继电器控制电路模块设计及原理图
PLC取代传统继电器控制正反转电路的设计
PLC取代传统继电器控制正反转电路的设计摘要：可编程控制器（PLC）是近年代来发快速、应用面很广的一门新技术。
在自动化方面承担着重要角色。
由于PLC的梯形图语言是以继电器电气原理图为基础的形象编程语言，所以很多工厂，在用PLC进行系统改造时需要将原有的继电器图直接翻译成梯形图。
本文通过对传统继电器控制正反转电路的分析，设计出用PLC取代传统继电器的方法。
关键词：PLC 继电器取代设计一、对继电器控制正反转电路原理图的分析上图为：三相异步电动机正反转控制的主电路和继电器控制电路图控制要求分析（工作原理）利用复合按钮组成“正→反→停”或“反→正→停”的互锁控制。
1.正转2.反转3.停止4.过载二：PLC取代传统继电器控制正反转电路I/O表示1.系统I/O地址分配图2.画出PLC的外围I/O接线图3. PLC电路编辑4.调试PLC程序三：PLC控制原理分析在继电器图是三相异步电动机正反转控制的主电路和继电器控制电路图，I/O 图与编辑图是功能与它相同的PLC控制系统的外部接线图和梯形图，其中，KM1和KM2分别是控制正转运行和反转运行的交流接触器。
1.在梯形图中，用两个起保停电路来分别控制电动机的正转和反转。
按下正转起动按钮SB1，X1变为ON，其常开触点接通，Y0的线圈“得电”并自保持，使KM1的线圈通电，电机开始正转运行。
按下停止按钮SB3，X3变为ON，其常闭触点断开，使Y0线圈“失电”，电动机停止运行。
2. 在梯形图中，将Y0和Y1的常闭触点分别与对方的线圈串联，可以保证它们不会同时为ON，因此KM1和KM2的线圈不会同时通电，这种安全措施在继电器电路中称为“互锁”。
除此之外，为了方便操作和保证Y0和Y1不会同时为ON，在梯形图中还设置了“按钮联锁”，即将反转起动按钮X2的常闭触点与控制正转的Y0的线圈串联，将正转起动按钮X1的常闭触点与控制反转的Y1的线圈串联。
设Y0为ON，电动机正转，这时如果想改为反转运行，可以不按停止按钮SB3，直接按反转起动按钮SB2，X2变为ON，它的常闭触点断开，使Y0线圈“失电”，同时X2的常开触点接通，使Y1的线圈“得电”，电机由正转变为反转。
继电器模块介绍与应用
继电器模块介绍与应用继电器模块介绍与应用继电器是一种常见的电器元件，用于控制电路的开关。
继电器模块则是将继电器嵌入一个单元中，方便用户在电路中进行使用和控制。
在本文中，我们将介绍继电器模块的工作原理、特点以及广泛的应用领域。
一、继电器模块的工作原理1.1 工作原理概述继电器模块是由继电器和其他电路元件组成的系统。
它的工作原理基于电磁感应和开关原理。
当继电器模块受到控制信号时，电磁线圈内产生磁场，通过磁场吸引力或排斥力将继电器的触点开关切换到不同的位置，从而控制电路的通断。
1.2 继电器模块内部结构继电器模块通常由以下几个部分组成：(1) 电磁线圈：负责产生磁场以控制触点开关。
(2) 触点：具有触点材料和触点形状，能够在不同状态下连接或断开电路。
(3) 弹簧：控制触点的开合速度和重复次数。
(4) 辅助电路：用于连接继电器和其他元件，提供控制信号和电源。
二、继电器模块的特点2.1 隔离性继电器模块具有较好的隔离性，通过电磁感应的工作原理，在控制信号和被控制电路之间形成了一定的电气隔离，保证了控制信号与被控制电路之间的安全和可靠。
2.2 低功耗继电器模块的功耗相对较低，只需要在触发时短暂提供电流来激活电磁线圈，可以在长时间的使用中节省能源成本。
2.3 可靠性继电器模块具有较高的可靠性，能够经受较大的电流和电压冲击，且具有较长的使用寿命。
设计良好的继电器模块还具备过电流保护和过温保护等功能，保障了电路系统的安全稳定。
三、继电器模块的应用领域继电器模块由于其特点和优势，在各个领域都有广泛的应用。
以下列举了一些常见的应用领域：3.1 工业自动化继电器模块在工业自动化中起着重要的作用。
它可以用于控制大型设备、机器人、输送带、电机等运行状态，实现自动化的生产流程。
3.2 家居控制继电器模块可以用于家居控制系统，如智能灯光控制、窗帘控制、门禁控制等。
通过继电器模块的使用，可以实现对家居设备的智能化控制和远程控制。
四路继电器模块工作原理
