繼電器性能檢測設(shè)計與制畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p><b>　　繼電器性能檢測</b></p><p>　　Relay performance testing</p><p><b>　　一．選題意義及背景</b></p><p>　　經(jīng)過兩年的機電專業(yè)學(xué)習(xí)

2、，多門課程接觸到繼電器的使用。對于繼電器的性能好壞檢測并沒有加以強調(diào)學(xué)習(xí)，通過此環(huán)節(jié)學(xué)會繼電器的性能數(shù)據(jù)測量，質(zhì)量好壞的評定。</p><p>　　工程背景強，功能、指標要求明確易懂，易于進入角色開展工作；項目投入少，便于大面積推廣 。各項參數(shù)差異較大，通過實驗可以學(xué)習(xí)多種測典型測量與數(shù)據(jù)處理方法 。測量指標可低可高；各項功能可以單項逐一完成，可以自動連續(xù)完成，應(yīng)用單片機、嵌入式處理器或可編程技術(shù)可以成為專業(yè)測量

3、儀器 </p><p>　　主要解決繼電器線圈的控制，可控的線圈電壓的獲得，觸點吸合與釋放的測量及抖動的消除，電壓/電流的測量，微小電阻的測量，電壓/電流等模擬量的顯示，動作時間等數(shù)字量的顯示。</p><p>　　二．畢業(yè)設(shè)計（論文）主要內(nèi)容：</p><p>　　1、掌握常見繼電器的型號與性能數(shù)據(jù)選擇，功能特點。測試小型電磁式繼電器的主要特性參數(shù)，測量內(nèi)容如下：

4、（最?。┪想妷汉停ㄗ畲螅┽尫烹妷?；額定動作電流；吸合時間、釋放時間；接觸電阻等。</p><p>　　2、設(shè)計制作調(diào)試檢測儀器，能完成上述數(shù)據(jù)與性能的檢測。</p><p>　　3、論文整理，按照學(xué)院要求的格式書寫。</p><p><b>　　三．計劃進度：</b></p><p>　　四．畢業(yè)設(shè)計（論文）結(jié)束應(yīng)提交

5、的材料：</p><p><b>　　1、畢業(yè)設(shè)計論文</b></p><p><b>　　2、制作作品</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文綜合分析了繼電器測試技術(shù)的現(xiàn)狀，闡述了對繼電器的測試技術(shù)實現(xiàn)的總體設(shè)計方案，包括測試依據(jù)、所要

6、測試的參數(shù)的定義及測試方法。介紹了繼電器主要參數(shù)測試的原理及方法，即在繼電器測試標準中定義的繼電器時間參數(shù)、觸點接觸電阻、線圈電流、動作值及釋放值的測試原理及方法，對測試標準中所定義的測試原理及方法和方法的實現(xiàn)進行了闡述。</p><p>　　基于89C51單片機、數(shù)字電位器、A/D轉(zhuǎn)換器等器件，設(shè)計了一種小型電磁式繼電器特征參數(shù)自動測量儀，實現(xiàn)了針對繼電器各項參數(shù)的自動檢測功能，并達到較高的檢測精度。</

7、p><p>　　關(guān)鍵詞：繼電器，時間參數(shù)，觸動接觸電阻，動作值及釋放值</p><p>　　Test of Relay's Performance</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This article provides comprehensive analysis on

8、the relay testing technology present situation, this paper expounds the testing technology of relay its overall design plan, including the test basis, to test parameters of the definition and testing methods. Introduces

9、the main parameters of relay test principle and method, namely in the relay test standard defined in the relay time parameters, the contact point contact resistance, coil current, action value and release value test prin

10、ciple and me</p><p>　　Based on the 89 c51, digital potentiometer, A/D converter devices, design A kind of small electromagnetic relay characteristic parameters automatic measuring instrument, realize to rela

11、y the parameters of automatic detection function, and achieve higher precision.</p><p>　　Keywords Electromagnetic relay，Time parameter，Touch contact resistance，Operation value and release value</p>&

12、lt;p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 前言1</b></p><p><b>　　1.1引言1</b></p><p>　　1.2繼電器測試技術(shù)的現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3對繼電器測試的目的及意義2</p>

13、<p>　　第二章 總體方案設(shè)計3</p><p><b>　　2.1測試依據(jù)3</b></p><p><b>　　2.2系統(tǒng)方案3</b></p><p>　　2.3觸點電阻測試電路4</p><p>　　2.4參數(shù)的定義及測試方法5</p><p>

14、　　第三章 硬件電路設(shè)計6</p><p>　　3.1外接交流電路設(shè)計7</p><p>　　3.2微處理器及其外圍電路設(shè)計7</p><p>　　3.2.1時鐘電路7</p><p>　　3.2.2復(fù)位方式8</p><p>　　3.2.3單片機睡眠9</p><p>　　3.2.

15、4中斷系統(tǒng)10</p><p>　　3.3串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC54911</p><p>　　3.3.1概述11</p><p>　　3.3.2 TLC549的極限參數(shù)11</p><p>　　3.3.3工作原理12</p><p>　　3.4數(shù)字式電位器X931313</p><p&g

16、t;　　3.4.1功能13</p><p>　　3.4.2管腳功能14</p><p>　　3.5參數(shù)測量電路設(shè)計15</p><p>　　3.5.1最小吸合電壓電路15</p><p>　　3.5.2 最大釋放電壓電路15</p><p>　　3.5.3吸合、釋放時間的測量電路16</p>

17、<p>　　3.6顯示模塊17</p><p>　　3.6.1 LCD液晶顯示17</p><p>　　3.6.2指令集19</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計22</p><p>　　第五章 總 結(jié)23</p><p><b>　　致 謝24</b></p&

18、gt;<p><b>　　參考文獻25</b></p><p><b>　　第一章 前言</b></p><p><b>　　1.1引言 </b></p><p>　　繼電器的參數(shù)一般包括以下幾個方面:機械物理參數(shù)要求，如觸點壓力、觸點間隙、觸點跟蹤、復(fù)原簧片壓力、銜鐵動程等項機械參數(shù)

