简易照明线路探测仪毕业设计.docx
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简易照明线路探测仪毕业设计
简易照明线路探测仪毕业设计
摘要II
目录3
1系统方案5
1.1探头模块微处理器5
1.2显示模块微处理器5
1.3探头定位方案的论证与选择6
1.4电缆探测方案的论证与选择6
1.5显示方案的论证与选择6
2系统理论分析与计算6
2.1方格号换算程序6
2.2显示将探头坐标还原程序7
3电路与程序设计8
3.1电路的设计8
3.1.1探头处理器电路8
3.1.2显示处理器电路9
3.1.312W节能灯电缆检测电路10
3.1.460W白炽灯电缆检测电路10
3.1.5超声波定位电路10
3.1.6报警电路11
3.1.7时钟电路11
3.1.8显示、触摸电路11
3.1.9电源电路12
3.2程序的设计12
3.2.1程序功能描述12
3.2.2程序流程图12
4测试方案与测试结果15
4.1测试方案15
4.2测试条件与仪器15
4.3测试结果及分析15
4.3.1测试结果15
4.3.2测试分析与结论16
5致谢16
6参考文献16
附一:
部分程序18
附二:
探头电路图20
附三:
显示电路图21
附四:
部分电路照片22
1系统方案
本设计采用STC12C5628AD和STC12C5A60S2双微型处理器作为本系统的控制核心,来实现简易照明线路探测仪的功能。
本系统主要由超声波定位、导线检测电路、报警电路、显示电路等基本电路来实现本系统化的功能,首先磁场传感器将通电导线周围微弱的磁场转化为微弱的电信号,将这电信号送到60W白炽灯处理电路和12W节能灯处理电路,处理后的信号再送到STC12C5628AD微处理器,在此同时微处理器还可以通过两个超声波模块来确定探头所在五合板的位置,处理器STC12C5628AD将这些信号整理成一个数组通过自身串口传给另一个微处理器STC12C5A60S2,微处理器STC12C5A60S2接收到这一数组时就还原成此微处理器能识别的信号,再通过LCD显示电路显示出来,同时微处理器通过时钟芯片DS1302获得实时的时间数据并显示在LCS显示屏上,由于本显示屏自带触摸功能,所以在显示模块上就不需要外接控制按键,就只需要对触摸屏编程就可以人为的控制整个系统的运行。
本次设计的具体系统工作流程图,如图1-1所示:
图1-1系统工作流程图
1.1探头模块微处理器
本系统探头微处理器采用宏晶公司生产的新一代高速、低功耗、超强抗干扰8051系列8位单片机STC12C5628AD,其速度比传统的单片机快8~12倍,部资源丰富,而且还有8路10位A/D转换功能,可以节省外接A/D芯片所带来的成本,在本系统中,充分利用部资源可以节省很多的外部电路,既节省了成本还提高了系统的稳定性。
1.2显示模块微处理器
本系统控制显示系统微处理器采用宏晶公司生产的新一代高速、低功耗、超强抗干扰8051系列8位单片机STC12C5A60S2,其速度比传统的单片机快8~12倍,部资源丰富,而且价格低廉,技术成熟,多达36个I/O口,在设计系统是具有充分的I/O口可以利用,不必担心I/O口不够用的问题,使电路设计更快速、简单。
1.3探头定位方案的论证与选择
方案一:
采用光电二极管定位。
具有电流线性良好、成本低、体积小、重量轻、寿命长、量子效率高及无需高电压等优点。
不足是面积小、无部增益、灵敏度较低、响应速度慢、工艺要求较高、探头的定位还需要按一定的规律移动才能准确定位以及编程复杂等缺点。
方案二:
采用HC-SRO4超声波传感器模块检测。
通过单片机和两个此模块协调工作分别测量探头距离五合板上、下边缘的距离,就可以计算出此时探头在五合板上的横坐标和纵坐标,也就确定了探头的实时位置,HC-SRO4超声波传感器受温度影响小,稳定性好,不需要外部电路处理,直接与单片机两个I/O口相连就可以控制此模块测量探头距离五合板边缘之间的距离。
采用此方案探头可以随意在五合板上移动都可以准确的测量探头的实时位置,不受移动方向的影响。
综上所述,选择方案二
1.4电缆探测方案的论证与选择
方案一:
采用霍尔传感器检测。
可以测量任意波形的电流和电压。
原边电路与副边电路之间有良好的电气隔离,隔离电压可达9600Vrms。
精度高、线性度好、宽带宽。
但是由于霍尔传感器体积小,故接触面就较小,不适合本统。
方案二:
采用线圈检测。
通交流电导体周围产生交变磁场,线圈在交变磁场中感应出电动势,即将非电量磁场转化成电量电动势,再将将微弱的的电动势进行放大、滤波电路处理,整流处理送入单片机用A/D采集这一信号,根据两路A/D采集的电压大小就可以判断是哪一条线路中有电流,也就确定了五合板后边有没有电缆,是那条电缆。
而且线圈的接触面大,很适合本系统。
综上所述,选择方案二。
1.5显示方案的论证与选择
方案一:
采用12864B液晶显示。
可显示汉字及图形、体积小、重量轻、功耗低。
但是分辨率低,同时显示的数据少,颜色单一。
方案二:
采用TFT液晶触摸显示屏。
它是薄膜晶体管型液晶显示屏,每个像素都设有一个半导体开关,每个像素都可以通过点脉冲直接控制,因而每个节点都相对独立,并可以连续控制,不仅响应速度快,同时可以精确控制色阶,所以能显示各种各样的颜色。
而且本TFT液晶显示屏还自带触摸功能,代替了传统的按键,使整体外观更整洁漂亮。
综上所述,选择方案二。
2系统理论分析与计算
2.1方格号换算程序
超声波将获得的探头距离五合板边缘水平距离x和垂直距离y转换成对应的方格号算法(程序)如下