四路继电器模块工作原理今天咱们来唠唠四路继电器模块的工作原理，这可超有趣的呢！咱先得知道继电器是个啥。
你可以把继电器想象成一个超级智能的小开关，不过这个小开关可有点特别哦。
四路继电器模块呢，就是有四个这样特别的小开关组合在一起的东西。
继电器模块里面有个小线圈，这个小线圈就像是小开关的小脑袋，可聪明啦。
当你给这个小线圈通上电的时候，就像是在小脑袋里注入了一股神奇的力量。
这个时候呢，小线圈周围就会产生磁场，就像小脑袋突然有了魔法光环一样。
这个磁场可不得了，它会吸引一个小铁片。
这个小铁片就像是小开关的小手，被磁场这么一吸引，就开始动起来啦。
这个小铁片一动，就会带动其他的小零件，然后呢，原本断开的电路就被接通啦，就好像小开关一下子把手伸出去，把两个原本分开的电线紧紧地拉到了一起。
这时候电流就可以欢快地从接通的电路里跑过去了，就像一群小蚂蚁找到了新的道路，可以顺畅地搬家一样。
那四路继电器模块呢，有四个这样的小开关组合。
每个小开关都可以独立地工作哦。
比如说，你可以让第一个小开关去控制一盏小灯，给它的小线圈通电，小灯就亮起来啦，就像小开关在说：“小灯灯，该你闪亮登场啦！”然后第二个小开关呢，你可以让它去控制一个小风扇。
通上电，小风扇就呼呼地转起来，小开关就像是在给小风扇加油打气：“转起来呀，小风扇，给我们带来凉爽吧！”再说说它的一些小细节。
这个继电器模块还有一些保护的小措施呢。
就像是给这些小开关穿上了小铠甲，防止它们被过大的电流或者电压给弄伤。
要是没有这个小铠甲，万一电流突然变得很大，就像一群调皮捣蛋的大力士突然冲进小开关的家里，那小开关可就受不了啦。
但是有了这个保护措施，就可以把这些调皮鬼挡在外面，小开关就可以安心地工作啦。
而且呀，四路继电器模块的接口也很友好哦。
就像是小开关们伸出来的小胳膊，等着你去给它们接上各种各样的小电器或者小设备。
这些接口的设计很贴心，就像给你准备了专门的小挂钩，让你可以轻松地把需要控制的东西挂上去。
HLW8032计量芯片的双路电能测量与控制
H L W 8032计量芯片的双路电能测量与控制*王大珅1,贾敏瑞2(1.天津医科大学生物医学工程与技术学院,天津300070;2.天津工业大学信息化中心)*基金项目:天津市教委社会科学重大项目(2017J W Z D 28)㊂摘要:针对现今高校集体宿舍的用电特点,研究了基于H L W 8032计量芯片的双路电能测量与控制系统,对集体宿舍中空调和其他负载分别进行电能监测和管理㊂本系统具有测量精度高㊁通信电路简单㊁稳定性强等优点,可以实现现代化用电管理,保障集体宿舍用电安全㊂关键词:H L W 8032;电能采集;双路测量中图分类号:T P 31 文献标识码:AR e s e a r c h o n D o u b l e -c h a n n e l E l e c t r i c E n e r g y Me a s u r e m e n t a n d C o n t r o l B a s e d o n H L W 8032W a n g Da s h e n 1,J i a M i n r u i 2(1.B i o m e d i c a l E n g i n e e r i n g a n d T e c h n o l o g y ,T i a n j i n M e d i c a l U n i v e r s i t y C o l l e g e ,T i a n ji n 300070,C h i n a ;2.I n f o r m a t i o n C e n t e r ,T i a n j i n P o l y t e c h n i c U n i v e r s i t y)A b s t r a c t :A c c o r d i n g t o t h e c u r r e n t e l e c t r i c i t y c h a r a c t e r i s t i c s o f c o l l e g e d o r m i t o r i e s ,a d o u b l e c h a n n e l e l e c t r i c e n e r g y me a s u r e m e n t a n d c o n t r o l s y s t e