19、;電氣參數(shù)，如線圈電阻、觸點接觸電阻、吸合電流(電壓)、額定工作電流(電壓)、釋放電流(電壓)、額定觸點負荷、絕緣電阻、抗電強度等項電氣參數(shù);時間參數(shù)，如在控制線路中往往提出繼電器吸合時間和釋放時間等時間參數(shù)要求。</p><p>　　隨著電力電子技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，系統(tǒng)的多功能化、大型化及復(fù)雜化要求組成系統(tǒng)的元件的可靠性越來越高。繼電器作為一種電子元器件，其可靠性直接影響整個系統(tǒng)的可靠性。低壓電器測試與

20、試驗是保證低壓電器產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性的重要手段。有的時候繼電器的觸點機械參數(shù)(如超程、初壓力和終壓力等)在繼電器裝配完成后是無法測試的，而一些電氣參數(shù)是可以測試的。我們可以通過這些電氣參數(shù)間接地、定性地反映觸點機械參數(shù)的變化，而觸點機械參數(shù)直接影響觸點接觸可靠性。所以電磁繼電器的電氣參數(shù)是保證其產(chǎn)品質(zhì)量特性的重要參數(shù)，可以間接地、定性地描述繼電器的可靠性。</p><p>　　1.2繼電器測試技術(shù)的現(xiàn)狀</p

21、><p>　　國外繼電器試驗方法的制定工作開展較早，1964年美國就發(fā)布了美國軍用標準MIL-R-39016“電磁繼電器總則規(guī)范”?，F(xiàn)在美國、日本等發(fā)達西方國家的電器試驗中普遍采用計算機進行控制與檢測，如日本安川公司、松下公司在繼電器試驗中采用了計算機進行控制與檢測的自動試驗技術(shù);日本富士通公司在舌簧繼電器壽命試驗中也采用了計算機控制的測試技術(shù)?？傮w來看，國外在繼電器測試技術(shù)以及標準的研究方面做了許多工作。</

22、p><p>　　我國的電器試驗方法與標準的研究起步于20世紀70年代末期，80年代中期電器行業(yè)開展電磁式中間繼電器測試技術(shù)的研究。國內(nèi)絕大多數(shù)電器測試機構(gòu)、制造廠試驗室傳統(tǒng)檢測觸點電壓時采用光線示波器，能夠很好的繪出繼電器在不考慮接通與分斷時的尖鋒電壓及沖擊電流時的波形。但由于示波器振子采用機械式懸絲結(jié)構(gòu)，所以其所能測量的電信號的頻率不能太高，無法正確測試及顯示觸點閉合和斷開時的觸點接觸電阻的變化。用這種方法測試繼電

23、器時間參數(shù)也會受到一些因素(例如紋波系數(shù)，電源內(nèi)阻)的影響，從而使得測試到的繼電器時間參數(shù)不準確。例如吸合時間按規(guī)定是在通以額定電壓下進行時間測量的。在額定電壓相同下，紋波系數(shù)大的電壓，吸力要大一些，所以動作時間就短一些。相反，紋波系數(shù)小的電壓，吸力要小一些，動作時間就長一些。進入90年代以來，繼電器的測試雖然出現(xiàn)了一批例如自動監(jiān)測儀等使用現(xiàn)代化手段的繼電器測試技術(shù)，但是隨著繼電器技術(shù)的突飛猛進的發(fā)展，還是很少出現(xiàn)能達到測試需要的精確度

24、高的測試技術(shù)。也有國內(nèi)外許多學(xué)者和工程技術(shù)人員經(jīng)過長期探索，研究出多種繼電器電參數(shù)測試技術(shù)，在生產(chǎn)及檢驗的過程中取得了很好的應(yīng)用成效。</p><p>　　1.3對繼電器測試的目的及意義</p><p>　　隨著我國工業(yè)水平的不斷提高，繼電器的應(yīng)用也越來越廣泛，電磁繼電器作為機電結(jié)合的電子元件。它的主要特點是控制方式簡單靈活，觸點負載能力強，體積小且價格較低，其斷態(tài)的高絕緣性和通態(tài)的低阻性

25、是其它電子元器件無法與其相比的。但由于電磁繼電器的生產(chǎn)過程中有很多工序仍采用手工操作，造成質(zhì)量一致性水平較差，在應(yīng)用過程中經(jīng)常出現(xiàn)故障，可靠性水平較低。而且電磁繼電器的觸點是在電磁吸力的作用下完成開啟、關(guān)閉等控制動作的，繼電器的工作過程實質(zhì)上是一種機械運動過程。與依靠晶體內(nèi)部載流子的運動而工作的半導(dǎo)體開關(guān)器件相比，其觸點壽命、可靠性及主要失效形式等方面有一定的特殊性。</p><p>　　生產(chǎn)設(shè)備中繼電器的質(zhì)量不

26、僅直接關(guān)系到生產(chǎn)設(shè)備的質(zhì)量，更關(guān)系到操作人員的安全。但是，電磁繼電器在生產(chǎn)中，由于材料、加工、裝配等工藝因素影響，可使其電氣與機械(或結(jié)構(gòu))參數(shù)有較大的離散性。而其應(yīng)用卻為工業(yè)控制的重要場合，一旦失效，就會對工業(yè)生產(chǎn)帶來嚴重后果，所以為嚴格產(chǎn)品的質(zhì)量管理，必須在出廠前用檢測系統(tǒng)對其進行高效率、客觀、全面的檢測。電氣參數(shù)的測試是為保證繼電器在規(guī)定的條件下使用時可靠的工作，在繼電器閉合和斷開時觸點接觸電阻的變化參數(shù)、時間參數(shù)和動作值及釋放值

