李佩佩宋瀟

（河南科技大學電子信息工程學院，河南洛陽471003）

1.引言

在智能控制技術快速發(fā)展的今天，單片機智能控制技術廣泛地應用于工業(yè)控制、智能控制、儀表的檢測、家用電器甚至電子玩具等各個領域。它具有體系小、功能多、價格低廉、使用方便、系統(tǒng)設計靈活等多種優(yōu)點。本設計就是利用單片機控制繼電器的工作狀態(tài)和發(fā)光二極管的工作狀態(tài)來對電路的負載情況進行智能檢測和控制。

2.基本原理

本系統(tǒng)設計要求就是利用AT89C51單片機對電路的異?，F(xiàn)象進行智能監(jiān)控。當負載發(fā)生異常時，切斷負載上電壓，當負載恢復正常時，自動對負載提供電壓。即用電流互感器先對電流進行采樣，將交流220V上的大電流信號轉(zhuǎn)化為小電流信號；然后通過電流——電壓轉(zhuǎn)換，將負載上的電流值轉(zhuǎn)換為單片機可以處理的0～5V的電壓值；再將從互感器傳來的電壓值送給A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換器，將模擬值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，以便CPU能夠處理。將模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊電路處理后的信息傳給CPU（即AT89C51單片機），AT89C51單片機將對接收的信號進行計算，算出負載正常工作時對應的電壓值；將采樣到的電壓信號與基準電壓信號比較，以實現(xiàn)后繼對繼電器等的控制；為實現(xiàn)固態(tài)繼電器自動閉合，CPU每隔1分鐘開啟繼電器對電流進行采樣，若采樣電流值仍不正常，則對其進行定時采樣。

監(jiān)控系統(tǒng)的原理框圖如下所示：

圖1 負載監(jiān)控系統(tǒng)原理圖

3.電路實現(xiàn)

用AT89C51單片機芯片對負載工作情況進行智能監(jiān)控，保證當負載發(fā)生異常時（負載電流過大或者過小），通過控制固態(tài)繼電器，切斷負載上電壓；當負載恢復正常時，自動控制固態(tài)繼電器接通電路，對負載提供電壓。通過對單片機編寫控制程序，實現(xiàn)智能自動控制。通過設置的指示燈可以觀測到負載的工作情況。通過KEIL C51和Protus聯(lián)調(diào)實現(xiàn)仿真，經(jīng)過測試，當電路負載出現(xiàn)故障時，P1.0輸出低電平，P1.1輸出低電平，P1.3輸出高電平（D1燈亮），低電平有效，測試圖2如下所示：

圖2 負載出現(xiàn)故障

當電路負載無故障時，即正常，P1.0輸高電平，P1.1輸出高電平（D2燈亮），P1.3輸出低電平，低電平有效，測試圖3如下所示：

圖3 負載正常

4.結束語

本文介紹了以MSC-51單片機作為控制單元的一款能對電路的負載情況智進行能化監(jiān)控的控制系統(tǒng)。經(jīng)過總體設計分工、軟件硬件設計、硬件仿真、軟件程序調(diào)試，可以保證當負載發(fā)生異常時（負載電流過大或者過小），通過控制固態(tài)繼電器，切斷負載上電壓；當負載恢復正常時，自動控制固態(tài)繼電器接通電路，對負載提供電壓，實現(xiàn)智能自動控制。

[1]W.D.Brogan，《Modern Control Theory》，Prentice Hall Inc，1985.

[2]崔瑋編.protel-99E電路原理圖與電路板設計教程[M].北京：海洋出版社，2005.

[3]李葉紫、王喜斌、胡元軍、孫東輝.MCS-51單片機應用教程[M].北京：清華大學出版社，2004.

[4]付曉光著.單片機原理與實用技術[M].北京：清華大學出版社，2004.