m b a s e d o n t h e H L W 8032i s d e s i g n e d .T h e s y s t e m c a n m o n i t o r a n d m a n a g e t h e e l e c t r i c e n e r g y of t h e a i r c o n d i t i o n e r a n d o t h -e r l o a d s i n t h e d o r m i t o r y .T h e s y s t e m h a s t h e a d v a n t ag e s o fhi g h m e a s u r e m e n t a c c u r a c y ,s i m p l e c o mm u n i c a t i o n c i r c u i t ,a n d s t r o n g s t a b i l -i t y .I t c a n r e a l i z e m o d e r n p o w e r m a n a g e m e n t a n d e n s u r e t h e s a f e t y of p o w e r u s e i n d o r m i t o r i e s .K e yw o r d s :H L W 8032;e l e c t r i c e n e r g y a c q u i s i t i o n ;d o u b l e -c h a n n e l m e a s u r e m e n t 0 引 言随着社会发展和生活水平的提高,高校住宿条件不断改善,许多高校为学生在宿舍内安装了空调,高校集体宿舍的用电需求大幅增加㊂在集体宿舍用电管理中,保障用电安全是重中之重,现代化的管理方式可以有效提高用电管理的工作效率㊂学生在宿舍中使用电热壶㊁电吹风㊁电磁炉等宿舍违禁电器容易引发火灾,危害学生的人身安全,所以在高校统一配备的大功率电器(如空调等)正常运转的情况下保障用电的安全成为用电管理的重点和难点㊂基于H L W 8032功率计量芯片的双路电能测量系统针对现代高校宿舍的用电特点,实现了集体宿舍智能化用电管理,保障了学生的用电安全㊂1 总体设计结合现在高校集体宿舍的用电特点,本系统以实现双路信号独立采集和控制为目的,将每间宿舍内的空调和其他负载设计为独立线路分别进行电能管理和监测㊂总体图1 总体框架设计图设计框架如图1所示㊂电能测量和控制系统由主控制模块㊁电能计量模块㊁智能断电模块㊁屏幕显示模块等组成,并可根据实际需要扩展其他功能模块,以实现整个公寓中各宿舍的电量信息采集㊁自动识别违禁电器并断电保护以及特定时间段功率控制等用电安全管理功能㊂系统显示屏幕显示各路负载的功率㊁电压㊁电流㊁使用电能总量,方便查看宿舍内各路负载电能使用情况,有助于用电管理和用户查询㊂2 硬件设计系统使用电能计量芯片H L W 8032进行电能采集,H L W 8032芯片通过内部集成的模/数转换器将电流值和电压值模拟量转换为数字量输出,通过光电耦合电路隔离后与M C U 进行通信㊂M C U 通过公式计算出电压有效值㊁电流有效值和有功功率值的大小㊂主控制模块选用宏晶科技有限公司生产的T C 8A 8K 64S 4A 12,该单片机无需外部晶振和外部复位,拥有12位15通道高速A D C ,内部有22个中断源,4级中断优先级,具有存储单元㊁时钟电路㊁硬件复位电路㊁数/模转换电路等硬件资源,其电路结构简单㊁易开发㊁生产成本低㊂该芯片提供4路U A R T 串行接口,可获得串行通信接口,与显示屏进行通信㊂T C 8A 8K 64S 4A 12对采集的电能数据进行处理,G P I O 口输出不同的电平控制继电器的吸合来控制电路切与闭合,判断控制各路负载的电路通断㊂显示屏幕通过R S 232串口与主控制模块T C 8A 8K 64S 4A 12通信,读取电能表数据并显示㊂基于H L W 8032的双路电能测量与控制系统连接图如图2所示㊂图2 系统连接图2.1 电能计量模块系统电能计量模块使用高精度的电能计量芯片H L W 8032,该芯片精度可达2%,具有免校准功能,能够测量线电压和电流,采集负载电路参数,并计算有功功率㊂该芯片内部集成了两个模/数转换器和一个高精度的电能计量内核,提供一个U