27、是電氣性能參數(shù)的重要參數(shù)，它們的大小影響著繼電器的操作頻率，而且它們直接影響繼電器的燃弧及觸點壽命。檢測時間參數(shù)的目的是檢查繼電器在線圈施加或切除額定電壓時的動作、釋放、回跳及穩(wěn)定時間，這些參數(shù)(特別是觸點回跳及穩(wěn)定時間)對繼電器通過額定負載是很重要的。而繼電器觸點閉合和斷開時觸點的接觸電阻變化的頻率比較高，持續(xù)時間比較短，這樣的信號瞬間對器件本身及系統(tǒng)的影響比較大，所以要采集繼電器在閉合和分斷時的觸點接觸電阻的變化曲線。觸點接觸電阻的

28、變化的對于研究觸點的可靠性具有很重要的作用。而通過對動作值及釋放值的測試和分析，可對繼電器是否失</p><p>　　繼電器廠家可以根據(jù)繼電器的測試結(jié)果進行分析來改變繼電器的結(jié)構(gòu)或觸點的材料，進而使繼電器的性能更好;為繼電器的使用者提供可靠的數(shù)據(jù)，使用者也可以根據(jù)繼電器的測試結(jié)果設(shè)計更好的繼電器負載電路，進而提高電路的可靠性。</p><p>　　第二章 總體方案設(shè)計</p>

29、<p><b>　　2.1測試依據(jù)</b></p><p>　　繼電器的觸點在閉合和分斷的過程中，由于觸點間的熱的和電的物理過程產(chǎn)生金屬液橋、電弧和火花放電等各種現(xiàn)象，引起觸點材料的電磨損，以至于影響繼電器的可靠性。所以對繼電器進行測試就顯得非常有必要了。</p><p>　　通過繼電器的測試，不但可以獲得繼電器的一些關(guān)于繼電器可靠性的重要技術(shù)指標，還有助

30、于分析繼電器失效的主要原因，為使用和改進產(chǎn)品設(shè)計提供重要依據(jù)。繼電器測試技術(shù)的研究，己成生產(chǎn)廠商及研究部門的一項重要工作，研究工作主要包括繼電器的測試方法、標準以及測試設(shè)備。</p><p>　　本課題所研究的繼電器測試系統(tǒng)，依據(jù)GB/T7261-2000(繼電器及繼電保護裝置基本試驗方法)、JB/T3703.2-1995(小型通用電磁繼電器試驗和測量程序)和GB/T10232-94(有或無機電繼電器測試程序)的

31、測試標準(以下簡稱標準)中的測試要求。</p><p><b>　　2.2系統(tǒng)方案</b></p><p>　　隨著直流電磁繼電器的應(yīng)用越來越普遍，對于直流電磁繼電器的要求也越來越嚴格。本課題在研究國內(nèi)外繼電器測試技術(shù)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上針對直流電磁繼電器的測試技術(shù)進行研究，提出了直流電磁繼參數(shù)測試技術(shù)的設(shè)計方案，對繼電器的電氣參數(shù)進行了測試和顯示。</p>

32、<p>　　為了實現(xiàn)繼電器參數(shù)的高精度和自動化測試。本系統(tǒng)由測試對象、單片機、恒流源、數(shù)字調(diào)壓器和A/D轉(zhuǎn)換以及顯示部分組成。系統(tǒng)組成框圖如圖2-1所示。</p><p>　　本系統(tǒng)選用如下器件構(gòu)建測試電路：被測繼電器線圈控制電壓輸出由常見的可調(diào)集成穩(wěn)壓器LM317與數(shù)控電位器X9319共同作用生成，其最大輸出電流為2.2A，輸出電壓范圍為1.25～37V；觸點電阻測試電路由2個三端固定穩(wěn)壓器LM78

33、05CK并聯(lián)輸出2 A恒流，由于觸點電阻阻值較小，采用低噪聲高精度運算放大器OPA177進行信號放大,放大信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送給單片機進行處理,這種設(shè)計具有測試性能穩(wěn)定、誤差小等優(yōu)點。</p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)組成框圖</p><p>　　2.3觸點電阻測試電路</p><p>　　測試接觸電阻的流程如圖4所示.用LM7805CK產(chǎn)生一個恒流源,由于繼電器

34、常閉常開觸點電阻很小,所以觸點上的壓降很小,故需通過運放對電壓進行放大,放大電路如圖5所示.由89C51單片機控制J1和J2兩個繼電器切換電路的連接實現(xiàn)自動測試.當(dāng)J1斷開、J2接通時,恒流源產(chǎn)生的電流流經(jīng)繼電器觸點,在觸點上產(chǎn)生小的壓降,通過運放放大的信號由A/D轉(zhuǎn)換器變換后輸送給單片機處理,電阻信號轉(zhuǎn)換電路如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 測試接觸電阻的框圖</p><p&g

35、t;　　2.4參數(shù)的定義及測試方法</p><p><b>　　(l)線圈電流</b></p><p>　　線圈電流指繼電器繞組線圈中流過的電流大小。在線圈的供電回路串聯(lián)一個分流電阻，通過測試分流電阻兩端的電壓間接測試線圈電流。</p><p><b>　　(2)觸點接觸電阻</b></p><p>

36、;　　觸點接觸電阻是指包括觸點輸出端在內(nèi)的(如觸點、觸點組、內(nèi)部連接導(dǎo)線、引出端子)整個回路的接觸電阻。測出觸點回路的電流和觸點兩端的電壓，利用伏安法可間接測出觸點接觸電阻。</p><p>　　(3)動作值及釋放值</p><p>　　動作值是指繼電器激勵為零，對線圈突然增加激勵量，當(dāng)觸點切換電路時的線圈電壓(或電流)值，然后再增加線圈激勵量至額定值。釋放值是指對線圈突然降低激勵，當(dāng)觸點

37、切換電路時的線圈電壓(或電流)值。測試出這兩個值就可以測試出動作值及釋放值。</p><p><b>　　(4)時間參數(shù)</b></p><p>　　時間參數(shù)的測試是用示波器觀察繼電器觸點的狀態(tài)得出各參數(shù)的值。</p><p>　　l)觸點動作時間:從施加輸入激勵規(guī)定值的瞬間起至動合觸點第一次閉合(或動斷觸點斷開)的瞬間止的時間間隔。</

