家庭小型电源监控系统的设计与实现
目 录
一、引言 5
二、设计方案与硬件介绍 5
（一）单片机AT89C51的选择及原因 6
（二）DS18B20的特点及选择原因 7
三、硬件部分 7
（一）单片机控制电路 7
（二）电流监测与转换电路 8
（三）声光报警电路 9
（四）测温电路 10
（五）跳闸电路 11
（六）显示电路 12
四、软件部分 13
（一）主程序 13
（二）中断子程序 15
（三） A/D转换子程序 16
（四）LED显示子程序 17
（五）报警及跳闸子程序 18
五、系统调试 19
（一）调试 19
（二）报警及自动跳闸 20
（三）实物 21
六、总结 21
参考文献 23
致 谢 24
附录 25
一、引言
进入21世纪，社会在发展，科技在进步，家用电器的种类也越来越多，然而许多家庭也因为家用电器而造成了人身安全事故。现在的家庭电源有俩种保护方法，一种是过流保护，还有一种是短路保护。这俩种方法能够较好的应对家庭电源的所出现的故障问题。
过流保护方法，顾名思义就是给家用电源设定一个额定值，当正在使用电器的电流过于所设置的额定电流值时，电源就会自动被切断，从而保护人身安全。短路保护顾名思义就是当电器电源出现短路的情况时，也会自动切断电源，而且只有短路情况得以解决的时候才能重新接通电源，不然的话电器是不会工作的。然而以上的俩种方法只在一个情况下保护电源，不够全面，而且也不够智能化。
本文的设计目的就是，以众多的电源监测方法为基础，来设计一个相比较来说更安全，更全面，更智能的监控系统。这个系统能够每时每刻监控到数据，在发生电流使用过高或者电缆温度过烫时，自动切开电源，保障家庭安全。
二、设计方案与硬件介绍
本文设计的家庭小型电源监控系统，主要分为AT89C51主控电路，电流监测与转换电路，测温电路电路，声光报警电路，显示电路和跳闸电路几个主要部分组成
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
文的设计目的就是，以众多的电源监测方法为基础，来设计一个相比较来说更安全，更全面，更智能的监控系统。这个系统能够每时每刻监控到数据，在发生电流使用过高或者电缆温度过烫时，自动切开电源，保障家庭安全。
二、设计方案与硬件介绍
本文设计的家庭小型电源监控系统，主要分为AT89C51主控电路，电流监测与转换电路，测温电路电路，声光报警电路，显示电路和跳闸电路几个主要部分组成。电流检测部分主要是由电流互感器和AD转换组成，电流互感器将检测到的线路电流输送到AD转换，AD转换将转换完成的数字信号传送给单片机，单片机经过计算处理后生成Led段码，将之显示出来。温度检测部分，采用数字式温度传感器直接测量电缆温度，测量时可用铜皮包括电缆使用硅脂贴近固定温度传感器，检测电缆温度，将得到的温度讯号直接传送给单片机。在程序段设置温度额定值，在超过额定值是断开电源。报警和自动跳闸部分，则是在上述两种情况发生的时候忙发出报警，并短发家庭系统电源。系统框图如下图所示：
图1 系统设计方案
（一）单片机AT89C51的选择及原因
单片机AT89C51具有如下性质：
（1）兼容性强。
（2）具有超大的闪存。
（3）单片机的可消除只读存储器能重复消除1000次。
（4）单片机里的数据可以保留10年。
（5）单片机全静态工作时（晶振频率可以降到0）正常工作的时钟频率范围为0Hz-24Hz。
（6）三级程序存储器锁定。
（7）具有128*8位内部RAM。
（8）拥有5个中断源
AT89C51单片机的其他特性。
8k字节Flash
256字节RAM
含有32可编程I/O线；
看门狗 定时器
单片机必须具有足够多的存储空间，因为此设计需要编写程序。重中之重是即使突然停电了AT89C51也可以保留RAM里面的数据。
（二）DS18B20的特点及选择原因
DS18B20温度传感器主要由四部分组成：
