住宅共用路灯用电量分配系统设计.docx

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1、结业设计说明书公用路灯用电量分派系统的设计专业电子信息工程学生姓名王 乾班级BMZ电子082学号0861407225指导西席曹 妍完成日期2012年5月31日公用路灯用电量分派系统的设计摘 要：随着住房制度革新的深入，越来越多的居民买了商品房，原来的单位住宅楼的公用路灯用度是由单位出资的，而商品住宅楼内的居民来自差别的单位，要不要安装路灯？安装路灯后用度如何解决？“公用路灯用电量分派系统”是为了解决商品住宅楼内公用路灯的收缴用度问题。系统的设计包罗硬件部分和软件部分的设计，硬件部分主要功效模块由单片机芯片AT89C2051，复位及看门狗电路 MAX813L，继电器接口电路，数码管显示电路等组成

2、。系统以AT89C2051单片机为焦点，利用其指令来实现对住宅公用路灯用电量的自动分派。介绍了软件编程思想及设计中应考虑息争决的几个主要问题。公用路灯用电量分派系统具有低功耗、可靠性、宁静性、低本钱等特点。设计解决了楼门路灯电费收缴的难题，有较好的实用代价。要害词：公用路灯；用电量分派；单片机；看门狗；继电器电路Design on public street lamp of power consumption distribution systemAbstract: Along with the developing of the house system, more and more peo

3、ple have bought the commodity apartment, the cost of street lamp was paid by the unit in the past, but the people in the commodity are coming from different places. Do they need the street lamp and how to pay the cost for everyone? Public street lamp of power consumption distribution system, can sol

4、ve all of them. The design includes the systematic hardware block diagram structure, some main function module (the AT89C2051 microcomputer and watchdog timer MAX813L, relay interface circuit, etc.) and unit circuit, the software programming thought and the problems in the designing. The system take

5、s AT89C2051 monolithic integrated circuit as a key, using its instruction to get the public street lamp of power consumption of automatic assignment. And with the illuminated examination system in the street light start button electric circuit, it can act according to the environment brightness to c

6、ontrol whether to use the street light. Assign the device to have low consumption in power consumption of public street lamp; dependability; securities; safety, and low cost. Thus the problem of collecting stairway lamp electricity cost will be settled well.Key words: public street lamp; power consu

7、mption distribution; microcomputer; watchdog timer; relay interface circuit目 录1 概 述12 课题研究配景与意义22.1 课题研究配景22.2 课题研究意义23单片机简介3 单片机的简朴介绍33.2 单片机的事情历程63.3 单片机的生长与社会需求64公用路灯用电量分派系统事情原理与用途74.1 用电量的分派原理74.2 系统总体方案简直定85公用路灯用电量分派系统的硬件设计115.1 主系统设计及其阐发115.2 AT89C2051介绍115.3 AT89C2051的振荡器和时钟电路12执行分派的继电器电路设计及其

8、阐发13系统供电电源电路设计及其阐发14双电压比力器集成电路14看门狗电路16恒久运行须考虑的宁静性问题196 公用路灯用电量分派系统的软件设计及调试19步伐运行死机及相应政策21电源妨碍及相应对策23步伐设计思想247 结 束 语24致 谢26参考文献27附 录28附录1步伐清单28附录2 主系统电路原理图32公用路灯用电量分派系统的设计1 概 述 本课题的设计目标是利用单片机底子知识、汇编语言等技能设计出用电量分派装置能快速准确的使楼道内的路灯用电的电费能自动的分摊到用户的电表中去，以便解决用户安装路灯后用度收缴不方便的难题。本设计只有接纳智能化才气满足（本钱因素、功效因素、性能因素等）功

9、效要求。为此，本设计选择了ATMEL 51系列单片机89C2051作为控制焦点，它的掉电运行模式能满足低功耗的要求。该系统的设计要点为：a.系统时钟为1MHZ，目的是淘汰系统功效。因为系统对运行速度要求很低，均为ms级以上。b.情况照度检测电路接纳单电源比力器LM393实现。当情况照度变低，使得光敏电阻的阻值大于100千欧时, 比力器LM393翻转,1脚输出为低电平送入单片机引脚P30。单片机凭据此引脚电平状态决定是否可以使用路灯。c.路灯点亮按钮电路。当任何一个楼层住户门口的路灯按钮按下时，均会通过光电耦合器TLP521-2，使得单片机P32引脚产生一个负跳变，从而触发外中断INTO，叫醒单