38、p><p>　　2)觸點返回時間:從斷開輸入激勵規(guī)定值的瞬間起至動合觸點第一次斷開(或動斷觸點閉合)的瞬間止的時間間隔。</p><p>　　3)觸點回跳時間:對于正在閉和(或斷開)其電路的觸點，從觸點第一次閉和(或斷開)的瞬間起至觸點電路最終閉和(或斷開)的瞬間止的時間間隔。</p><p>　　4)穩(wěn)定動作時間:從施加輸入激勵規(guī)定值的瞬間起至動合觸點穩(wěn)定閉合(或動斷

39、觸點穩(wěn)定斷開)的瞬間的時間間隔。</p><p>　　5)穩(wěn)定返回時間:從斷開輸入激勵規(guī)定值的瞬間起至動合觸點穩(wěn)定斷開(或動斷觸點穩(wěn)定閉合)的瞬間的時間間隔。</p><p>　　第三章 硬件電路設(shè)計</p><p>　　硬件電路設(shè)計在應(yīng)用設(shè)計中是非常關(guān)鍵的。硬件電路正確是軟件得以運行的平臺，是整個設(shè)計的基礎(chǔ)。在很大程度上硬件電路的設(shè)計決定著軟件的編寫，可靠的硬件電

40、路設(shè)計是系統(tǒng)正常運行的重要保障?，F(xiàn)在設(shè)計應(yīng)用技術(shù)都采用的是模塊化的設(shè)計，我們設(shè)計的硬件電路主要是根據(jù)設(shè)計要求，把各個模塊合理的搭建起來，以構(gòu)成整個系統(tǒng)。</p><p>　　3.1外接交流電路設(shè)計</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)包括整流器、濾波器、直流穩(wěn)壓器和高頻濾波器等幾部分，常用的直流穩(wěn)壓電路如圖3-1所示。</p><p>　　一般直流穩(wěn)壓電源用的整流器

41、多為單項橋式整流，直流則常用電容濾波。圖3-1 中C1為平滑濾波電容，常選用幾百～幾千μF的瓷片電容，用以減輕整流橋輸出電壓的脈動。C2為高頻濾波電容，常選用0.01～0.1μF的瓷片電容，用于抑制浪涌的尖峰。作為直流穩(wěn)壓器件，現(xiàn)在常選用的就是三端穩(wěn)壓器78××和79××系列芯片，這類穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，負載穩(wěn)定度為15mV，具有過電流和輸出短路保護，可用于一般微機系統(tǒng)。三端穩(wěn)壓電源的輸出端

42、常接兩個電容C3和C4，C3主要起負載匹配作用，常選用幾十～幾百μF的電解電容；C4為抗高頻干擾電容，常選用0.01～0.1μF的瓷片電容。</p><p>　　3-1 直流穩(wěn)壓電源</p><p>　　3.2微處理器及其外圍電路設(shè)計</p><p>　　AT89C51是一個低功耗、高性能的含有4KB閃爍存儲器的8位CMOS單片機，與MCS—51的指令系統(tǒng)和引腳完全

43、兼容。閃爍存儲器允許在線電擦除、電寫入或使用編程器對其重復(fù)編程。此外，89C51還支持由軟件選擇的2種掉電工作方式，非常適用于電池供電或其它要求低功耗的場合。</p><p><b>　　3.2.1時鐘電路</b></p><p>　　單片機各功能部件的運行都是以時鐘控制信號為基準，有條不紊地一拍一拍地工作。因此，時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響

44、單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。</p><p>　　常用的時鐘電路設(shè)計有兩種方式，一種是內(nèi)部時鐘方式，需要在XTAL1和XTAL2兩端跨接石英晶體振蕩器（簡稱晶振）和微調(diào)電容，就構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。微調(diào)電容的阻值一般取10-30pF，對微調(diào)電容的值雖然沒有嚴格要求，但電容的大小影響起振的快速性、振蕩器的穩(wěn)定性和振蕩器頻率的高低。內(nèi)部時鐘方式的電路如圖3-2所示。另外一種是外部時鐘方式，外部時鐘方式是使用外部振蕩脈沖信

45、號，常用于多片單片機同時工作，以便于多片單片機之間的同步。故此設(shè)計需用內(nèi)部時鐘方式。</p><p>　　圖3-2 晶體振蕩管腳圖</p><p>　　單片機執(zhí)行的指令均是在CPU控制器的時序控制電路的控制下進行的，各種時序均與時鐘周期有關(guān)。</p><p>　　時鐘周期：單片機的基本單位。若時鐘晶振的振蕩頻率為f，則時鐘周期T=1/f；</p>&l

46、t;p>　　機器周期：CPU完成一個基本操作所需要的時間；</p><p>　　指令周期：執(zhí)行一條指令所需要的時間。</p><p><b>　　3.2.2復(fù)位方式</b></p><p>　　AT89C51的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。時鐘電路工作后，若在外部復(fù)位電路作用下，RST端口出現(xiàn)了2個機器周期（24個時鐘周期）以上的高電平

47、，則可以使系統(tǒng)內(nèi)部復(fù)位。復(fù)位有兩種方式：按鍵復(fù)位和上電復(fù)位。本設(shè)計使用按鍵復(fù)位，如圖3-3所示：</p><p>　　圖3-3 按鍵復(fù)位電路</p><p>　　3.2.3單片機睡眠</p><p>　　為了滿足節(jié)省能量的目的，AT89C51設(shè)計有空閑和掉電這兩種軟件控制的節(jié)電模式。配置電源控制寄存器PCON中的PCON.1（即PD）和PCON.0（即IDL）位即可