A R T 接口,采用异步串行通信方式,用两个单向引脚进行数据通信㊂电流信号通过锰铜电阻采样后接入到H L W 8032,电压信号通过电阻网络后输入到H L W 8032㊂H L W 8032芯片I P 和I N 引脚与采样电阻相连,将获取的电流信号通过芯片内部的A D C 转换为M C U 可读取的电流值㊂P F ㊁T X引脚直接与M C U 相连,M C U 读取采集到的设备信息,通过公式计算出电压有效值㊁电流有效值和有功功率值的大小㊂电能计量模块原理图如图3所示㊂图3 电能计量模块原理图2.2 智能断电模块为了保障用电安全,学校往往规定电热壶㊁电吹风㊁电饭锅等电器为宿舍禁用电器㊂对于使用空调的宿舍,需要将空调电路负载和其他电器负载进行区分识别恶性负载㊂这些电器类似于纯抗阻负载,可用功率因数法进行识别㊂当纯抗阻负载工作时,功率因数约等于1[2]㊂对于类似纯抗阻负载,根据功率因数可对危险电器进行判别㊂空调等大功率电器电路可以通过设置电路的最大功率㊁最大电流来进行恶性负载检测㊂当功率㊁电流超过设置值时,对电路进行断电处理㊂当发现违规用电现象后,应立即进行断电处理进行保护㊂继电器是具有隔离功能的自动开关元件,依据M C U 的G P I O 口输出电平控制继电器的吸合来图4 继电器控制电路图控制电路㊂继电器控制电路如图4所示,M C U 输出低电平时,三极管Q 1导通,继电器R L 1触点吸合;M C U 输出为高电平时,三极管Q 1断开,继电器R L 1断电断开,实现对电路的控制和保护㊂2.3 隔离通信模块H L W 8032提供U A R T 接口,实现与M C U 的数据通信㊂T X 引脚从H L W 8032发送数据,R X 引脚从M C U 接收数据㊂由于电能计量芯片外接220V 电源,系统使用光图5 光电耦合隔离电路图电耦合电路将HW L 8032输出进行强弱电隔离,实现隔离通信,电路原理图如图5所示㊂光耦隔离器实现信号单向传输,将M C U 与外界信号进行数字化电气隔离,可以提高系统的可靠性㊁稳定性,加强抗干扰能力[3]㊂3 软件设计3.1 系统软件设计系统开启后,各端口初始化,采集宿舍空调线路和其他负载线路的电量数据,电能采集模块将采集到的电流和电压数据传送到主控制模块,进行数据分析处理,并通过公式计算出电压㊁电流和功率值㊂根据功率因数判断是否存在安全隐患或使用违规电器㊂若功率值接近于1,继电器断开,电路断开;否则,将电量数据信息进行传送,在屏幕显示㊂系统程序设计流程图如图6所示㊂3.2 电量采集模块软件设计H L W 8032提供一个U A R T 接口,T X 引脚用于从H L W 8032发送数据,数据以低位(L S B )优先发送,R X引图6 系统程序设计流程图脚用于接收来自微控制器的数据,可与外部M C U 进行数据通信[4]㊂主控制M C U 串口R X 引脚与H L W 8032的T X 引脚相连读取采集到的信息,通过计算得到电路的电流值㊂电能计量模块连接示意图如图7所示㊂电量数据采集测量中断服务程序流程图如图8所示㊂图7电能采集模块连接示意图图8 电量数据采集测量中断服务程序流程图H L W 8032每发送一次完整数据为24字节,从寄存器1(S t a t e R E G )开始发送,到寄存器11(C h e c k S u m R E G )结束,一组数据共11个寄存器,24字节数据㊂H L W 8032的U A R T 接口以4800b ps 的固定频率工作,发送数据的间隔时间为50m s [4]㊂M C U 通过串口读取到H L W 8032的寄存器数据后,根据式(1)~式(3)可得出电压㊁电流和功率值㊂有效电压=电压参数寄存器电压寄存器ˑ电压系数ˑ1000(1)有效电流=电压参数寄存器电压寄存器ˑ电流系数ˑ0.001(2)有功功率=电压参数寄存器电压寄存器ˑ电流系数ˑ电压系数(3)地址,只有在需要时才会将函数拷贝到内存㊂因此,使用期间发现问题和不足时,只需要用新的动态库覆盖旧的动态库即可,不需要复杂的操作,方便后期的移植㊁更新和维护㊂4 测试结果使用上文提出的方法在系统内进程数量正常时进行测试,根据后台打印信息来查看应用程序所得到的温度值,结果如图4所示㊂图4 测试结果此次测试在C P U 