10、片机，控制继电器电路行动，点亮路灯。固然，路灯能否点亮首先取决于P30的状态。 d.看门狗及复位电路由MAX813L实现。MAX813L自己具有上电复位、手动复位功效，同时利用内含的看门狗电路，包管系统能自动从死机状态规复正常事情。P33为喂狗信号输出引脚。只要包管能实时喂狗，就能制止系统复位。e.继电器接口电路均接纳光电断绝，以提高系统的抗滋扰能力，实现强、弱电系统的断绝。为了低落功耗，接纳事情电压为12V的小型封装继电器。因为5V继电器的驱动电流大，功耗也会提高。f.继电器电路行动设计的要害是继电器触点合、断的延时时间，必须考虑继电器的行动有一定时滞，不然，会出现上个继电器尚未彻底断开，下

11、一个继电器已经动合的现象，使得系统分派精度出现较大误差，甚至不能正常分派。g.主系统接纳+5V电源。为了低落本钱，接纳“变压器降压-整流-滤波-稳压”的线性电源。这里选用了78M05 3端稳压器。变压器尽管与继电器事情电源所需的变压器为同一变压器，但绕组副边独立，减小相互影响。h.继电器事情电压为+12V，考虑到继电器对电压要求不是很高的特点，这里接纳“变压器-降压-整流”的方法，没有稳压，同时也没有大容量电容滤波。这是在实际开发历程中，发明如果有大容量电容滤波，会出现继电器行动失常的现象。原因是：大容量电容储存的电能使得继电器关断时间延长。虽然已经考虑到继电器行动存在延时的问题，但还导致上一

12、个继电器没有关断，下一个继电器已经动合的现象。本设计的主要任务是实现单片机对用电量分派装置的智能化控制。要实现以下几个目标：a.电费的自动分摊；b.包管系统死机后的自规复；c.包管系统长年累月的进行；d.包管装置自己的宁静性。本文针对以上几方面，对住宅公用路灯用电量分派装置设计了一些可行性方案，并对这些方案进行了阐发。2 课题研究配景与意义 公用路灯用电量分派系统遍及应用于现代化的单位住宅楼，解决商品住宅楼内公用路灯的收缴用度问题。 课题研究配景本文主要研究的是住宅小区中公用路灯用电量的分派装置。随着人民生活水平的提高和住房制度革新的深入，越来越多的居民买了商品房，住进了商品住宅楼。住宅小区的

13、建立水平也在日益提高，不但计划设计公道、功效齐全、配套完善，并且情况优美，深受都市居民的喜爱，其中住宅小区的路灯对小区作用尤其是夜间照明的作用越来越受到人们的重视。随之而来的问题是，原来单位住宅楼是由单位安装路灯并由单位卖力缴费的，楼内居住的单位职工不消担心没路灯和收缴用度的问题；而商品楼内的住户来自差别的单位，要不要安装路灯？装了路灯后用度如何收取？这就出现了所谓的路灯问题。为什么呢？因为首先安装路灯未便利，其次安装路灯后用度收缴不方便。许多都市已经普及了1户1表，小区的路灯用电从哪里来？对付以上的问题，目前往往接纳以下两个步伐解决：其一是为每个楼门路灯接一个电表，但此要领需要凭据电表度数人

14、工分摊，有人上门挨户定期收费，十分不方便；二是把楼门路灯接入楼道内某住户电表，大概估算后由各住户协商出资，但此要领容易引起纠纷。 课题研究意义鉴于以上情况,楼门路灯问题正日益成为住房商品化后的一浩劫题。住宅公用路灯用电量分派装置正是为了彻底解决楼门路灯的用度分管问题而设计的。接纳该装置后，楼门路灯的电费能自动分摊到住户各自的电表内，解决了住户的后顾之忧，给生活带来了便利。本电量分派器在绝大多数时间里处于非正常事情状态，只有在使用路灯或进行点灯时间的调解时通过按键才气被叫醒，进入正常事情状态。另外，由于看门狗的作用，可在系统死机自动规复正常。因此，它不但具有较高的稳定性、可靠性和宁静性，并且还具

