以单片机AT89C2051为核心的监测器设计方案

以单片机AT89C2051为核心的监测器设计方案

　　本部分的核心器件是施密特触发器和稳压二极管。施密特触发器的主要功能是防抖动和抗干扰输入。稳压管也是一种晶体二极管，是利用PN结的击穿区具有稳定电压的特性来工作的，在稳压设备和一些电子电路中获得广泛的应用。通常把这种类型的二极管称为稳压管，以区别用在整流、检波和其他单向导电场合的二极管。稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。这样，当把稳压管接入电路以后，若电源电压发生波动，或其他原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。本电路中采用稳压管1N4733，其主要特性如下：硅平面功率稳压管(齐纳二极管);1 W的耗散功率，用在稳压或钳位电路;输入上升沿和下降沿无时间限制。用该稳压二极管稳压成5.1 V的直流电压，再用两个HEF40106BF反相器将输入信号相位取反，同时还具有提升带负载能力的作用。R2是限流电阻，用来限制稳压管中的最大电流。

　　2.3 单片机及其复往电路

　　单片机采用AT89C2051，AT89C2051是一种带2 KB闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。其复位电路主要利用CPU正常工作时，定时复位计数器，使得计数器的值不超过某一值;当CPU不能正常工作时，由于计数器不能被复位，因此其计数会超过某一值，从而产生复位脉冲，使得CPU恢复正常工作状态。具体在该系统中，采用MAX813L来完成复位电路。MAX813L实时接收来自AT89C2051的WDI信号，并自动判断两次WDI信号的间隔时间。当时间间隔小于1.6 s时，其RST输出端保持低电平;当时间间隔大于1.6 s时，其RST输出端输出高电平，AT89C2051被复位。具体电路如图4所示。

　　3 系统软件设计

　　单片机T1定时/计数端接收到5V方波检测信号需采用软件来进行频率的测定。初始设置单片机定时/计数器工作方式为：T1为计数器，计数个数为1，脉冲信号来自单片机外部;T0为定时器，定时时间T=200 ms，定时信号是单片机的内部时钟信号。方波下降沿时同时打开计数器和定时器，定时结束时优先产生中断，为避免检测信号计数多一少一的误差，将定时作延时调整，等待检测信号计数完整，此延时时间为t，计数个数为N。即通过内部软件记录下N-1个周期方波时间为T+t，可计算市电频率为f=(N-1)/(T+t)。再由单片机将数据送到显示部分电路，则可读取电网电压的频率，电网电压频率显示大约250 ms更新一次。软件的系统框图如图5所示。

　　4 测试结果

　　在某日下午3点在线检测市电频率，每隔1 min测试一个数据，所得数据如表1所示。

　　同时对市电降压后使用Agilent 54642D示波器抓取市电频率用以比对测试结果，其中两个典型频率如图6所示。测试数据表明，监测器的测试精度达到0.01 Hz。

　　5 结语

　　通过对该课题的研究，成功设计出一种基于单片机的市电实时监测器，其测试精度达到0.01 Hz，具有原理简单、性价比高、操作简单等特点。该监测器通过准确的编程，最终实现了市电频率的实时检测。单片机完成波形频率的检测后，将数据进行处理并通过LED数码管显示出来，使系统更加的人性化。