΩ），所以可以不要外部下拉电阻，电容值可减小到1uF。一般说来电源达到工作电压值的时间一般在10ms以内，时钟为12MHZ时，起振时间小于1ms。1.3、继电器介绍本设计是用单片机控制继电器达到以弱控强的电路，下面再来介绍一下单片机和强电之间的桥梁----电磁继电器。电磁继电器是有触点电继电器的一种。它是利用电磁效应实现电路开、关控制作用的元件，广泛应用在电子设备、仪器仪表及自动化设备中。在各种自动控制设备中，都要求用一个低压电路提控制一个高压的电气电路。这样不仅可以为电子线路和电气电路提供良好的电隔离，还可以保护电子电路和人员安全。首先看看继电器的驱动图1.2这是典型的继电器驱动电路