15、有低本钱的特点，具有一定的市场推广应用代价。3单片机简介 单片机的简朴介绍单片微型盘算机简称单片机，是典范的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表现单片机，它最早是被用在产业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处置惩罚器生长而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使盘算机系统更小，更容易集成在庞大的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早凭据这种思想设计出的处置惩罚器，今后以后，单片机和专用处置惩罚器的生长便分道扬镳。 单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功效的芯片,而是把一个盘算机系统集成到

16、一个芯片上。归纳综合的讲就是把中央处置惩罚器CPU（Central Processing Unit）、存储器（Memory）、定时器、I/0（Input/Output）接口电路等一些盘算机的主要功效部件集成在一块集成电路芯片上的微型盘算机。它体积小、质量轻、代价自制，为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解盘算机原理与结构的最佳选择。虽然单片机只是一个芯片，但从组合和功效上看，它已具有微型盘算机系统的寄义。单片机把微型盘算机的各主要部分集成在一块芯片上，大大缩短了系统内信号传送距离，从而提高了系统的可靠性及运行速度。因而在产业测控领域中，单片机系统是最理想的控制系统。所以，

17、单片机是典范的嵌入式系统，是嵌入式系统低端应用的最佳选择。由于单片机的这种结构形式及它所接纳的半导体工艺，使其具有许多显著的特点，因而在各个领域都得到了迅猛的生长。单片机主要有如下特点： a.有优异的性能代价比。b.集成度高、体积小、有很高的可靠性。单片机把各功效部件集成在一块芯片上，内部接纳总线结构，淘汰了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性与抗滋扰能力。另外，其体积小，对付强磁场情况易于接纳屏蔽步伐，适合在恶劣情况下事情。 c.控制功效强。为了满足产业控制的要求，一般单片机的指令系统中均有极富厚的转移指令、I/O口的逻辑操纵以及位处置惩罚功效。单片机的逻辑控制功效及运行速度均高于同一

18、档次的微机。 d.低功耗、低电压，便于生产便携式产物。 e.外部总线增加了I C（Inter-Integrated Circuit）及SPI（Serial Peripheral Interface）等串行总线方法，进一步缩小了体积，简化了结构。 f.单片机的系统扩展和系统配置较典范、范例，容易组成种种范围的应用系统。 由此来看，单片机有着一般微处置惩罚器（CPU）芯片所不具备的功效，它可单独地完成现代产业控制所要求的智能化控制功效，这是单片机最大的特征。然而单片机又差别于单板机（一种将微处置惩罚器芯片、存储器芯片、输入输出接口芯片安装在同一块印制电路板上的微型盘算机），单片机芯片在没有开发前，

19、它只是具备功效极强的超大范围集成电路，如果对它进行应用开发，它便是一个小型的微型盘算机控制系统，但它与单板机或小我私家电脑（PC机）有着本质的区别。差别的单片机有着差别的硬件特征和软件特征，即它们的技能特征均不尽相同：a.硬件硬件特征取决于单片机芯片的内部结构，用户要使用某种单片机，必须了解该型产物是否满足需要的功效和应用系统所要求的特性指标。这里的技能特征包罗功效特性、控制特性和电气特性等等，这些信息需要从生产厂商的技能手册中得到。b.软件软件特征是指指令系统特性和开发支持情况，指令特性即我们熟悉的单片机的寻址方法，数据处置惩罚和逻辑处置惩罚方法，输入输出特性及对电源的要求等等。开发支持的情

20、况包罗指令的兼容及可移植性，支持软件（包罗可支持开发应用步伐的软件资源）及硬件资源。要利用某型号单片机开发自己的应用系统，掌握其结构特征和技能特征是必须的。尽管目前单片机的品种许多，但其中最具有代表性的当属INTEL公司的MCS-51系列的单片机，MCS-51是在MCS-48的底子上于80年代初生长起来的，虽然它仍然是8位的单片机，但其功效有很大的增强；别的它还具有品种全、兼容性强、软硬件资料富厚等特点，因此，应用非常遍及，成为继MCS-48之后最重要的单片机品种。直到现在MCS-51仍不失为单片机中的主流机型。MCS-51单片机的典范芯片是8031、8051、8751。8051内部有4KB