64位的光刻ROM。
温度传感器。
温度报警触发器TH和TL。
配置寄存器。
其具有9条特点：
适应更宽的电压范围。
-55℃到125℃宽裕的工作环境。
待机0功耗。
很高的可编程分辨率。
非常快的数字转换速度。
可定义用户报警设置。
可以识别报警搜索命令。
可以直接输出数字温度信号而无需AD转换结果。
因为这些优点，DS18B20温度传感器成为了本设计得最终选择
三、硬件部分
（一）单片机控制电路
本设计的控制器以AT89C51为核心，包括复位电路，晶振电路。时钟电路中的两个电容用作补偿，使得晶振更容易起振，频率更加稳定。系统的复位采用了上电复的形式，上电过程中微控制器复位引脚保证10ms以上的高电平就能可靠的将微控制器复位。
图2 单片机控制电路
（二）电流监测与转换电路
本文选用交流互感器进行电流测量，将测量的值进行整流和AD转换之后，送与单片机。由单片机进行计算，和显示的任务。同时和程序设定的额定电流进行比较，将比较的数值返回，如若所测电流激增或者电流大于额定电流的时候，单片机将发出报警，并驱动继电器断开闸刀，从而断开电源，保护电路和人身安全。
电流检测电路设计原理图，如下图所示：
图3 电流监测与转换电路
（三）声光报警电路
本设计采用的是直流供电，使用有源蜂鸣器来进行声源报警，使用LED来进行光源报警。当所测出来的电流值、温度值大于单片机里预先设置的电流值、温度额定值的时侯，单片机会控制相应的数据口来把电平拉高，也会通过控制报警电路来发出报警信号。
根据家庭用电的一般情况，家庭电缆的一般承受温度为100度左右，高于100度就会加速线路老化，线路老化容易引起触电短路漏电等事故，严重了可能狐疑引起电器火灾，后或不堪设想。而家庭电缆的正常工作的温度一般和室温差不多，也就是25度左右，而到了夏天这种炎热的天气，室内电缆的正常工作时的也不应该超过40度，也就是说电缆正常工作时的表面温度，
一、引言 5
二、设计方案与硬件介绍 5
（一）单片机AT89C51的选择及原因 6
（二）DS18B20的特点及选择原因 7
三、硬件部分 7
（一）单片机控制电路 7
（二）电流监测与转换电路 8
（三）声光报警电路 9
（四）测温电路 10
（五）跳闸电路 11
（六）显示电路 12
四、软件部分 13
（一）主程序 13
（二）中断子程序 15
（三） A/D转换子程序 16
（四）LED显示子程序 17
（五）报警及跳闸子程序 18
五、系统调试 19
（一）调试 19
（二）报警及自动跳闸 20
（三）实物 21
六、总结 21
参考文献 23
致 谢 24
附录 25
一、引言
进入21世纪，社会在发展，科技在进步，家用电器的种类也越来越多，然而许多家庭也因为家用电器而造成了人身安全事故。现在的家庭电源有俩种保护方法，一种是过流保护，还有一种是短路保护。这俩种方法能够较好的应对家庭电源的所出现的故障问题。
过流保护方法，顾名思义就是给家用电源设定一个额定值，当正在使用电器的电流过于所设置的额定电流值时，电源就会自动被切断，从而保护人身安全。短路保护顾名思义就是当电器电源出现短路的情况时，也会自动切断电源，而且只有短路情况得以解决的时候才能重新接通电源，不然的话电器是不会工作的。然而以上的俩种方法只在一个情况下保护电源，不够全面，而且也不够智能化。
本文的设计目的就是，以众多的电源监测方法为基础，来设计一个相比较来说更安全，更全面，更智能的监控系统。这个系统能够每时每刻监控到数据，在发生电流使用过高或者电缆温度过烫时，自动切开电源，保障家庭安全。
二、设计方案与硬件介绍
本文设计的家庭小型电源监控系统，主要分为AT89C51主控电路，电流监测与转换电路，测温电路电路，声光报警电路，显示电路和跳闸电路几个主要部分组成
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
