毕业设计：基于51单片机节能控制器的设计与实现-何卫民1305010327

广东环境保护工程职业学院毕业设计（论文）题目：基于51单片机节能控制器的设计与实现系：机电工程系专业：机电设备维修与管理班级：13机电设备维修与管理3班姓名：何卫民指导教师：完成时间：2016年4月17日摘要随着现代工业的飞速发展，整个世界对能源的需求越来越大，而我们知道世界能源的总量是一定的，针对能源的日益匮乏，节能产品的开发成功迅速成为人们的首选。本课题设计节能控制器就是基于节能、节支的理念，以AT89C51O为核心设计的一种节能装置。其核心实际是一台基于单片机的可控时钟，用1602点阵的液晶显示，时间控制点可通过按键来实现电器的工作时间的可调性。同时其体积小、成本低，不仅适合嵌入到各种能耗大的工控设备中进行控制，也适合居民的家用电器节能控制。体现了实用价值高、应用前景广泛等特点。关键词：节能节支；芯片AT89C51；单片机；可调性；液晶显示器目录1前言.............................................................................................................................12系统开发软硬件概述................................................................................................22.1单片机最小系统...............................................................................................22.2Proteus仿真软件简介..................................................................................32.3Keil编译及调试软件简介...........................................................................33设计方案概述.............................................................................................................43.1本课题的设计要求..........................................................................................43.2单片机的选择...............................................................................................43.3本设计的方案简图.........................................................................................54系统硬件设计........................................................................................................64.1最小系统.......................................................................................................64.2电源的设计...................................................................................................74.3键盘电路........................................................................................................84.4液晶显示电路.............................................................................................94.5看门狗芯片.................................................................................................104.6PCF8563日历时钟芯片的使用方法........................................................114.7声光报警电路.............................................................................................114.8继电器控制电路.........................................................................................125软件设计及仿真................................................................................................135.1软件设计分析.............................................................................................135.2Main函数流程图.......................................................................................135.3显示特定数字子程序.................................................................................145.4键盘程序设计.............................................................................................155.5其他子程序.................................................................................................175.6调节时间的仿真.........................................................................................185.7系统设定工作时间到，系统报警.............................................................196总结.....................................................................................................................207参考文献.............................................................................................................21广东环境保护工程职业学院毕业论文（设计）1前言11前言随着我国经济高速发展，人民生活水平日益提高，能源和资源变得日益紧张，电力短缺已成为制约国民经济发展的突出矛盾。目前我国照明消耗的电能约占电力生产总量的10％～20％，而城市公共照明则在照明耗电中占30％，并且近几年随着让城市亮起来的口号的提出，全国路灯的数量仍在迅猛地增长。公共路灯节能的口号便由此而提出。通常的节能途径有两个：一个是采用节能光源；二是采用合理的控制线路。本文在使用节能光源的情况下采用合理的控制线路来实现路灯节能。在供电系统中，为避免送电过程中的线路损耗和用电高峰时造成末端电压过低，供电部门均采用较高电压进行传输。因此路灯承受电压多高于灯具的额定电压。然而据调查我国小型城市晚上21：00后，大中城市00：00以后道路上几乎空无一人。从而造成了“人少车稀灯更亮”的不合理情况。为了避免这种情况，大多数城市和地区均采用了发达国家早已淘汰了的隔盏关灯的原始路灯控制方法。这种方法不仅导致路面照度分布不均，而且会减少路灯使用寿命。本文采用“全年分三季，一季分时段”的分时控制思想实现节能的目的。在不同的时段投入不同的供电电压运行，在保证路灯正常照明的前提下，兼顾到了用电低谷期节能的效果。广东环境保护工程职业学院毕业论文（设计）2系统开发软硬件概述22系统开发软硬件概述2.1单片机最小系统单片机最小系统，或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括：单片机、晶振电路、复位电路。下面给出一个51单片机的最小系统电路图（图2-1）：图2-1详细说明如下：（1）复位电路:由电容串联电阻构成，由图并结合电容电压不能突变的性质，可以知道，当系统一上电，RST脚将会出现高电平，并且，这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定。典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位，所以，适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位。一般教科书推荐C取10u，R取10K。原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平。至于如何具体定量计算，可以参考电路分析相关书籍。（2）晶振电路：典型的晶振取11.0592MHz(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的uS级时歇,方广东环境保护工程职业学院毕业论文（设计）2系统开发软硬件概述3便定时操作)，在本电路中，取12M。（3）单片机：一片AT89S51/52或其他51系列兼容单片机。对于31脚(EA/Vpp)，当接高电平时，单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行;当接低电平时,复位后直接从外部ROM的0000H开始执行。ＡＴ８９Ｃ５１单片机的共40个引脚功总共40个脚，电源用2个(Vcc和GND)，晶振用2个，复位1个，EA/Vpp用1个，剩下还有34个。29脚PSEN，30脚ALE为外扩数据/程序存储器时才有特定用处，一般情况下不用考虑，这样，就只剩下32个引脚，它们是：P0端口P0.0-P0.7共8个；P1端口P1.0-P1.7共8个；P2端口P2.0-P2.7共8个；P3端口P3.0-P3.7共8个；2.2Proteus仿真软件简介ProteusISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件[9]。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：①实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合②支持主流单片机系统的仿真。③提供软件调试功能。④具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。2.3Keil编译及调试软件简介目前流行的51系列单片机开发软件是德国Keil公司推出的KeilC51软件，它是一个基于32位Windows环境的应用程序，支持C语言和汇编语言编程，其6.0以上的版本将编译和仿真软件统一为μVision（通常称为μV2）。Keil提供包括C编译器、