21、ROM，8751内部有4KB EPROM，8031内部无ROM；除此之外，三者的内部结构及引脚完全相同。MCS-51单片机内部的各个部件分别是中央处置惩罚器（CPU）、内部数据存储器、内部步伐存储器、定时器/计数器、并行I/O口、串行口、中断控制系统、时钟电路、位处置惩罚器、总线。下面分别对单片机的内部存储器和步伐存储器以及五其中断源地点区做一些介绍：A.内部数据存储器a.内部数据存储器的低128单位，它包罗了寄存器区、位寻址区、用户RAM区。b.内部数据存储器高128单位，这是为专用寄存器提供的，地点范畴为80HFFH。所谓专用寄存器是区别于通用寄存器而言的，即这些寄存器的功效或用途已作了专

22、门的划定，用于存放单片机相应部件的控制命令、状态或数据等。B.内部步伐存储器80C51芯片内有4K ROM存储单位，其地点为0000H0FFFH，这就是我们所说的内部步伐存储器（或简称“内部ROM”）。无论是片内或是片外存储器（对付无片内ROM的单片机），在步伐存储器中有一组特殊的保存单位0000H002AH。C.五其中断源地点区五其中断源的中断地点区是：0003H002AH。0003H000AH 外部中断0中断地点区。000BH0012H 定时器/计数器0中断地点区。0013H001AH 外部中断1中断地点区。001BH0022H 定时器/计数器1中断地点区。0023H002AH 串行中断地

23、点区。中断响应后，系统能按中断种类，自动转到各中断区的首地点去执行步伐。因此在中断地点区中本应存放中断办事步伐。但通常情况下，8个单位难以存下一个完整的中断办事步伐，因此一般也是从中断地点区的首地点开始存放一条无条件转移指令，以便中断响应后，通过中断地点区，再转到中断办事步伐的实际入口地点去。 单片机的存储器结构有以下两个重要的特点：a.一是把数据存储器和步伐存储器截然离开；b.二是存储器有内外之分。总的来说，由芯片内存储器和芯片外扩展存储器组成了单片机应用系统的整个存储器系统。MCS-51单片机另有重要的四个物理空间（片内RAM、片内ROM、片外RAM、片外ROM），三个独立的逻辑空间（片内

24、RAM空间：00HFFH、片内外统一编址的ROM空间：0000HFFFFH、片外RAM空间：0000HFFFFH）。单片机是一种集成电路芯片，接纳超大范围技能把具有数据处置惩罚能力（如算术运算、逻辑运算、数据传送、中断处置惩罚）的微处置惩罚器（CPU），随机存取数据存储器（RAM），只读步伐存储器（ROM），输入输出电路（IO口），还会包罗定时计数器，串行通信口（SCI），显示驱动电路（LCD或LED驱动电路），脉宽调制电路（PWM），模拟多路转换器及AD转换器等电路集成到一块单块芯片上组成一个最小而完善的盘算机系统。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成步伐设计者事先划定的任务。由此

25、看来，单片机有着微处置惩罚器所不具备的功效，它可单独地完成现代产业控制所要求的智能化控制功效，这是单片机的最大特征。3.2 单片机的事情历程步伐通常是顺序执行的，所以步伐中的指令也是一条条顺序存放的，单片机在执行步伐时要能把这些指令一条条取出并加以执行，必须有一个部件能追踪指令所在的地点，这一部件就是步伐计数器PC（包罗在CPU中），在开始执行步伐时，给PC赋以步伐中第一条指令所在的地点，然后取得每一条要执行的命令，PC在步伐中的内容就会自动增加，增加量由本条指令长度决定，可能是1、2或3，以指向下一条指令的起始地点，包管指令顺序执行。 3.3 单片机的生长与社会需求1946年第一台电子盘算机

