智能型配电控制柜设计[毕业论文+汇编程序]

机电毕业论文：智能型配电控制柜设计含毕业论文、单片机汇编程序

智能型配电控制柜设计[毕业论文+汇编程序]

摘 要

本设计是基于51单片机的配电控制柜的远程监控控制器的设计，设计项目，需要考虑连接至少64个网络节点，并可以对每个节点实时地采样数据、输出控制,以及对站点的智能识别。根据设计指标，在分析工艺的基础上，本设计主要进行控制器的总体硬件设计、光电转换电路的设计以及电源模块的设计，并选择适合本设计的51单片机，为了完善本控制器，设计了系统的抗干扰技术。最终通过软件编程完成本设计的实现了51单片机对配电控制柜的远程监控。

关键词： 计算机、 单片机、通信协议、远程监控

Abstract

This design is controls the cabinet based on 51 monolithic integratedcircuits power distribution the long-distance monitoring controllerdesign, the design project, needs to consider the connection at least64 nodes, and may to each pitch point real-time sampling data, theoutput control, as well as to the stand intelligent recognition.According to designs the target, in the analysis craft foundation,this design mainly carries on the controller the overall hardwaredesign, the photoelectricity switching circuit design as well as thepower source module design, and the choice suits this design 51monolithic integrated circuits, for the rare book controller, hasdesigned the system antijamming technology. Finally programmed thecost design through software the realization 51 monolithic integratedcircuits to control the cabinet to the power distribution thelong-distance monitoring.

Keywords: Computer、 MCU、 Communication Protocol、 Remote Control

目录

第一章 绪论 1
1.1 前言 1
1.2 选题背景及依据 1
1.3 解决的关键问题 3
1.4 选题目的及意义 3
1.5 主要设计（研究）内 容 3
1.6 设计工作步骤 4
1.7 毕业设计进度安排 4
第二章 总体硬件设计 5
2.1 硬件电路设计 5
2.2 方案论证 8
2.3 站点智能识别的设计 9
第三章 光电转换电路设计 11
3.1光电传感器概述 11
3.2光电转换器的组成 11
3.3光电传感器的分类 11
3.4传感器的主要类型 12
3.4.1光电传感器 12
3.4.2 模拟式光电传感器 12
3.4.3脉冲式光电传感器 12
3.5光电转换电路 12
3.5.1光敏电阻测量电路 13
3.5.2光电池测量电路 14
3.6光电传感器的应用 14
第四章 电源模块的设计 17
4.1概述 17
4.2电源设计要求 17
4.3电源模块的设计 17
4.3.1单片开关电源工作模式的设定及反馈理论分析 17
4.3.2具体设计 19
4.4辅助元器件选择 26
4.4.1输入滤波电容的选择 26
4.4.2 TOPSWITCH芯片的选择 27
4.4.3 TT431型可调式精密并联稳压器的选择 27
第五章 单片机的选择 28
5.1 概述 28
5.2 C8051F021型单片机 28
5.2.1 C8051F021型单片机特点 28
5.2.2与 8051的兼容性 29
5.2.3指令集 30
5.3 中断系统 30
5.4复位源 31
5.4.1 上电复位 31
5.4.2 掉电复位 32
5.4.3 外部复位 32
5.4.4 看门狗定时器复位 32
5.6 FLASH 存储器编程 33
5.7 端口输入/输出 33
5.8 定时器 33
第六章 系统抗干扰设计 34
6.1 概述 34
6.2 硬件抗干扰 34
6.2.1 接地技术 34
6.2.2 电源的干扰及抑制 34
6.2.3 传感器的干扰和抑制 35
6.3 硬件隔离抗干扰技术 35
6.3.1光电耦合器 35
6.3.2固态继电器 35
6.3.3线性光电隔离放大器 36
6.3.4复位抗干扰 36
6.4 软件抗干扰设计 37
6.4.1 软件抗干扰的基本要求 37
6.4.2 设置“看门狗” 37
6.5掉电记忆 37
第七章 软件设计 39
7.1 概述 39
7.2 程序设计 39
设计总结 43
参考文献 44
英文原文 45
英文翻译 63
致 谢 76
附录Ⅰ:器件明细表 77
附录Ⅱ:程序清单 79

第一章 绪论

1.1 前言

随着自动控制技术和设备的飞速发展，控制方面的选择也在增加，设计一种具有可靠、灵活、易学、易用、功能齐全等优点的远程监控控制系统就显得很重要。本次设计的远程监控系统包括现场设备控制和现场通信两大部分。其中现场的数据采集和具体任务的执行是由单片机来实现的，而现场和控制计算机之间的通信则借助于光纤传输技术，在软件通信技术的支持下完成信息的交换。