负载50%左右的情况下,每3秒采集一次温度㊂由结果可以看出,在读数发生错误时,会将上一次读到的温度打印出来,交给应用程序,解决温度的跳变问题,使得用户的使用体验更佳㊂5 结 语此方法可以有效解决偶尔出现的温度跳变问题,在C P U 负载不超过70%的情况下可以保证98%的正确率,并且采用动态库的方式便于发现B U G 之后的修改维护问题,减少应用程序的代码冗余㊂但是仍然存在一些问题,在C P U 繁忙时,很难保证读到的基准值是正确的,有可能会导致读到的两个基准值都是错误的,从而使得后面所上报温度全部为错㊂对于此问题,打算在程序中加入自动纠错处理,在错误数超过一定情况下重新进行初始化来调整基准值,保证基准值是正确的,并且可以对程序进行部分优化,使得在读温度时减少C P U 的占用率以提高整体工作效率[3]㊂参考文献[1]王腾飞.对计算机嵌入式实时操作系统的研究及分析[J ].科技创新与应用,2020(36):6667.[2]李欣,白兴武.基于L i n u x 的嵌入式实时操作系统任务调度算法优化[J ].自动化与仪器仪表,2020(9):4851.[3]王博文.单总线通信技术在手持报警仪调校中的应用[J ].计算机与现代化,2019(8):5762.张旭伟(工程师),主要从事系统测试方面的研究㊂通信作者:张旭伟,w h y w h yk i s s s @s i n a .c o m ㊂(责任编辑:薛士然 收稿日期:2021-01-25)4 系统连接实物图基于H L W 8032的双路电能测量与控制系统连接实物图如图9所示㊂图9 系统连接实物图5 结 语本设计针对安装空调的高校集体宿舍进行独立双路电能采集和控制,可对宿舍中的空调专线控制,或对特定时段进行功率控制,可灵活管理用电㊂选用S T C 8A 8K 64S 4A 12芯片和H L W 8032电能计量芯片,具有测量精度高㊁稳定性强和M C U 通信电路简单等特点,可以保障用电安全,智能节能用电,提高管理效率㊂参考文献[1]江苏国芯科技有限公司.S T C 8系列单片机技术参考手册[E B /O L ].[202102].h t t p ://w w w.s t c m c u .c o m.[2]赵晓阳.学生公寓防限电装置及违规负载的识别[J ].科技创新与应用,2015(8):3940.[3]陆泉森,李军,鲍鸿.光耦隔离技术在智能测控系统中的应用[J ].机械与电子,2008(2):5356.[4]合力为科技.H L W 8032用户手册,2019.王大珅(硕士研究生),主要研究方向为通信工程等㊂通信作者:王大珅,w d s @t m u .e d u .c n㊂(责任编辑:薛士然 收修改稿日期:2021-02-03)。
消防模块切非消防电源控制电路
消防模块切非消防电源控制电路一、介绍消防模块切非消防电源控制电路是一种用于消防系统中的电源切换装置，主要用于在消防系统发生故障或者停电时，自动切换至备用电源，确保消防设备的正常运行。
本文将详细介绍该电路的设计原理、工作流程以及相关技术要求。
二、设计原理1. 电源切换消防模块切非消防电源控制电路通过控制继电器实现电源的切换。
当主电源正常供电时，继电器使非消防电源与消防设备断开连接；当主电源故障或者停电时，继电器使非消防电源与消防设备连接，同时将备用电源接入消防设备，以保证消防设备的正常运行。
2. 自动检测该电路具备自动检测功能，能够实时监测主电源的状态。
当主电源正常供电时，电路将继续维持非消防电源与消防设备断开连接的状态；当主电源故障或者停电时，电路将自动检测到并触发继电器切换，使非消防电源与消防设备连接。
三、工作流程1. 主电源正常供电时：a. 继电器使非消防电源与消防设备断开连接；b. 备用电源不与消防设备连接。
2. 主电源故障或者停电时：a. 自动检测到主电源故障或者停电；b. 继电器触发切换，使非消防电源与消防设备连接；c. 备用电源接入消防设备，确保消防设备正常运行。
四、技术要求1. 电源切换可靠性：电路设计应确保在主电源故障或者停电时能够快速、可靠地实现电源切换，保证消防设备的连续供电。
2. 自动检测准确性：电路的自动检测功能应具备高准确性，能够及时、准确地检测到主电源的状态变化。
3. 继电器可靠性：选用高品质的继电器，具备较长的使用寿命和稳定的性能，以确保电源切换的可靠性。