26、诞生至今，依靠微电子技能和半导体技能的进步，从电子管-晶体管-集成电路-大范围集成电路，使得盘算机体积更小，功效更强。特别是近20年时间里，盘算机技能得到飞速的生长，盘算机在工农业，科研，教诲，国防和航空航天领域得到了遍及的应用，盘算机技能已经是一个国度现代科技水平的重要标记。20世纪70午代，微电子技能正处于生长阶段，集成电路属于中范围生长时期，种种新质料新工艺尚未成熟，单片机仍处在低级的生长阶段，元件集成范围还比力小，功效比力简朴，一般均把CPU、RAM有的还包罗了一些简朴的I/O口集成到芯片上。到了80年代初，单片机已生长到了高性能阶段，在MCS-48探索乐成的底子上很快推出了完善的、典

27、范的单片机系列MCS-5l。MCS-51系列单片机的推出，标记Single Chip Microcomputer体系结构的完善。虽然它仍是8位的单片机，但是其功效却有很大的增强。不但拥有完善的总线结构（8位数据总线、16位地点总线及相应的控制总线，通信总线，扩展总线）另有完善的指令系统。8位单片机之后，16位单片机也有很大的生长，如1983年Intel公司推出的MCS96单片机，将一些用于测控系统的模数转换器(ADC)、步伐运行监督器(WDT)、脉宽调制器(PWM)、高速I/O口纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。90年代的至今, 单片机出现全面生长的阶段。单片机已成为产业控制领域中普遍接纳

28、的智能化控制东西，小到玩具、家电行业，大到车载、舰船电子系统，遍及计量测试、产业历程控制、机器电子、金融电子、商用电子、办公自动化、产业呆板人、军事和航空航天等众多领域。为满足差别的要求，出现了高速、大寻址范畴、强运算能力和多机通信能力的16位、32位、64位通用型单片机，小型廉价型、外围系统集成的专用型单片机，以及形形色色各具特色的现代单片机。漫步在繁华的现代化的多数市的大街上，随时都可以看到街上有许多ATM自动柜员机，十字路口的交通灯。我们的手机，家里的数码电视机、数码音响、遥控器、空调、智能玩具等等。这些“高科技”看上去如此神秘，它到底是怎样组成的？它是通过怎样的步伐和怎样的方法来完成这

29、一系列指令的呢？其实这些都是用单片机来控制的，单片机在我们的生活中触手可及，单片机给我们的生活带来了便利。诚然，单片机的应用意义远不限于它的应用领域或由此带来的经济效益，更重要的是它已从底子上改变了传统的控制要领和设计思想。是控制技能的一次革命，是一座重要的里程碑。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，险些很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上种种仪表的控制，盘算机的网络通讯与数据传输，产业自动化历程的实时控制和数据处置惩罚，遍及使用的种种智能IC卡，民用豪华轿车的宁静保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不消说自动控制

30、领域的呆板人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批盘算机应用与智能化控制的科学家、工程师。科技越发达，智能化的东西就越多，使用的单片机就越多。单片机的学习是社会生长的需要。4公用路灯用电量分派系统事情原理与用途4.1 用电量的分派原理住宅公用路灯用电量分装置主要解决电费的自动分摊问题，而电费的分摊是如何实现的呢，下面讨论电费的分摊（分派）原理。众所周知，电费是凭据用电度数每度单位电费盘算的。因此，在某种意义上说，电费即用电量（度数），而用电量即电能=功率小时数（即时间），所以在电器功率一定的前提下，电费的分派就是时间的分派问题，也就是说，每户负担一定时间的路灯供电任务

31、。住宅公用路灯用电量分派装置的电费分派就是用电量的分派，其原理如图4-1所示。只要分时依次控制开关S1、S2Sn接通，即可实现所有路灯用电量的分摊。这里要害是各开关的控制问题，要求每次上个开关断开后，下个开关接通，并且在任何时刻只允许有一个开关处于接通状态。假设电用度F表现，电价用J表现，用电度数用W表现，路灯功率用P表现（KW），点灯总时间用t表现（h）, 则各物理量之间的干系为：F=WJ， W=Pt如果有n住户分摊电费，则每户所负担的电费可表现为：Fi =Fn=WJn=PtJn=P（tn）J电表 2电表 n电表 1路灯1路灯nS1Sn各开关依次分时闭合相线零线表1用户侧用电量分派装置图4-

