住宅公用路灯用电量分配装置的设计选读.doc

住宅公用路灯用电量分配装置的设计 目 录 项目概况 1 1 课题简介 1 1.1 单片机的简单介绍 1 1.2 社会需求 2 1.3 立题意义 3 2 住宅公用路灯用电量分配装置工作原理与用途 3 2.1 住宅公用路灯用电量分配装置 3 2.2 用电量的分配原理 3 2.3 系统总体方案的确定 4 3 系统电原理图设计 5 3.1 主系统设计及其分析 5 3.2 执行分配的继电器电路设计及其分析 5 3.3 系统供电电源电路设计及其分析 6 3.4 住宅公用路灯用电量分配装置的应用示例 6 4 可靠性问题 6 4.1 看门狗电路 6 4.2 长期运行须考虑的安全性问题 11 5 软件结构及程序清单 12 5.1 软件结构及其说 12 5.2 程序设计思想与具体程序清单 14 致 谢 17 参考文献 18 附录 19 附录1 电用量分配装置原理图 19 附录2 主系统电原理图 20 附录3 应用示例 21 项目概况 本课题的设计目标是利用单片机基础知识、汇编语言等技术设计出—用电量分配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费用收缴不方便的难题。本设计只有采用智能化才能满足（成本因素、功能因素、性能因素等）功能要求。为此，本设计选择了ATMEL公司的51系列单片机89C2051作为控制核心，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：① 系统时钟为1MHZ，目的是减少系统功能。因为系统对运行速度要求很低，外围继电器的动作时间和路灯按键的响应时间，均为ms级以上。② 环境照度检测电路采用单电源比较器LM393实现。当环境照度变低，使得光敏电阻的阻值大于100千欧时, 比较器LM393翻转,1脚输出为低电平送入单片机引脚P30。单片机根据此引脚电平状态决定是否可以使用路灯。③ 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TL521-2，使得单片机P32引脚产生一个负跳变，从而触发外中断INTO，唤醒单片机，控制继电器电路动作，点亮路灯。当然，路灯能否点亮首先取决于P30的状态。④ 看门狗及复位电路由MAX813L实现。MAX813L本身具有上电复位、手动复位功能，同时利用内含的看门狗电路，保证系统能自动从死机状态恢复正常工作。P33为喂狗信号输出引脚。只要保证能及时喂狗，就能避免系统复位。⑤ 继电器接口电路均采用光电隔离，以提高系统的抗干扰能力，实现强、弱电系统的隔离。为了降低功耗，采用工作电压为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。⑥继电器电路动作设计的关键是继电器触点合、断的延时时间，必须考虑继电器的动作有一定时滞，否则，会出现上个继电器尚未彻底断开，下一个继电器已经动合的现象，使得系统分配精度出现较大误差，甚至不能正常分配。⑦主系统采用+5V电源。为了降低成本，采用“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工作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。⑧ 继电器工作电压为+12V，考虑到继电器对电压要求不是很高的特点，这里采用“变压器—降压—整流”的方式，没有稳压，同时也没有大容量电容滤波。这是在实际开发过程中，发现如果有大容量电容滤波，会出现继电器动作失常的现象。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动作存在延时的问题，但还导致上个继电器没有关断，下个继电器动合的现象。 本设计的主要任务是实现单片机对用电量分配装置的智能化控制。要实现①电费的自动分摊；②保证系统死机后的自恢复；③保证系统长年累月的进行；④保证装置本身的安全性。本文针对以上几方面，对住宅公用路灯用电量分配装置设计了一些可行性方案，并对这些方案进行了分析。 1 课题简介 1.1 单片机的简单介绍 单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）单片机又称单片微控制器, “住宅公用路灯用电量分配装置”是为了解决商品住宅楼内公用路灯的收缴费用问题。此装置的设计包括系统硬件框图结构，部分主要功能模块（单片机芯片AT89C2051，复位及看门狗电路 MAX813L，继电器接口电路等组成）和单元电路，软件编程思想及设计中应考虑和解决的几个主要问题。采用住宅公用路灯用电量分配装置可将商品住宅楼内公用路灯的电费自动分摊到用户电表，解决用户的后顾之忧，给生活带来了便利。系统设计中所涉及的硬件多为目前常用的型号和系列。住宅公用路灯用电量分配装置具有低功耗；具有可靠性；具有安全性；具有低成本等特点。②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。此法容易引起纠纷。 鉴于以上情况，楼道路灯问题正日益成为住房商品化后的一