远程监控的主要任务是进行过程数据的采集及处理，然后将控制过程中的各种数据送到计算机，借助于监控软件完成数据统计、分析功能，从而实现对运行过程的整体操作与过程的监控；建立在信息管理基础上的主控计算机和管理计算机对整个系统的数据信息进行管理和操作，它把运行过程及输出管理系统连接在一起，在完成数据采集、交换和设备共享。

配电控制柜作为智能系统中测量与控制的关键设备，直接影响着设备的正常运行。因此，对其进行实时监控非常关键。传统的电器开关柜通过工作人员的日夜值班来了解其运行状态，既浪费人力资源又得不到可靠的运行数据，并且不适应信息化发展的要求。而且在一些不适合人工作业的场合，设计一种远程监控系统显得尤为重要，基于单片机控制器的智能型配电控制柜适应了当今数字化、集成化和网络化的要求，把配电控制柜赋予了新的内涵。鉴于此，本设计以51单片机为主要控制器件，设计开发一种能够对比较分散的配电控制柜进行远程集中监控的控制器，它具有控制稳定性高、抗干扰能力强、可操作性强、价格便宜的优点，有广阔的发展前景。

1.2 选题背景及依据

在电力、自来水和管道煤气等公用事业系统的信息化过程中，户表数据的自动抄送具有十分重要的意义，也是行业单位迫切想要解决的问题，因为水电煤三表数据抄送的准确性、及时性，直接影响公用事业部门系统的信息化水平、甚至管理决策、经济效益。传统的手工抄表费时、费力，准确性和及时性得不到可靠的保障，这导致了相关营销和企业管理类软件不能获得足够详细和准确的原始数据；一般人工抄表都按月抄表，对于用户计量来说是可行的，但对于相关供应部门进行更深层次的分析和管理决策却不够，行业的实际需求催生着自动抄表系统的技术和应用的不断发展。设计一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向通信技术，主要适合于自动控制、远程控制领域及家用设备联网。

市区的路灯如果控制不当其耗电量会排在公共设施耗电量之首；若采用时控方式，路灯的开关时间限制比较死，每当有重要活动或遇到阴天，视线差，不能提前或延迟路灯的开关时间；很多时候，路灯的故障不能及时发现，影响了维护。设计一套监控，。此系统建成后，管理人员可以在监控中心遥控路灯的开关；自动计算亮灯率，及时发现故障。

在游乐设施比较分散的情况下，想在整个大型的游乐场内平时播送柔和的音乐以营造温馨气氛，让身处其中的每一个人都能听到美妙的背景音乐，或遇有火灾或其他事故时则播送紧急广播的语言信号或警笛声，要控制分散的音调发生器和台功率放大器。过山车、海盗船等等的大型游乐设施占用场地较大，配殿控制柜的分布分散，要管理人员可以在监控中心对这些设施实现集中控制。

或者在一些不适合人直接控制的场合，根据工艺流程及构筑物的地理分布，依据“实用、可靠、经济、先进”的原则，采用“集中管理、分散控制”模式建立了一套经济可靠的现场监测、过程控制和计算机管理一体化的系统，设立一个中央监控管理站，利用网络通讯实现了信息、资源的共享和“现场无人值守、总站少人值班”的目标。根据所完成的控制功能，系统采用三级控制层：手动、自动控制和中央监控管理站远程监控。手动控制具有最高控制优先级，由配电屏或控制柜旁的按钮控制；自动控制是指由各现场控制站的单片机控制器按照所编制的程序对设备进行自动控制(控制级别高于中央控制)；中央监控管理站远程监控是指通过中控室对生产过程进行调度，调度指令通过控制网络由现场单片机控制站实施。

对于某台具体的设备，根据控制信号的来源分为手动、远控两种控制方式，手动控制的信号来自设备旁的按钮，远控的信号则来源于单片机现场监控站输出的控制信号；中央监控管理站层的监控信号先通过网络传送至相应的现场单片机站，然后由单片机对设备发出控制信号达到监控的目的。

这样，控制系统在保证现场设备在相对独立的前提下，使监测系统、电气系统、与计算机控制系统协调，保证现场控制站能按工艺要求和操作规程实现设备运行自动化，通过中央监控管理站实现对整个生产过程的监控、及管理，达到少人值守的目的。

主要技术参数及技术指标：

1、状态信号检测 8个开关量

2、控制信号输出 8个开关量

3、通信电路设计 19.2K/s

4、光电信号转换电路设计

5、智能识别系统设计

1.3 解决的关键问题

本设计要解决的关键问题是：

1．对64个站点的智能识别系统设计。

2．能正确区分地址信息和指令信息。