32、1 用电量分派原理图4.2 系统总体方案简直定凭据用电量分派原理和分派装置的用途，在确定系统方案时至少要考虑以下一些因素：A.本钱因素普通电表或种种电子盘算电表的代价相对较低，每个楼道必须安装一个电表分派装置，因此，必须考虑住户的心理担当倾向，生产本钱不能太高，最好与普通电表靠近。这样才气为住户所认可，也才有市场推广代价。B.功效因素 显然，天职装置的主要功效是楼门路灯用电量的自动分摊，但同时也必须考虑其他一些附加功效，例如，为了节约用电，必须具有凭据情况照度控制路灯使用的功效。C.性能因素性能因素至少有这样一些方面：a.可靠性。必须能可靠实现用电量的分派，同时必须确保不会因为外界滋扰引起误行

33、动等。b.宁静性。主要是指装置自己的宁静运行和路灯使用者的宁静两方面，即装置自己不会出现过热烧毁等问题以及使用者不会触电等。c.低功耗。因为该装置接在公用电网中，作为一个电子装置自己一定要耗能，但功耗过高，则电力部分每年负担的电力损失就会非常大，也会影响产物应用。基于上述原因，确立以下两种方案：方案一：智能化设计显然，只有接纳智能化设计才气满足功效要求。为此，选择了ATMEL 51系列单片机89C2051作为控制焦点，它的掉电运行模式能满足低功耗的要求。ATMEL公司生产的此型号单片机是一种低功耗、高性能的8位CMOS微处置惩罚器芯片。片内带有2KB的闪烁可编程及可擦除只读存储器，与产业尺度的

34、80C2051指令集相兼容，DIP20封装。片上的EPROM允许在线对步伐存储器重新编程，也可用通例的非易挥发存储芯片编程器编程。AT89C2051是一带有2KB FLASH可编程、可擦除只读存储器（EEPROM）的低电压、高性能8位CMOS微型盘算机，它的特点可归纳为：a.与MCS-51产物兼容，低功耗的闲置与掉电模式；b.2KB的在线可重复编程闪烁存储器寿命：1000次写/擦除周期，数据生存期：10年；c.宽事情电压范畴：Vcc=2.76V；d.全静态事情方法：024MHz；e.2级步伐存储器锁定； f.1288位内部RAM；g.15条可编程IO口线；h.2个16位定时计数器；i.5个两级

35、中断源；j.可编程串行中断。在AT89系列的单片机中，除了并行IO端口数较少之外，其他部件结构根本与AT89C51类似。之所以被称为低档，是因为其引脚只有20条，比尺度型的40条引脚少得多。典范的低档型单片机有AT89C1051和AT89C2051两种型号。AT89C2051的FLASH存储器只有2KB；RAM只有128字节；保密锁定位有2位。正因为他们的功效比尺度型AT89C51要弱，所以他们处于低档位置。方案二：低功耗设计用电量分派装置只有在使用路灯时，才处于正常事情状态，别的绝大多数时间，处于待机状态，因此，必须接纳掉电模式睡眠待机、通过按键叫醒投入正常事情的运行模式。数据的掉电模式：外

36、部扩展RAM单位接纳CMOS工艺的6264芯片，目的是配合系统功耗要求，适应电池供电的需要；并且，该芯片也充实考虑了掉电掩护的需要，具有双片选结构。此系统的掉电掩护比力特殊，当采样周期开关打在“9”档时，则表现不采样数据，系统转入掉电掩护状态。A.数据掉电掩护的实质所谓数据掉电掩护，指的是单片机应用系统存储RAM中的数据在系统主电源失效或撤消的情况下，能有效地生存下来，以便主电源规复后使用的一种步伐。RAM介质数据掉电掩护的实质是，在主电源失效的全历程中和失效期间使数据不被改写并维持下来。具体地说有以下两个方面：a.封闭失效历程和失效期间的写操纵；b.维持系统主电源失效后RAM介质的电源，以生