4. 电路保护措施：电路应具备过流保护、过压保护、短路保护等功能，以保护电路和消防设备的安全运行。
5. 电路稳定性：电路设计应考虑到环境温度、湿度等因素的影响，确保电路在各种工作环境下的稳定性。
总结：消防模块切非消防电源控制电路是一种用于消防系统中的电源切换装置，通过控制继电器实现电源的切换，确保消防设备在主电源故障或者停电时能够自动切换至备用电源。
继电器驱动实验报告总结(3篇)
第1篇一、实验概述继电器驱动实验是电气工程及其自动化专业的重要实践环节，旨在通过实验加深对继电器工作原理、驱动方式以及其在电力系统中的应用理解。
本次实验主要涉及电磁型继电器的基本特性测试、继电器驱动电路的设计与实现，以及继电器在Arduino控制系统中的应用。
二、实验目的1. 理解继电器的基本结构和工作原理。
2. 掌握继电器动作值、返回值和返回系数的测量方法。
3. 设计并实现继电器驱动电路。
4. 学习Arduino控制平台对继电器的驱动方法。
5. 分析实验数据，验证实验结果。
三、实验内容1. 电磁型继电器特性实验- 实验目的：了解继电器基本分类方法及其结构，熟悉常用继电器，学会调整、测量电磁型继电器的动作值、返回值和计算返回系数，测量继电器的基本特性。
- 实验步骤：1. 按照实验电路图接线，将电流继电器的动作值整定为1.2A。
2. 查线路无误后，合上三相电源开关，再合上单相电源开关和直流电源开关。
3. 调节调压器使电流表读数缓慢升高，记录继电器刚动作时的最小电流值，即为动作值。
4. 继电器动作后，调节调压器使电流值平滑下降，记录继电器返回时的电流值，即为返回值。
5. 计算返回系数。
2. 继电器驱动电路设计- 实验目的：设计并实现继电器驱动电路，实现弱电控制强电的目的。
- 实验步骤：1. 选择合适的继电器模块，确定驱动电路的输入电压和电流。
2. 设计电路图，包括继电器模块、Arduino控制板、电源模块等。
3. 按照电路图搭建实验电路。
4. 编写Arduino程序，实现继电器的控制。
3. Arduino控制继电器实验- 实验目的：学习Arduino控制平台对继电器的驱动方法。
- 实验步骤：1. 在Arduino IDE中编写程序，通过设置控制引脚的高低电平来控制继电器的通断。
2. 上传程序到Arduino控制板，观察继电器的动作情况。
四、实验结果与分析1. 电磁型继电器特性实验结果：- 通过实验，测量得到继电器的动作值、返回值和返回系数，验证了实验原理的正确性。
MCS—51单片机学习开发系统设计-单片机原理及接口技术课程设计说明书
MCS—51单片机学习开发系统设计-单片机原理及接口技术课程设计说明书单片机原理及接口技术课程设计说明书姓名xx所在院（系）电气工程与自动化学院专业班级电气学号指导教师xxx时间MCS—51单片机学习开发系统设计摘要：该MCS--51单片机学习开发系统集成多个资源模块，每个模块各自可以成为独立的单元，也可以相互组合，可完成MCS-51单片机学习过程中的大部分实验。
将MCS-51 设计为多功能可编程接口，该系统工具是初学单片机及单片机爱好者快速掌握51系列单片机不可多得的工具，可以为他们提供不同的开发学习环境。
集成系统主要功能模块组成如下：+5V、-5V、+12V、-12V直流稳压电源模块、8位发光二极管、四位LED数码管、点阵式LCD 液晶显示器、4*4键盘、ISP下载线、并行口扩展控制线接口、A/D、D/A转换接口、串行口通信、PC标准键盘的PS／2接口、继电控制模块等。
关键字：MCS-51单片机系统设计功能模块程序设计目录第1章系统综述 (1)第2章硬件设计 (2)2.1 单片机最小系统 (2)2.2 电源电路 (4)2.3 程序下载口 (4)2.4 LED显示模块 (5)2.5 LCD液晶显示器及PC标准键盘接口 (6)2.6 键盘电路 (7)2.7 DAC0832D/A转换电路 (9)2.8 ADC0809A/D转换电路 (10)2.9 8255输入/输出（或数据总线）扩展 (11)2.10串行通信模块 (12)2.11 继电器控制模块 (14)2.12系统总图 (15)第3章软件设计 (18)3.1 8255并行扩展设计 (18)3.2 8255键盘及显示设计 (19)3.3 串行通信口设计 (20)3.4 A/D转换设计 (22)3.5 D/A转换设计 (24)第4章系统实验 (25)4.1 数码管循环计数显示实验 (25)4.2 串行口两单片机双机通信实验 (26)4.3 简单键盘控制显示实验 (27)4.4 键盘控制位循环显示实验 (27)第5章设计总结 (28)第6章参考文献 (29)附录系统模块程序设计清单 (31)1. 