单片机毕业设计修定稿.doc

摘 要 本次以单片机对电网数据的模拟采集和当地显示的小系统的实践为例，加深了对单片机各内部结构及其它功能的理解。实践运用中选用了目前比较常用的MCS-51系列单片机。运用到了单片机的中断系统功能。内部定时器，键盘扫描，LED显示，并行I/O口，D/A转换等功能。 在接口芯片方面，选用了8155作为显示与键盘的输入/输出接口芯片，8255作为开关量的输入/输出接口芯片，ADC0809作为将模拟信号转换成数字信号的输入/输出借口芯片。 最后，从本次对单片机的电网数据的模拟采集和当地显示的小系统的设计和实践，对单片机的功能和应用领域和开发也有了一定的认识，但仍需要学习的内容还有很多，并为以后从事本领域有了一定的基础。 关键词： 模拟电网 数据采集 单片机 目 录 目 录 I 1 概述 3 1.1 毕业设计选题的意义 3 1.2 设计任务与要求 3 1.3 设计方案选择 4 2 MCS-51单片机系统结构 5 2.1 8051微处理器引脚功能说明 5 2.2 定时器/计数器 6 2.3 串行I/O口、中断系统 6 2.3.1 串行I/O口 6 2.3.2 中断系统 7 2.4 存储器扩展芯片 8 3 硬件系统设计 9 3.1 硬件系统总体结构 9 3.2 主要模块电路 9 3.2.1 存储器扩展电路 9 3.2.2 并行I/O扩展电路 10 3.2.4 模拟量采集与转换电路 11 3.2.5 继电器限位电路 11 4 软件系统设计 12 4.1 软件的总体结构 12 4.1.1 系统定义 12 4.1.2 软件系统总体流程图 13 4.2 相关模块的设计 13 4.2.1 主程序模块 13 4.2.3 时钟校对模块 14 4.2.4 模拟量转换中断处理模块及数据显示子程序 15 4.2.5 键盘输入与显示模块 15 5 结束语 16 5.1 结论 16 5.2 改进方向 16 参考文献 18 源程序清单 19 1 概述 1.1 毕业设计选题的意义 随着国民经济及人民生活对电力需求的不断增长，我国电力系统的规模日益扩大，已形成跨省的区域电力系统，并逐渐向全国联网电力系统发展，电力系统的单机容量也越来越大，电力用户对供电可靠性和电能质量的要求越来越高。所有这些都对电力系统的运行提出了更高的要求。安全是电力系统生产的头等大事，当今电力系统在各种安全控制装置的帮助下，可靠生产能力虽然大大增强了，但各种自然灾害总是无法避免的，会直接破坏电力系统的正常运行，各种电气元件会由于制造质量和维护不良自身造成事故。电力系统生产的连续性，会因为某一处的故障而引大面积停电事故，甚至造成电力系统崩溃。 因此，需要电力系统调度自动化系统时刻关注电网的安全运行，进行安全分析，及早发现事故苗头，消除事故隐患，即使发生事故，也能及时果断处理，把事故限制在最小范围内。而要实现这一目标，采集电网的遥测量（YC）和遥信量（YX）是基础和关键。选择模拟电网数据采集、发送和接收系统的设计作为毕业设计课题，是巩固所学理论知识，提高单片机技术在电力系统自动化中的应用水平，增强动手能力，提高创新能力和工程设计素质的要求。 1.2 设计任务与要求 设计一个模拟电网数据采集。系统由调度端主机系统组成。具体任务和要求如下： 1、用开关模拟电力系统中的高压变位开关；用氖灯模拟变位开关的状态；用电位器中间抽头的0～5V电压来模拟电压变送器的输出电压，以构成一个电网模拟数据采集系统。 2、电网模拟数据采集系统执行主程序后，等待用户从键盘输入准确时间，再按执行键后进入“等待状态”，系统成为一个电脑时钟，并用LED实时显示。 3、用户在“等待状态”下键入方式键F后，系统进入“方式选择状态”，最右边LED显示F。在“方式选择状态”下，输入数字键“0”时，系统进入方式0状态；输入数字键“1”时，系统进入方式1状态；输入数字键“2”时，系统进入方式2状态；输入A～F键中之一时，系统从“方式选择状态”退回到“等待状态”。 4、在方式0状态下，系统采集开关量状态，并点亮相应的氖灯,并能把电位器W1的提供的模拟量（0～5V）转换成数字量并显示。同时应显示0，以指示模拟量是从A/D转换器的IN0通道采集转换的。 在方式1状态下，系统除同样能采集并显示开关量以外，应能把来自电位器W2上的模拟电压（经IN1）转换成数字量并显示，同时应显示1，以指示模拟量是从A/D转换器的IN1通道采集转换的。 在方式2状态下，系统应能每隔2S在方式0和方式1状态之间切换，以便用户可以同时观察从0路和1路输入进来的模拟电压大小。 1.3 设计方案选择 根据系统设计要求，选择单片机实现系统功能的设计方案。利用可编程并行接口芯片8255与单片机