37、存数据不被挥发。B.数据掉电掩护的几种实现方法目前单片机应用系统的数据掉电掩护经常接纳的要领有：a.接纳EEPROM介质或FLASH介质等新型介质，作为数据的存储介质，取代单片机应用系统原来接纳的传统的RAM介质。b.仍然接纳传统RAM介质，但接纳新型的掉电掩护电路，实现数据的掉电掩护。一般来说，常接纳电源监督芯片来实现，如MAXIM公司的MAX813L或IMP公司的IMP805L等。c.直接接纳封装的不挥发掉电掩护芯片取代“RAM+掉电掩护电路”。本系统接纳了第二种要领。看门狗电路选用了MAX813L,这种电源监督器件的功耗很低。住宅公用路灯用电量分派装置的应用示例如图4-2所示。用户1电表

38、分配装置SW-PBSW-PBSW-PB相线路灯进侧线住户12电表相线12公用零线路灯按钮光敏电阻装置供电相线1图4-2 应用示例图5公用路灯用电量分派系统的硬件设计5.1 主系统设计及其阐发凭据上述方案设计的主系统电路原理图见附录2。现对该系统的设计要点做简朴阐发。a.系统时钟为1MHZ，目的是淘汰系统功效。因为系统对运行速度要求很低，外围继电器的行动时间和路灯按键的响应时间，均为ms级以上。b.情况照度检测电路接纳单电源比力器LM393实现。附录2中的R6为光敏电阻，当情况照度变低，使得该电阻的阻值大于100千欧时, 比力器LM393翻转,1脚输出为低电平送入单片机引脚P30。单片机凭据此引

39、脚电平状态决定是否可以使用路灯。c.路灯点亮按钮电路。附录2中的S1Sn为漫衍于各楼层住户门口的路灯按钮。当任何一个按下时，均会通过光电耦合器TLP521-2，使得单片机P32引脚产生一个负跳变，从而触发外中断INTO，叫醒单片机，控制继电器电路行动，点亮路灯。固然，路灯能否点亮首先取决于P30的状态（即情况照度）。 d.看门狗及复位电路由MAX813L实现。MAX813L自己具有上电复位、手动复位功效，同时利用内含的看门狗电路，包管系统能自动从死机状态规复正常事情。P33为喂狗信号输出引脚。只要包管能实时喂狗，就能制止系统复位。e.继电器接口电路均接纳光电断绝，以提高系统的抗滋扰能力，实现强

40、、弱电系统的断绝。为了低落功耗，接纳事情电压为12V的小型封装继电器。因为5V继电器的驱动电流大，功耗也会提高。 AT89C2051介绍AT89C2051是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含2k bytes的可重复擦写的只读步伐存储器（PEROM）和128bytes的随机数据存储器（RAM），器件接纳ATMEL公司的高密度、非易失性存储技能生产，兼容尺度MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处置惩罚器和Flash存储单位，AT89C2051单片机在电子类产物中有遍及应用。AT89C2051是一带有2K字节闪速可编程可擦除只读存储器（EEPROM）的低电压，高性

41、能8位CMOS微处置惩罚器。它接纳ATMEL的高密非易失存储技能制造并和产业尺度MCS-51指令集和引脚结构兼容。通过在单块芯片上组合通用的CPLI和闪速存储器，ATMEL的AT89C2051是一强劲的微型处置惩罚器，它对许多嵌入式控制应用提供一定高度灵活和本钱低的解决步伐。 AT89C2051提供以下尺度功效：2K字节闪速存储器，128字节RAM，15根I/O口，两个16位定时器，一个五向量两级中断结构，一个全双工串行口，一个精密模拟比力器以及两种可选 的软件节电事情方法。空闲方停止CPU事情但允许RAM、定时器/计数器、串行事情口和中断系统继承事情。掉电方法生存RAM内容但振荡器停止事情并

42、禁止有其它部件的事情到下一个硬件复位。 AT89C2051设计有2个步伐保密位，保密位1被编程之后，步伐存储器不能再被编程除非做一次擦除，保密位2被编程之后，步伐不能被读出。 AT89C2051可以接纳下面两种要领开发应用系统。 a.由于89C2051内部步伐存贮器为Flash，所以修改它内部的步伐十分方便快捷，只要配备一个可以编程89C2051的编程器即可。调试人员可以接纳步伐编辑-编译-固化-插到电路板中试验这样重复循环的要领，对付熟练的MCS-51步伐员来说，这种调试要领并不十分困难。但是做这种调试不能够了解片内RAM的内容和步伐的走向等有关信息。 b.将普通8031/80C31仿真器的