uinthuansuan()//坐标换算
{
uintm,n,h,b;
for(n=1;n<8;n++)
{
if(((105-15*n) h=n; else ; } for(m=1;m<8;m++) { if(((105-15*m) b=m; else ; } h=b+7*(h-1); returnh; } 2.2显示将探头坐标还原程序 由于采用TFT液晶显示屏,所以可以在屏幕上画出一个7*7的方格模拟五合板的矩形框,我们在某个格子探测到电缆就可以在显示屏对应的格子坐上标记,不同的电缆用不同的颜色,在探测完毕以后,那个格子有什么电缆就一目了然,下边是将串口接收的方格信号转换并显示在显示屏上对应的方格上,以及标注不同的颜色,其中temp[2]是格子号的十位,temp[3]是格子号的各位,程序如下 voiddadian()//打点 { uinta,b,c,d; shu=temp[2]*10+temp[3]; if((kk==0)&&(shu>0)&&(shu<50)) { if((shu%7)==0) { b=7-1; a=shu/7-1; } else { b=shu%7-1; a=shu/7; } if(temp[0]==1) { for(c=0;c<3;c++) { for(d=0;d<3;d++) { Put_pixel(12+34*b+c,216-34*a+d,lan); } } } if(temp[1]==1) { for(c=0;c<3;c++) { for(d=0;d<3;d++) { Put_pixel(20+34*b+c,216-34*a+d,hong); } } } } } 3电路与程序设计 3.1电路的设计 3.1.1探头处理器电路 探头处理器采用STC12C5628AD单片机,其最小系统如下图,RXD和TXD用于与显示处理器通信,P1.1用于采集12W节能灯处理电路处理后的电压,P1.2用于采集60W白炽灯处理电路处理后的电压,Y1为单片机正常工作提供时钟 图3-1探头处理器电路 3.1.2显示处理器电路 显示处理器采用STC12C5A60S2单片机,RXD与TXD用于与探头处理器通信,D1~D8用于显示屏的数据通信,B1~B6用于显示屏的控制,A1~A3用于和时钟芯片DS1302之间数据通信,C1~C6用于触摸屏的控制数据口,JP1为上拉电阻,其主要是是增加P0口的驱动能力,其电路图如图下 图3-2显示处理器电路 3.1.312W节能灯电缆检测电路 由于节能灯灯头部还有一块电路,所以检测它导线走位的磁场会有一个1KHz左右的基带信号,所以根据这一特点我们可以就把这个信号提取出来放大等处理,单片机就可以识别,最后调试好的电路如下图,电容C4滤除线圈感应到的外接超高频信号,运放LM8与外部元器件组成300Hz的高通滤波器,时线圈中300Hz以下的信号衰减,LM6与外部电阻组成一个50倍的线性放大器,LM7其功能是将LM6输出的交流信号整流检波转换成对应的直流信号,以便送至单片机P1.1口A/D采集并进行处理,LM5组成一个电压跟随器,使其驱动负载能力更强。 图3-312W节能灯电缆检测电路 3.1.460W白炽灯电缆检测电路 由于白炽灯是纯电阻的器件,所以线圈感应到的信号就是一个50Hz的正弦信号,所以也要先利用电容C4滤除超高频信号,再用运放LM4及外部元器件放大此信号,然后通过带通滤波器LM1就可以滤出50Hz的信号,经过运放LM2线性放大50倍后运放LM3整流检波就可以直接送入单片机P1.2A/D口采集并进行处理。 图3-460W白炽灯电缆检测电路 3.1.5超声波定位电路 电路采用两个HC-SRO4超声波传感器模块来检测探头在哪个方格中。 其中超声波传感器的Trig和Echo管脚分别与探头微处器理STC12C5628AD单片机P2.6、P3.7和P2.7、P1.0相连。 具体电路如下图所示: 图3-5超声波定位电路 3.1.6报警电路 设计中由显示微处理器STC5A60S2控制8550三极管来驱动蜂鸣器发生产生报警。 当显示微处理器的串口产生中断信号时,就说明探头检测到了新的信号,此刻显示微处理器通过P3.4给8550三极管Q1基极一段时间的低电平,8550三极管Q1导通,于是报警电路导通,就产生报警信号。 具体电路如图3-4所示: 图3-6报警电路 3.1.7时钟电路 本项目时间数据由DS1302时钟芯片提供,只要开始把时间数据校准后,即使整个电路掉电,时钟芯片DS1302还可以通过电池BT1供电继续工作,当电路恢复供电时,时间数据还是准确的,此时钟芯片能提供年、月、日、时、分、秒、星期等数据,它与微处理器之间采用I2C通信,通信质量可靠,是应用比较广泛的一款芯片,在本系统中的具体连接电路如下,三根数据线A1~A3分别于显示为处理器的P1.1~P1.3相连接,完成数据的读写操作。 图3-7时钟电路 3.1.8显示、触摸电路 本系统中显示器件和输入设备我们采用带触摸功能的TFT彩色液晶显示屏,其具体电路连接如下,触摸屏控制信号C1~C6与显示微处理器的P2.0~P2.5连接, LCD显示屏的数据口D1~D8与显示微处理器的P0口对应连接,完成微处理器与液晶数据的传输,B1~B6分别于显示微处理器的P1.4~P1.7、P2.6~P2.7相连接,用来控制液晶显示屏的数据操作。 图3-8显示、触摸电路 3.1.9电源电路 本系
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