48、完成這兩種工作模式。PD位用來控制掉電工作模式的，當(dāng)PD=1時，掉電工作狀態(tài)被激活，AT89C51進入掉電工作模式。IDL位是用來控制空閑工作模式的，當(dāng)IDL=1，空閑工作方式被激活，AT89C51進入睡眠狀態(tài)。如果PD=1的同時IDL=1，即需要一起進入兩種工作方式，掉電工作方式先被激活。</p><p>　　表3-1 PCON：電源控制器及波特率選擇寄存器</p><p>　　SMOD

49、——波特率倍增位</p><p>　　GF1、GF0——用戶通用標記</p><p>　　PD——掉電方式控制位，PD＝1時進入掉電模式</p><p>　　IDL——空閑方式控制位，IDL=1時進入空閑方式</p><p>　　當(dāng)單片機進入掉電工作方式后，外部中斷還在不斷工作，其余CPU、振蕩器、串行口、定時器等全都停止工作。程序未涉及到的

50、特殊功能寄存器和數(shù)據(jù)存儲器中的數(shù)據(jù)都還保持著原來的數(shù)據(jù)。讓AT89C51進入休眠模式的程序?qū)⒊蔀樾菝咔皢纹瑱C執(zhí)行的最后一條程序。AT89C51處在休眠狀態(tài)時，可由硬件復(fù)位模式換醒，用此方法喚醒后程序?qū)念^開始執(zhí)行。另外外部中斷低電平或下降沿觸發(fā)中斷也都可以將其從休眠狀態(tài)換醒，用此方法將其喚醒后，程序?qū)脑瓉硗Ｖ沟牡胤嚼^續(xù)向下運行。</p><p>　　當(dāng)單片機進入空閑模式后，只有CPU處于休眠狀態(tài)，其余硬件都保持

51、在激活狀態(tài)，程序未涉及到的特殊功寄存器和數(shù)據(jù)存儲器中的數(shù)據(jù)在單片機空閑期間都還將保持著原來的數(shù)值。如果定時器的運行狀態(tài)沒有停止，則寄存器和計數(shù)器中的值還會增加。任一個中斷或硬件復(fù)位都可以將空閑模式下的單片機喚醒。如果用中斷來喚醒AT89C51，那么程序?qū)脑瓉硗Ｖ沟牡胤嚼^續(xù)向下運行。如果用硬件復(fù)位來喚醒AT89C51，程序?qū)念^開始執(zhí)行。AT89C51進入空閑模式需運行PCON=0x01；這條語句，在此前面需要運行程序AUXR=0xFF

52、；</p><p>　　表3-2 空閑和掉電模式外部引腳狀態(tài)</p><p><b>　　3.2.4中斷系統(tǒng)</b></p><p>　　當(dāng)CPU正在處理某事件的時候，外部發(fā)生的某一事件請求CPU迅速去處理，于是CPU暫時中止當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)去處理所發(fā)生的事件。中斷服務(wù)處理完該事件后，再返回到原來被中止的地方繼續(xù)原來的工作，這樣的過程稱為中斷。實

53、現(xiàn)中斷功能的部件稱為中斷系統(tǒng)，又稱中斷機構(gòu)。89C51中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 3-4所示。</p><p>　　圖3-4 89C51中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　89C51單片機有5個中斷源，分別為外部中斷0 INT0、外部中斷1 INT1、定時器0溢出中斷請求TF0、定時器1溢出中斷請求 TF1和串行中斷請求 RI或TI，四個用于中斷控制寄存器，分別為定時/計數(shù)器及外部中

54、斷控制寄存器TCON（用六位）、串行口控制寄存器SCON（用兩位）、中斷允許控制寄存器IE及中斷優(yōu)先級控制寄存器IP。5個中斷源有兩個優(yōu)先級，每個中斷源可以由中斷優(yōu)先級控制寄存器IP編程設(shè)置為高優(yōu)先級或低優(yōu)先級中斷，同級中斷源的中斷先后由順序查詢邏輯電路決定。5個中斷源分別對應(yīng)5個固定的中斷入口地址。中斷源是中斷申請的來源。</p><p>　　89C51通過對4個特殊功能寄存器TCON，SCON，IE和IP的設(shè)

55、置來進行中斷允許、中斷申請方式的控制。</p><p>　　1.定時器/計數(shù)器及外部中斷控制寄存器TCON</p><p>　　字節(jié)地址為88H，每位名稱，位地址及含義分述如下：</p><p>　　表3-3 TCON參數(shù)地址</p><p>　　TF1：定時器/計數(shù)器T1的溢出中斷請求標志位。當(dāng)啟動T1計數(shù)后，T1從預(yù)先設(shè)置的初值開始加1計

56、數(shù)。當(dāng)計數(shù)器最高位產(chǎn)生溢出時，由硬件使TF1置1，并向CPU發(fā)出中斷請求。當(dāng)CPU響應(yīng)中斷時，由硬件使TF1清零。</p><p>　　TF0：定時器/計數(shù)器T0的溢出中斷請求標志位，含義與TF1相同。</p><p>　　IE1：外部中斷1的中斷請求標志。當(dāng)檢測到外部中斷引腳P3. 3上存在有效的中斷請求信號時，由硬件使IE1置1。當(dāng)CPU響應(yīng)該中斷請求時，由硬件使IE1清零。</

57、p><p>　　IE0：外部中斷0的中斷請求標志位。其含義與IE1類同。</p><p>　　IT1：外部中斷1的中斷觸發(fā)方式控制位。IT1為0時，外部中斷1為電平觸發(fā)方式，若外部中斷1的引腳P3.3為低電平，則使IE1置1，請求中斷。IT1為1時，外部中斷1為邊沿觸發(fā)方式，若CPU檢測到外部中斷1的引腳P3.3有由高到低的負跳邊沿時，則使IE1置1， 請求中斷。</p><

58、;p>　　IT0：外部中斷0的中斷觸發(fā)方式控制位。其含義與IT1類同。</p><p>　　TR1：為1時啟動定時器/計數(shù)器T1，為0時停止定時器/計數(shù)器T1。</p><p>　　TR0：為1時啟動定時器/計數(shù)器T0，為0時停止定時器/計數(shù)器T0。</p><p>　　2.串行口控制寄存器SCON</p><p>　　字節(jié)地址為98H