文的设计目的就是，以众多的电源监测方法为基础，来设计一个相比较来说更安全，更全面，更智能的监控系统。这个系统能够每时每刻监控到数据，在发生电流使用过高或者电缆温度过烫时，自动切开电源，保障家庭安全。
二、设计方案与硬件介绍
本文设计的家庭小型电源监控系统，主要分为AT89C51主控电路，电流监测与转换电路，测温电路电路，声光报警电路，显示电路和跳闸电路几个主要部分组成。电流检测部分主要是由电流互感器和AD转换组成，电流互感器将检测到的线路电流输送到AD转换，AD转换将转换完成的数字信号传送给单片机，单片机经过计算处理后生成Led段码，将之显示出来。温度检测部分，采用数字式温度传感器直接测量电缆温度，测量时可用铜皮包括电缆使用硅脂贴近固定温度传感器，检测电缆温度，将得到的温度讯号直接传送给单片机。在程序段设置温度额定值，在超过额定值是断开电源。报警和自动跳闸部分，则是在上述两种情况发生的时候忙发出报警，并短发家庭系统电源。系统框图如下图所示：
图1 系统设计方案
（一）单片机AT89C51的选择及原因
单片机AT89C51具有如下性质：
（1）兼容性强。
（2）具有超大的闪存。
（3）单片机的可消除只读存储器能重复消除1000次。
（4）单片机里的数据可以保留10年。
（5）单片机全静态工作时（晶振频率可以降到0）正常工作的时钟频率范围为0Hz-24Hz。
（6）三级程序存储器锁定。
（7）具有128*8位内部RAM。
（8）拥有5个中断源
AT89C51单片机的其他特性。
8k字节Flash
256字节RAM
含有32可编程I/O线；
看门狗 定时器
单片机必须具有足够多的存储空间，因为此设计需要编写程序。重中之重是即使突然停电了AT89C51也可以保留RAM里面的数据。
（二）DS18B20的特点及选择原因
DS18B20温度传感器主要由四部分组成：
64位的光刻ROM。
温度传感器。
温度报警触发器TH和TL。
配置寄存器。
其具有9条特点：
适应更宽的电压范围。
-55℃到125℃宽裕的工作环境。
待机0功耗。
很高的可编程分辨率。
非常快的数字转换速度。
可定义用户报警设置。
可以识别报警搜索命令。
可以直接输出数字温度信号而无需AD转换结果。
因为这些优点，DS18B20温度传感器成为了本设计得最终选择
三、硬件部分
（一）单片机控制电路
本设计的控制器以AT89C51为核心，包括复位电路，晶振电路。时钟电路中的两个电容用作补偿，使得晶振更容易起振，频率更加稳定。系统的复位采用了上电复的形式，上电过程中微控制器复位引脚保证10ms以上的高电平就能可靠的将微控制器复位。
图2 单片机控制电路
（二）电流监测与转换电路
本文选用交流互感器进行电流测量，将测量的值进行整流和AD转换之后，送与单片机。由单片机进行计算，和显示的任务。同时和程序设定的额定电流进行比较，将比较的数值返回，如若所测电流激增或者电流大于额定电流的时候，单片机将发出报警，并驱动继电器断开闸刀，从而断开电源，保护电路和人身安全。
电流检测电路设计原理图，如下图所示：
图3 电流监测与转换电路
（三）声光报警电路
本设计采用的是直流供电，使用有源蜂鸣器来进行声源报警，使用LED来进行光源报警。当所测出来的电流值、温度值大于单片机里预先设置的电流值、温度额定值的时侯，单片机会控制相应的数据口来把电平拉高，也会通过控制报警电路来发出报警信号。
根据家庭用电的一般情况，家庭电缆的一般承受温度为100度左右，高于100度就会加速线路老化，线路老化容易引起触电短路漏电等事故，严重了可能狐疑引起电器火灾，后或不堪设想。而家庭电缆的正常工作的温度一般和室温差不多，也就是25度左右，而到了夏天这种炎热的天气，室内电缆的正常工作时的也不应该超过40度，也就是说电缆正常工作时的表面温度，
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