基于C51单片机发电机电压调节与设计解读.docx

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基于C51单片机发电机电压调节与设计解读

JIANGSUTEACHERSUNIVERSITYOFTECHNOLOGY

《单片机》课程设计说明书

设计题目：

基于单片机的电动机电压调节器设计与制作

学院名称：

东方学院

专业：

汽车服务工程

班级：

07汽服1

姓名：

郭林猛

学号：

07803209

指导老师：

张兰春

2010年9月

摘要

摘要：

本文分析了发电机电压调节器功能和特点，阐述了单片机发电机电压调节器的组成和原理，介绍了该系统在控制汽车电动机电压上的应用。

论述了如何利用A/D转换器将模拟信号转换为电信号，再将信号送至单片机与设定电压对比确定，同时利用LED发光二极管显示出来。

关键词：

单片机AD转换器电压调节发光二极管

序言..........................................................4

第一章系统的主要功能说明................................5

1.1系统的主要功能............................................5

1.2系统的设计思路............................................6

第二章元器件介绍.................................................................................7

2.1单片机AT89C51.............................................7

2.2A/D转换器ADC0809.........................................10

第三章硬件设计.....................................................................................13

第四章软件设计.....................................................................................14

4.1程序分析..................................................14

4.2程序设计流程图............................................14

4.3程序设计..................................................15

小结..............................................................16

谢词..............................................................17

参考文献.................................................18

序言

车在运行进程中，发起机转速变化范围很大，因为发电机与发起机地传动比是固定地，所以发电机地转速将随发起机转速地变化而变化，发电机的端电压也将随发起机地转速变化而在很大范围内变化。

发电机对用电设备供电和向蓄电池充电，都要求其电压稳定，因而必需对发电机地输出电压进行调节，使之保持在某一数值根本不变。

第一章系统的主要功能说明

1.1系统的主要功能

交流发电机必需配有电压调节器与之配合工作。

这是因为交流发电机在结构肯定及磁场强度不变地条件下，其输出电压大小与发电机地转速成正比，而发电机由发起带动，其转速则是由发起机转速所决定。

汽车正常行驶时，发起机转速变化范围很大，这势必对发电机输出电压地大小有很大影响，为使发电机电压在不同地转速下均能保持肯定，且能随发电机转速地变化而自动调节，使电压值保持在某一特定范围，就必需装置电压调节器。

而它地正常工作，对保证整个汽车电气系统地正常工作和对延长汽车电气设备地使用寿命关系极大，其输出电压（或充电电压）对蓄电池地使用寿命也影响很大。

车在运行进程中，发起机转速变化范围很大，因为发电机与发起机地传动比是固定地，所以发电机地转速将随发起机转速地变化而变化，发电机的端电压也将随发起机地转速变化而在很大范围内变化。

发电机对用电设备供电和向蓄电池充电，都要求其电压稳定，因而必需对发电机地输出电压进行调节，使之保持在某一数值根本不变。

因为发电机地输出电压U=Cnφ，对于某一台发电机来说，c是常数。

在工作进程中，转速n是不时变化地，要使发电机端电压保持恒定，能够通过改变磁通φ地大小来进行调节，而磁通变地大小是由励磁电流来决定地。

因而，当发电机转速n升高时，能够减小励磁电流使用权磁通减小，保持发电机地输出电压不变；反之，当发电机转速降低时，增大励磁电流，因而电压调节器地作用就是在发电机转速变化时，自动改变励磁电流地大小，使发电机输出电压保持不变。

1.2系统的设计思路

发电机发出的电压，通过与12V进行比较，之后通过电压调节器进行调整。

在本设计中，通过改变输入的阻值，与设定的值进行比较，而后通过A/D转换器将之转变为数值信号输出。

来实现发电机电压调节器的作用。

第二章元器件介绍

2.1单片机AT89C51

AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。

AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

主要特性：

　　·与MCS-51兼容

　　·4K字节可编程闪烁存储器

　　·寿命：

1000写/擦循环

　　·数据保留时间：

10年

　　·全静态工作：

0Hz-24MHz

　　·三级程序存储器锁定

　　·128×8位内部RAM

　　·32可编程I/O线

　　·两个16位定时器/计数器

　　·5个中断源

　　·可编程串行通道

　　·低功耗的闲置和掉电模式

　　·片内振荡器和时钟电路

管脚说明：

　　VCC：

供电电压。

　　GND：

接地。

　　P0口：

P0口为一个8位双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

　　P1口：

P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P2口：

P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P3口：

P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

　　P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：

　　口管脚备选功能:

　　P3.0RXD（串行输入口）

　　P3.1TXD（串行输出口）

　　P3.2/INT0（外部中断0）

　　P3.3/INT1（外部中断1）

　　P3.4T0（记时器0外部输入）

　　P3.5T1（记时器1外部输入）

　　P3.6/WR（外部数据存储器写选通）

　　P3.7/RD（外部数据存储器读选通）

　　P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

　　RST：

复位输入。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：

当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。

/PSEN：

外部程序存储器的选通信号。

　　/EA/VPP：

当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。

注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。

在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

　　XTAL1：

反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：

来自反向振荡器的输出。

振荡器特性:

XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。

该反向放大器可以配置为片内振荡器。

石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。

如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。

有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度.

2.2A/D转换器ADC0809

　ADC0809是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模—数转换的器件。

其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。

1．主要特性

　　1）8路输入通道，8位A／D转换器，即分辨率为8位。

　　2）具有转换起停控制端。

　　3）转换时间为100μs（时钟为640kHz时，130μs（时钟为500kHz时）　

　　4）单个＋5V电源供电

　　5）模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准。

　　6）工作温度范围为-40～＋85摄氏度

　　7）低功耗，约15mW。

2．内部结构

　　ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A／D转换器，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近。

3．外部特性（引脚功能）

　　ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，下面说明各引脚功能。

　　IN0～IN7：

8路模拟量输入端。

　　2-1～2-8：

8位数字量输出端。

　　ADDA、ADDB、ADDC：

3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路

　　ALE：

地址锁存允许信号，输入，高电平有效。

　　START：

A／D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。

　　EOC：

A／D转换结束信号，输出，当A／D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。

　　OE：

数据输出允许信号，输入，高电平有效。

当A／D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。

　　CLK：

时钟脉冲输入端。

要求时钟频率不高于640KHZ。

　　REF（+）、REF（-）：

基准电压。

　　Vcc：

电源，单一＋5V。

　　GND：

地。

4.ADC0809工作过程：

　　首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。

此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。

START上升沿将逐次逼近寄存器复位。

下降沿启动A／D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。

直到A／D转换完成，EOC变为高电平，指示A／D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。

当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。

第三章硬件设计

打开Proteus7Professional编辑环境，选择元器件，画出电路图。

图1电路原理图

第四章软件设计

4.1程序分析

进行A/D转换时