59、，每位名稱、位地址及含義如下：</p><p>　　表3-4 SCON參數(shù)地址</p><p><b>　　只用了兩位：</b></p><p>　　TI：串行口發(fā)送中斷請求標志。當(dāng)CPU發(fā)送完一串行數(shù)據(jù)后，此時SBUF寄存器為空，硬件使TI置1，請求中斷。CPU響應(yīng)中斷后，由軟件對TI清零。</p><p>　　RI：

60、串行口接收中斷請求標志。當(dāng)串行口接收完一幀串行數(shù)據(jù)時，此時SBUF寄存器為滿，硬件使RI置1，請求中斷。CPU響應(yīng)中斷后，用軟件對RI清零。</p><p>　　3. 中斷允許控制寄存器IE。</p><p>　　字節(jié)地址為A8H，每位名稱、位地址及含義如下：</p><p>　　表3-5 IE參數(shù)地址</p><p>　　EA：中斷允許總控

61、制位。EA=0，禁止所有中斷；EA=1，開放所有中斷。但是否允許各中斷源的中斷請求，還要取決于各中斷源的中斷允許控制位的狀態(tài)。</p><p>　　ES：串行口的中斷允許位。</p><p>　　ET1：定時器/計數(shù)器T1的中斷允許位。</p><p>　　EX1：外部中斷1 INT1 的中斷允許位。</p><p>　　ET0：定時器/計數(shù)

62、器T0的中斷允許位。</p><p>　　EX0：外部中斷0 INT0 的中斷允許位。</p><p>　　以上5個中斷允許控制位為0時，禁止中斷，為1時允許中斷。</p><p>　　3.3串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC549</p><p><b>　　3.3.1概述</b></p><p>　　TLC

63、549是美國德州儀器公司生產(chǎn)的8位串行A/D轉(zhuǎn)換器芯片，可與通用微處理器、控制器通過CLK、CS、DATA OUT三條口線進行串行接口。具有4MHz片內(nèi)系統(tǒng)時鐘和軟、硬件控制電路，轉(zhuǎn)換時間最長17μs， TLC549為40 000次/S。總失調(diào)誤差最大為±0.5LSB，典型功耗值為6mW。采用差分參考電壓高阻輸入，抗干擾，可按比例量程校準轉(zhuǎn)換范圍，VREF-接地，VREF+－VREF-≥1V，可用于較小信號的采樣。</p

64、><p>　　3.3.2 TLC549的極限參數(shù)</p><p>　　TLC549的極限參數(shù)如下： ●電源電壓：6.5V；　　●輸入電壓范圍：0.3V～VCC＋0.3V；　　●輸出電壓范圍：0.3V～VCC＋0.3V；　　●峰值輸入電流(任一輸入端)：±10mA；　　●總峰值輸入電流(所有輸入端)：±30mA；　　●工作溫度： TLC549C：0℃～70℃

65、　　　　TLC549I：－40℃～85℃　　　　TLC549M：－55℃～125℃</p><p><b>　　3.3.3工作原理</b></p><p>　　TLC549均有片內(nèi)系統(tǒng)時鐘，該時鐘與I/O CLOCK是獨立工作的，無須特殊的速度或相位匹配。其工作時序如圖3-5所示。</p><p><b>　　圖3-5

66、 工作時序</b></p><p>　　當(dāng)CS為高時，數(shù)據(jù)輸出(DATA OUT)端處于高阻狀態(tài)，此時I/O CLOCK不起作用。這種CS控制作用允許在同時使用多片TLC549時，共用I/O CLOCK，以減少多路(片)A/D并用時的I/O控制端口。</p><p>　　一組通常的控制時序為：</p><p>　　(1) 將CS置低。內(nèi)部電路在測得CS下

67、降沿后，再等待兩個內(nèi)部時鐘上升沿和一個下降沿后，然后確認這一變化，最后自動將前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高位(D7)位輸出到DATA OUT端上。　　</p><p>　　(2) 前四個I/O CLOCK周期的下降沿依次移出第2、3、4和第5個位(D6、D5、D4、D3)，片上采樣保持電路在第4個I/O CLOCK下降沿開始采樣模擬輸入?！　?</p><p>　　(3) 接下來的3個I/O CLO

68、CK周期的下降沿移出第6、7、8(D2、D1、D0)個轉(zhuǎn)換位?！　?lt;/p><p>　　(4) 最后，片上采樣保持電路在第8個I/O CLOCK周期的下降沿將移出第6、7、8(D2、D1、D0)個轉(zhuǎn)換位。保持功能將持續(xù)4個內(nèi)部時鐘周期，然后開始進行32個內(nèi)部時鐘周期的A/D轉(zhuǎn)換。第8個I/O CLOCK后，CS必須為高，或I/O CLOCK保持低電平，這種狀態(tài)需要維持36個內(nèi)部系統(tǒng)時鐘周期以等待保持和轉(zhuǎn)換工作的完

69、成。如果CS為低時I/O CLOCK上出現(xiàn)一個有效干擾脈沖，則微處理器/控制器將與器件的I/O時序失去同步；若CS為高時出現(xiàn)一次有效低電平，則將使引腳重新初始化，從而脫離原轉(zhuǎn)換過程?！　?lt;/p><p>　　在36個內(nèi)部系統(tǒng)時鐘周期結(jié)束之前，實施步驟(1)－(4)，可重新啟動一次新的A/D轉(zhuǎn)換，與此同時，正在進行的轉(zhuǎn)換終止，此時的輸出是前一次的轉(zhuǎn)換結(jié)果而不是正在進行的轉(zhuǎn)換結(jié)果?！　?lt;/p><

