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电压超限指示和报警器 电压超限指示和报警器 电压超限指示和报警器 摘要：系统主要由飞思卡尔单片机、直流交流电压检测模块、1602液晶显示模块等部分构成，能够实现一定范围内的电压检测、并实时显示电压变化值、对超限电压进行蜂鸣报警及指示灯提示等功能。总体方案以电压检测和飞思卡尔单片机为核心实现了超限电压指示和报警，对检测到的直流交流信号通过单片机控制和分析，实现实时电压显示，并对正常和不正常电压通过指示灯指示，同时对不正常电压发出断续蜂鸣报警声。 关键词：飞思卡尔单片机，直流交流电压检测，液晶显示 一.系统方案设计论证 本系统主要由飞思卡尔单片机、直流交流电压检测模块、1602液晶显示模块等部分构成，核心在于对直流交流检测和实时输出显示。通过单片机的分析和控制，并对正常和不正常电压通过指示灯指示，同时对不正常电压发出断续蜂鸣报警声。 下面分别论证各模块方案的论证与选择。 (1)单片机的选型 方案一：51单片机 51单片机是传统的单片机，简单、经济，兼容Intel 8031指令系统，内部使用复杂指令集，为8位单片机。51单片机应用时间很长，各种程序资源丰富， 但是内部没有A/D转换功能，系统为实现此功能使复杂度增加。 方案二：AVR单片机 AVR单片机低功耗，内部使用RISC精简指令集，是Atmel公司的产品，片内资源丰富，与51相比接口更强大(低端产品之间比较)，功耗也比较低，带A/D转换的较多。另外AVR单片机还支持ISP下载。AVR的单片机是单机器周期的指令集，性能高，与8051的12T相比，快了12倍。 方案三：飞思卡尔单片机 飞思卡尔单片机低功耗，高性能，抗干扰能力强。内部使用RISC精简指令集，为16位单片机，内部存储器容量大，具有A/D转换功能，大大减小系统硬件的复杂程度，使得本系统具有更强的经济性、稳定性和实用性。 综合以上三种方案，选择方案三。 (2)检测电路模块 1）双桥式整流电路 桥式整流器利用四个二极管，两两对接。输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。 桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。桥式整流电路通过仿真发现整流后的电压纹波较大，而且具有一定的误差。 2）通过电容的滤波和二极管的整流，再经过电容的稳压最后整流出较稳定的直流电，而且经过多次测试，具有较好的稳定性,并且在一定程度上减小了纹波。 综合分析和实际测试最后选择方案二。 (3)人机接口选型 1）数码管 数码管显示内容单一，码管一般情况是一个7段的8字，当然有16段的中间米字型的。数码管是自发光的，为LED发光效果 ，数码管与液晶相比较耗电量大、具有一定的辉度。 2）液晶1602芯片 液晶芯片则比较丰富，可以显示各种最基本的内容，如可显示所有数字和大、小写字母。液晶是利用分子偏转引起的暗影效果、是靠背光(环境)的。液晶显示驱动电压低、功耗微小、可靠性高、显示信息量大、无闪烁、对人体无害、成本低廉、位数多，可显示32位，32个数码管体积相当庞大了，程序简单，如果用数码管动态显示，会占用很多时间来刷新显示，而1602自动完成此功能。 综合比较以上两种方案，选择方案二。 二.系统结构设计 (1)总体框架图 根据题目要求，本系统对输入电压进行检测，分别把检测到的直流输入信号和检测到的交流输入信号输入单片机，通过单片机的控制和软件分析，将输出数据送到液晶显示模块显示，为很好的人机接口。同时对不同范围内的电压用指示灯指示，若电压超限，蜂鸣报警器发出断续报警声。总体框架图如图1。 (2)单片机分析及引脚功能 飞思卡尔单片机的最高总线速度可达40MHz，其闪存分别有64KB、128KB和256KB的选项，均带有错误校正功能（ECC），并且带有ECC的、4KB至8KB DataFlash，用于实现 直流检测输入信号 直流检测输入信号 交流检测输入信号 飞思卡尔单片机 1602液 晶显示 指示灯 超压蜂鸣 报警器 图1 系统总体框架图 数据或程序存储。它可配置8、10或12位模数转换器（ADC），转换时间3μs，同时带有16位的计数器、8-通道定时器和出色的EMC，及运行和停止省电模式。 单片机结构图如附录图1所示。 (3)1602液晶显示模块特点及引脚图 1）液晶特点 液晶显示器具有其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧等优点。根据显示内容可以分为字符型液晶，图形液晶。根据显示容量又可以分为单行16字，2行16字，两行20字等等。 本系统采用常用的字16字X2行的字符型液晶模块法。 2)液晶引脚功能 1602采用标准的16脚接口，其中： 第1脚：VSS为地电源。 第2脚：VDD接5V正电源。 第3脚：V0为液晶显示