8255并行扩展程序设计 (31)2. 8255键盘及显示控制程序设计 (32)3. A/D转换实验程序设计 (36)4. D/A转换程序设计 (37)5. 双机通信实验程序设计 (40)6. 键盘控制位循环显示实验程序设计 (43)第1章系统综述目前,单片机已广泛应用到工业测控、智能仪表、数据采集、人工智能等领域。
STM32单片机控制继电器原理
STM32单片机控制继电器原理1.继电器基本原理继电器是一种电控开关设备，通过控制小电流来开关大电流。
它主要由电磁线圈和触点组成，当电磁线圈通电时，产生磁场吸引触点闭合；当电磁线圈断电时，磁场消失，触点断开。
继电器的触点可以用于开关电路，实现对其他电器设备的控制。
2.STM32控制继电器的硬件连接要控制继电器，首先需要将单片机的GPIO引脚与继电器的控制端连接。
通常继电器的控制端有两个脚，一个是输入脚(IN)，一个是公共脚(COM)。
将STM32单片机的GPIO引脚与继电器的IN脚相连接，然后将继电器的COM脚与单片机的地(GND)相连。
3.STM32控制继电器的软件实现在STM32的软件编程中，需要配置GPIO引脚的工作模式和控制输出状态。
3.1配置GPIO引脚工作模式使用STM32的CubeMX软件来进行图形化配置，选择对应的GPIO引脚作为输出模式。
3.2控制继电器的开关状态通过编程控制GPIO引脚的输出状态来控制继电器的开关动作。
在程序中，先对GPIO引脚进行初始化配置，然后通过设置引脚的电平来控制继电器的状态。
3.2.1控制继电器闭合设置GPIO引脚输出高电平，通过拉高继电器的控制端，使得继电器触点闭合，从而实现电路的通断控制。
3.2.2控制继电器断开设置GPIO引脚输出低电平，通过拉低继电器的控制端，使得继电器触点断开，从而实现电路的通断控制。
4.保护电路设计在使用继电器进行电路控制时，需要注意对继电器保护，以防止单片机输出引脚过流或者过压造成的损坏。
4.1使用电流放大器在单片机输出引脚和继电器之间加一个电流放大器，通过电流放大器放大单片机输出引脚的电流，以减小对单片机引脚的负载。
4.2使用继电器驱动模块引入继电器驱动模块来驱动继电器，该模块具有过流保护电路，可以有效保护继电器和单片机。
5.注意事项在使用STM32单片机控制继电器时，需要注意以下事项：5.1引脚设置确认GPIO引脚与继电器的连接正确，并将引脚配置为输出模式。
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继电器控制电路模块设计及原理图
能直接带动继电器工作的CMOS集成块电路
在电子爱好者认识电路知识的的习惯中，总认为CMOS集成块本身不能直接带动继电器工作，但实际上，部分CMOS集成块不仅能直接带动继电器工作，而且工作还非常稳定可靠。
本实验中所用继电器的型号为JRC5M－DC12V微型密封的继电器（其线圈电阻为750Ω）。
现将CD4066 CMOS集成块带动继电器的工作原理分析如下：
CD4066是一个四双向模拟开关，集成块SCR1～SCR4为控制端，用于控制四双向模拟开关的通断。
当SCR1接高电平时，集成块①、②脚导通，＋12V→K1→集成块①、②脚→电源负极使K1吸合；反之当SCR1输入低电平时，集成块①、②脚开路，K1失电释放，SCR2～SCR4输入高电平或低电平时状态与SCR1相同。
本电路中，继电器线圈的两端均反相并联了一只二极管，它是用来保护集成电路本身的，千万不可省去，否则在继电器由吸合状态转为释放时，由于电感的作用线圈上将产生较高的反电动势，极容易导致集成块击穿。
并联了二极管后，在继电器由吸合变为释放的瞬间，线圈将通过二极管形成短时间的续流回路，使线圈中的电流不致突变，从而避免了线圈中反电动势的产生，确保了集成块的安全。
低电压下继电器的吸合措施
常常因为电源电压低于继电器的吸合电压而使其不能正常工作，事实上，继电器一旦吸合，便可在额定电压的一半左右可靠地工作。