70、p>　　若要在特定的時刻采樣模擬信號，應(yīng)使第8個I/O CLOCK時鐘的下降沿與該時刻對應(yīng)，因為芯片雖在第4個I/O CLOCK時鐘下降沿開始采樣，卻在第8個I/O CLOCK的下降沿開始保存。</p><p>　　3.4數(shù)字式電位器X9313</p><p><b>　　3.4.1功能</b></p><p>　　x9313系列包括x9

71、313Z (最大電阻為1KΩ)、x9313W(最大電阻為10KΩ)，x9313U(最大電阻為50kΩ)和X9313T(最大電阻為100kΩ)四種。其內(nèi)部包含控制電路、5位二進制可逆計數(shù)器，32選1譯碼器、5位E2PROM 及電阻陣列，功能方框圖如圖3-6所示。電阻陣列包含有31個電阻單元，在每十單元的兩個端點都有可故滑動單元訪問的抽頭點。對滑動單元抽頭點位置的訪問由CS、u／D和[NC三十輔人端所輔人的數(shù)據(jù)經(jīng)5位可逆計數(shù)器計數(shù)、32選1

72、譯碼器譯碼后控制單接點的電子開關(guān)來實現(xiàn)。在滑動端改變抽頭位置時以“先接通后斷開”的方式進行工作。X9313的分辨率等于最大電阻嚏艘31除．例如X93l3W的每十抽頭間的阻值為10 000Ω／31=323Ω。</p><p>　　5位二進制可逆計數(shù)器當(dāng)計數(shù)達到一個極端時，不會循環(huán)回復(fù)，即當(dāng)加計數(shù)時，不會由11111跳到00000；減計數(shù)時不會由00000跳到11111。</p><p>　　

73、控制電路負責(zé)控制5位E2PROM 對計數(shù)器數(shù)據(jù)(滑動端的位置)的貯存和掉電后再次上電時的調(diào)用。E PROM 所存數(shù)據(jù)可保存100年。</p><p>　　圖3-6 內(nèi)部功能框圖</p><p><b>　　3.4.2管腳功能</b></p><p>　　X9313具有8引腳的DIP、SOIC、TSSOP三種封裝形式，如圖3-7所示</p&

74、gt;<p>　　圖3-7 三種封裝形式</p><p>　　INC——加／減計數(shù)脈沖輸入端，下降滑觸發(fā)．</p><p>　　U/D——加／減計數(shù)控制端，U／D腳輸入高電平時為加計數(shù)，輸入低電平時為減計數(shù)。</p><p>　　VH、VL——高電壓端及低電壓端，高、低電壓端等效干一個機械電位器的兩個固定端。</p><p>　

75、　Vw—— 滑動端，相當(dāng)于機械電位器的可移動端，滑動端的串聯(lián)電阻(電子開關(guān)的導(dǎo)通電阻)典型值為40Ω。</p><p>　　CS—— 片選輸入端，當(dāng)CS端輸入低電平時器件被選中。當(dāng)INC端為高電平時CS端的上升沿可使當(dāng)前計數(shù)器的值被貯存在非易失性存貯器中。當(dāng)INC端為低電平時，CS端的上升沿不船貯存數(shù)據(jù)，而是返回等待。</p><p>　　VCC、VSS—— 電源輸入端。</p>

76、;<p>　　3.5參數(shù)測量電路設(shè)計</p><p>　　3.5.1最小吸合電壓電路</p><p>　　最小吸合電壓的測量.通過運放LM317的輸出得到V_RELAY信號,再經(jīng)過數(shù)字電位器X9319進行數(shù)字調(diào)壓,如圖3-8所示.由單片機控制X9319中的/CS、/INC、U/D實現(xiàn)調(diào)壓功能.當(dāng)V_RELAY電壓逐漸增加時,被測繼電器得電吸合,從而得到最小吸合電壓,同時通過T

77、LC549A/D轉(zhuǎn)換器送給單片機顯示。</p><p>　　3.5.2 最大釋放電壓電路</p><p>　　最大釋放電壓的測量.通過單片機控制數(shù)字調(diào)壓電路,如圖3-5所示.當(dāng)V_RELAY電壓逐漸減小時,被測繼電器得電失電,從而得到最大釋放電壓,同時通過TLC549A/D轉(zhuǎn)換器送給單片機顯示。</p><p>　　圖3-8 數(shù)字調(diào)壓電路</p>&l

78、t;p>　　3.5.3吸合、釋放時間的測量電路</p><p>　　吸合、釋放時間的測量.如圖3-9所示,由單片機控制繼電器J1的導(dǎo)通和閉合來實現(xiàn)吸合、釋放時間的測量.當(dāng)被測繼電器在額定電壓時,單片機給出信號使得J1端口導(dǎo)通,給出RELAY信號使得被測繼電器線圈得電,同時計時開始,當(dāng)常開觸點閉合時,由SIG端口向單片機發(fā)出計時結(jié)束口令,從而測出吸合時間.當(dāng)單片機通過RELAY口令控制被測繼電器斷開的同時開始

79、計時,常開觸點斷開,由SIG端口向單片機發(fā)出計時結(jié)束口令,同理測得釋放時間。</p><p>　　圖3-9 吸合及釋放時間原理圖</p><p><b>　　3.6顯示模塊</b></p><p>　　LCD1602可顯示兩行英文或數(shù)字字符，本設(shè)計需要顯示最小吸合電壓、最大釋放電壓、線圈電壓額定時的吸合時間及釋放時間，1602可以顯示16*2的

80、字符，能夠滿足本設(shè)計的要求，所以本設(shè)計顯示模塊采用LCD1602。</p><p>　　3.6.1 LCD液晶顯示 </p><p>　　LCD1602可顯示兩行英文字符，并且內(nèi)帶ASCII字符庫。LCD1602模塊內(nèi)部可以完成顯示掃描，單片機只要向LCD1602發(fā)送命令和顯示內(nèi)容的ASCII碼。</p><p>　　表3-6 引腳功能說明</p>&

81、lt;p>　　圖3-10 LCD1602引腳圖</p><p>　　表3-7寄存器選擇控制表</p><p>　　1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM）已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H

