单片机控制继电器电路

毕业论文题目：单片机制作控制继电器的电路目录毕业论文引言··············································1摘要··············································2第1章、硬件部分结构功能简介：·····················21.1单片机介绍····································31.2AT89S51单片机的主要性能参数和主要引脚········31.3、继电器介绍···································6第2章、原理图····································7第3章、系统设计预期目标：·························9第4章、工作原理：·································9第5章、下面是我总结的制板“八步走”···············10第6章、制板中容易出现的问题：····················11第7章、本设计的C语言程序：·······················11第8章、总结······································13第9章、答谢词····································14参考文献··········································14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器电路的执行元件（电动机、电磁铁、电灯等），另一方面又要为电子线路的电器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？摘要本实验基于AT89S51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若空强的道路，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！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极管，达到使继电器吸合或断开。从而起到以弱控强的目的。1.1单片机介绍将为处理器（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，其外形如下图（图1.1）：AT89S51是低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4Kbytes的可系编程的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位微处理器与单片芯片中，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：中央处理器（CPU）是整个单片机的核心部件，是8位数据宽处理的处理器，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和输出功能等操作。2）数据存储器（内部RAM）：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，且其有多种类型，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（PO、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。他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。如果时钟频率是11.059MHZ，则除以12后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的时间为1.085us。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，它是相反放大的输入端，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，它是反向放大器的输出端。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口内部具有上拉电阻，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的周期的高电平，才能实现复位操作，使单片机恢复到初始状态。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，电容值可以减小到1uF。一般来说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、关控制作用的原件，广泛应用在电子设备、仪器仪表及自动化设备中。在各种自动设备中，都要求用一个低电压电路提控制一个高电压的电器电路。这样不仅可以为电子线路和电器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这是典型的继电器驱动电路图，这样的电路图在网络上随处可以搜到，并且标准教科书上一般也是这样的电路图。单片机是一个弱电器件，一般情况下他们大都工作在5V甚至更低。驱动电流在ｍA级以下。而要把它用于一些大功率场合，比如控制电动机，显然是不行的。所以，就要有一个环节来衔接，这个环节就是所谓的“功率驱动”。继电器驱动就是一个典型的、的功率驱动环节。在这里，继电器驱动含有两个意思：一是对继电器进行驱动，因为继电器本身对于单片机来说就是一个功率器件：还有就是继电器去驱动其他负载，比如继电器可以驱动中间继电器，可以直接驱动接触器，所以，继电器驱动就是单片机与其他大功率负载接口。这个很重要，因为，一直让我们的电气工程师（我指的是那些没有学习过相应的电子技术的）感到迷惑不解的是：一个小小的芯片，怎么会有如此强大的威力来控制像电动机这样强大的东西？怎么样理解这个电路图？要理解这个电路图，其实也比较容易。那么请您按照我的我的思路来，应该没有问题：首先的，里面的三极管很重要。三极管是电子电路里很重要的一个元件。怎么样理解三极管呢？简单的来说三极管有两个作用一个是放大的作用，一个是开关作用。（严格来讲开关作用是是放大作用的极限情况，不过没关系，把两者分开，更便于理解它的工作原理）。在这里，我们只了解它跟本电路有关的开关作用首先把三极管想成一个水龙头上面的VCC就是水池，继电器是一个水轮机，下面的GND是比水池低的任何一点。刚才说过，三极管就是水龙头，他的把手就是那个带有电阻的引脚。现在，单片机的某一个需要控制这个继电器电路的输出引脚就是一只“手”，当单片机的这个引脚输出低电平的时候，就像“手”在打开三极管“水龙头”，水就从上往下流，继电器“水轮机”就开始转起来了。反之，如果是输出高电平，“手”就开始关“水龙头”，继电器“水轮机”因为没有水流下来，就会停止。这就是三极管的开关作用简单的理解记忆就是：三极管是一个开关器件，其实你真的可以将它看成是一个开关，只不过它不是用手来控制，而是用电压（电流）来控制的，因此，三极管有些时候也被称做电子开关（与机械开关相区别）。图上还有一个东西，是保护二极管，如如果不需要深入理解的话，你大可不必追究为什么有它的存在，但是一定得记住，只要是用三极管驱动继电器的场合，一般都有它的存在。需要特别注意的是它的接法：并联在继电器两端阴极一定是接VCC。说完了继电器接着当然是看一下电路图了。下面是我们这个设计的电路部分。第2章、原理图图2.1下面我来详细介绍一下这个设计：本设计所选用的是Atmel公司的A