43、仿真插头中P1.0P1.7和P3.0P3.6引出来仿真2051,这种要领可以运用单步、断点的调试要领，但是仿真不敷真实，好比，2051的内部模拟比力器功效，P1口、P3口的增强下拉能力等等。 AT89C2051的主要性能如下：a.和MCS-51产物兼容； b.2KB可重编程FLASH存储器（10000次）； c.2.7-6V电压范畴； d.全静态事情：0Hz-24MHz； e.2级步伐存储器保密锁定； f.128*8位内部RAM； g.15条可编程I/O线； h.两个16位定时器/计数器； i.6其中断源； j.可编程串行通道； k.高精度电压比力器（P1.0，P1.1，P3.6）； l.直接

44、驱动LED的输出端口。 AT89C2051的振荡器和时钟电路要给单片机提供指令时序就需要有相关的硬件电路，即振荡器和时钟电路。AT89C2051单片机内部有一个反向放大器用于组成振荡器，但是要形成时钟，外部还需要附加电路。反向放大器的输入端为XTAL1（即AT89C2051的19引脚），输出端为XTAL2（即AT89C2051的18引脚）。利用芯片内部的振荡器，在XTAL1和XTAL2两端跨接石英晶体以及两个电容，就组成了稳定的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部时钟电路，如图5-1所示。图5-1 内部振荡电路电路中对外接电容Cl、C2 虽然没有十分严格的要求，但电容容量的巨细会轻微影响振荡频

45、率的崎岖、振荡器事情的稳定性、起振的难易步伐及温度稳定性。因为本课题中使用石英晶体，所以电路中电容使用30pF10pF。5.4执行分派的继电器电路设计及其阐发本装置设计的楼道住户为12户，切合海内大多数住宅楼每个楼道12户（62）的要求。因此，分别由12路继电器继承各住户分时供电的切换功效。继电器线圈分别由US1US12驱动，继电器动合触点的一端接上每个住户的用户侧相线L1L12，另一侧并接，作为路灯的相线LINE。设计的电原理图如图5-2所示。继电器电路行动设计的要害是继电器触点合、断的延时时间，必须考虑继电器的行动有一定时滞，不然，会出现上个继电器尚未彻底断开，下一个继电器动合的现象，使得

46、系统分派精度出现较大误差，甚至不能正常分派。L2L1D12J12D11J11D9J9D10J10D8J8D7J7D5J5D6J6D4J4D3J3D1J1D2J2US11L11US9L9US7L7US12L12US10L10US8L8US6L6US5L5US3L3US4L4US2US1Vss图5-2执行分派的继电器电路图继电器中的线圈为感性负载，在电路分断时，电感存储的能量会使电路分断困难，所产生的电火花的剧烈变革向空间辐射电磁波，从而可能改变单片机的I/O口电平，造成单片机输出的不正常变革。为此，本设计在继电器的常开触头并联了阻容吸收电路，以淘汰触头间电火花能量，淘汰误行动的概率。5.5系统供

47、电电源电路设计及其阐发系统电源电路原理图拜见图5-3。a.主系统电源电路主系统接纳+5V电源。为了低落本钱，接纳“变压器降压-整流-滤波-稳压”的线性电源。这里选用了78M05 3端稳压器。变压器尽管与继电器事情电源所需的变压器为同一变压器，但绕组副边独立，减小相互影响。b.继电器事情电源继电器事情电压为+12V，考虑到继电器对电压要求不是很高的特点，这里接纳“变压器-降压-整流”的方法，没有稳压，同时也没有大容量电容滤波。这是在实际开发历程中，发明如果有大容量电容滤波，会出现继电器行动失常的现象。原因是：大容量电容储存的电能使得继电器关断时间延长。虽然已经考虑到继电器行动存在延时的问题，但还导致上个继电器没有关断，下一个继电器动合的现象。上述电源中所用的电源变压器功率为10W。必须选用空载功耗小的变压器；不然，