82、中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。因為1602識別的是ASCII碼，試驗可以用ASCII碼直接賦值，在單片機編程中還可以用字符型常量或變量賦值，如'A’。</p><p>　　圖3-11是1602的16進制ASCII碼值：</p><p>　　讀的時候，先讀上面那列，再讀左邊那行，如：感嘆號！的ASCII為0x21，字母B的ASCII為0x42（前面加0x表示十六進

83、制）。</p><p>　　圖3-11 1602的16進制ASCII碼值</p><p><b>　　表3-8 顯示地址</b></p><p><b>　　3.6.2指令集</b></p><p>　　1602通過D0~D7的8位數(shù)據(jù)端傳輸數(shù)據(jù)和指令。</p><p>　　

84、顯示模式設(shè)置： (初始化)</p><p>　　0011 0000 [0x38] 設(shè)置16×2顯示，5×7點陣，8位數(shù)據(jù)接口；</p><p>　　顯示開關(guān)及光標設(shè)置： (初始化)</p><p>　　0000 1DCB D顯示(1有效)、C光標顯示(1有效)、B光標閃爍(1有效)</p>&

85、lt;p>　　0000 01NS N=1(讀或?qū)懸粋€字符后地址指針加1 &光標加1)，</p><p>　　N=0(讀或?qū)懸粋€字符后地址指針減1 &光標減1)，</p><p>　　S=1 且 N=1 (當(dāng)寫一個字符后，整屏顯示左移)</p><p>　　s=0 當(dāng)寫一個字符后，整屏顯示不移動</p><p><b

86、>　　數(shù)據(jù)指針設(shè)置：</b></p><p>　　數(shù)據(jù)首地址為80H，所以數(shù)據(jù)地址為80H+地址碼(0-27H，40-67H)</p><p><b>　　其他設(shè)置：</b></p><p>　　01H(顯示清屏，數(shù)據(jù)指針=0，所有顯示=0)；02H(顯示回車，數(shù)據(jù)指針=0)。</p><p>　　通常

87、推薦的初始化過程：</p><p><b>　　延時15ms</b></p><p><b>　　寫指令38H</b></p><p><b>　　延時5ms</b></p><p><b>　　寫指令38H</b></p><p>

88、;<b>　　延時5ms</b></p><p><b>　　寫指令38H</b></p><p><b>　　延時5ms</b></p><p>　　（以上都不檢測忙信號）</p><p>　?。ㄒ韵露家獧z測忙信號）</p><p><b>

89、　　寫指令38H</b></p><p>　　寫指令08H 關(guān)閉顯示</p><p>　　寫指令01H 顯示清屏</p><p>　　寫指令06H 光標移動設(shè)置</p><p>　　寫指令0cH 顯示開及光標設(shè)置</p><p>　　zz（電氣原理圖） 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計</p><p

90、>　　單片機的軟件設(shè)計采用C語言。在設(shè)計中，主要是測量吸合電壓和釋放電壓、吸合與釋放時間子程序比較復(fù)雜，子程序詳細流程圖如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1 軟件流程圖</p><p><b>　　第五章 總 結(jié)</b></p><p>　　由于系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計合理,功能電路實現(xiàn)較好，系統(tǒng)性能優(yōu)良、穩(wěn)定。本測試儀較好完成了小型電磁

91、式繼電器各項性能指標參數(shù)的檢測，同時實現(xiàn)了自動測試，無需再使用傳統(tǒng)的手動調(diào)試，提高了測試精度。</p><p>　　由于時間關(guān)系，本設(shè)計還存在許多不完善之處。這些不足包括：通電電流較大，導(dǎo)致電阻的溫度升高,影響阻值的變化；線圈電流流過時間較長，發(fā)熱導(dǎo)致阻值有偏差；接觸器觸點的抖動影響測量值的精度；器件與測量儀器本身存在誤差。</p><p>　　改進方法：為了獲取更加穩(wěn)定的電流，進一步優(yōu)化

92、恒流源設(shè)計方案及器件型號選擇；功放的性能需要進一步提高；選擇位數(shù)更多、精度更高的A/D芯片；選擇高精度的器件和測量儀器。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在做論文期間，韓安明老師給予我很多幫助，從選題到分析系統(tǒng)工作過程、從系統(tǒng)總體方案的確定到論文的撰寫，都包含了韓老師的耐心指導(dǎo)和教誨。由于最初對設(shè)計內(nèi)容的不能夠整體把握，走了很多彎路，

93、每一次韓老師都能及時的幫我把握方向。師生之間的溝通極為重要，韓老師隨和的性格、愿意與學(xué)生溝通的心態(tài)讓我深深折服，我為有這樣一位優(yōu)秀的指導(dǎo)老師感到慶幸。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　張毅剛，彭喜元，姜守達，喬立巖.新編MCS—51單片機應(yīng)用設(shè)計.哈爾濱：工業(yè)大學(xué)出版社，2003.6</p><p>　　張琳娜

94、，劉武發(fā).傳感器檢測技術(shù)及應(yīng)用.北京：中國計量出版社,1999.12</p><p>　　陳汝全，林水生，夏利.實用微機與單片機控制技術(shù).成都：電子科技大學(xué)出版社,1998.11</p><p>　　任曉霞,劉向軍. 一種新的電磁繼電器參數(shù)綜合測試系統(tǒng)[J]. 江蘇電器,2007(5):59-62.</p><p>　　孫麗華,李華豐,安曙明等.一種新型繼電器參數(shù)測

95、試儀[J]. 電力自動化設(shè)備,2003,23(12):63-64.</p><p>　　張亞迪. 數(shù)字電位器X9313在微信號檢測中的應(yīng)用[J]. 國外電子元器件,2007(8):58-64.</p><p>　　何立民.單片機應(yīng)用文集.北京：航空航天大學(xué)出版社,1998.12</p><p>　　康華光等.電子技術(shù)基礎(chǔ)第2版[M].北京:高等教育出版社，2004：