因此，可以在开始时给继电器一个启动电压使其吸合，然后再让其在较低的电源电压下工作，如图所示的电路便可实现此目的。
工作原理：
如图所示。
V1为单结晶体管BT33C，它与R1、R2、R3和C1组成一个张弛式振荡器，SCR 为单向可控硅，按下启动按钮AN1后，电路通电，因为SCR无触发电压，所以不导通，继电器J不动作，电源通过R4和VD1给电容C2迅速充电至接近电源电压（Vcc-VD1压降）。
同时，电源经R1给电容C1充电。
数秒后，C1上电压充到V1的触发电压，C1立即通过V1放电，在R3上形成一个正脉冲，该脉冲一路加到V2基极，使V2迅速饱和导通，V2集电极也即电容C2正极近于接地。
由于此时C2上充有上正下负的正极性电压，所以C2负极也即J 线圈一端呈负电位。
R3上的正脉冲另一路经VD2、C3去触发可控硅导通，SCR阴极也即J
线圈另一端接近电源电压。
这时，J线圈实际上承受约两倍的电源电压，所以J1－1闭合，松开AN1后，J1－1自保。
J1－2将V1、V2供电切断，继电器在接近电源电压下工作。
图中，AN2为停止按钮，按下AN2，J失电释放，J1－1断开，整个控制电路失电。
制作本电路时，一般可取继电器的额定电压为电源电压的1.5倍左右，一般情况下，任何型号的单向可控硅（或双向可控硅）皆可满足本电路需要。
V2、C1、C3的耐压视电源电压的高低选取。
C2耐压最好不低于电源电压的两倍。
继电器的三种附加电路
继电器是电子电路中常用的一种元件，一般由晶体管、继电器等元器件组成的电子开关驱动电路中，往往还要加上一些附加电路以改变继电器的工作特性或起保护作用。
继电器的附加电路主要有如下三种形式：
1.继电器串联RC电路：
电路形式如图1，这种形式主要应用于继电器的额定工作电压低于电源电压的电路中。
当电路闭合时，继电器线圈由于自感现象会产生电动势阻碍线圈中电流的增大，从而延长了吸合时间，串联上RC电路后则可以缩短吸合时间。
原理是电路闭合的瞬间，电容C两端电压不能突变可视为短路，这样就将比继电器线圈额定工作电压高的电源电压加到线圈上，从而加快了线圈中电流增大的速度，使继电器迅速吸合。
电源稳定之后电容C不起作用，电阻R起限流作用。
2.继电器并联RC电路：
电路形式见图2，电路闭合后，当电流稳定时RC电路不起作用，断开电路时，继电器线圈由于自感而产生感应电动势，经RC电路放电，使线圈中电流衰减放慢，从而延长了继电器衔铁释放时间，起到延时作用。
3.继电器并联二极管电路：
电路形式见图3，主要是为了保护晶体管等驱动元器件。
当图中晶体管VT由导通变为截止时，流经继电器线圈的电流将迅速减小，这时线圈会产生很高的自感电动势与电源电压叠加后加在VT的c、e两极间，会使晶体管击穿，并联上二极管后，即可将线圈的自感电动势钳位于二极管的正向导通电压，此值硅管约0.7V，锗管约0.2V，从而避免击穿晶体管等
驱动元器件。
并联二极管时一定要注意二极管的极性不可接反，否则容易损坏晶体管等驱动元器件。
无电感式模拟继电器
介绍一种无电感式模拟继电器，其电路原理如下图所示。
图中，220V电源经负载RL、R1、D1～D4、ZD1，为Q4、Q3在正负半周轮流提供偏置；同时经R3、D5～D8为光电耦合器Q1提供电源。
当前级TTL电路输出高电平信号时，光电耦合器在市电正半周内导通，于是在R5两端产生压降，触发SCR导通，负载RL得电工作。
整个电路的功能如同一只继电器，但不会产生反向感应电压，也就避免了负载被高反压击穿损坏的可能。
C1、R6为脉冲吸收元件，R3起限流作用。
为避免RL为感性负载时，可控硅的电压与光电耦合器电源产生的90°相位，该电路中光电耦合器的电源取自SCR的阳极而不直接取自市电电源。
继电器电路小改进
继电器常安装在电器设备的内部，其工作状态不直观，笔者将其作如下图改进。
在线圈两端接发光二极管VD1，当控制电压为正时，三极管导通，继电器J吸合，同时发光二极管被点亮，表明继电器线圈已加上电源。
发光二极管可装在外壳显眼之处。
继电器的正确使用
1、继电器额定工作电压的选择
继电器额定工作电压是继电器最主要的一项技术参数。
在使用继电器时，应该首先考虑所在电路(即继电器线圈所在的电路)的工作电压，继电器的额定工作电压应等于所在电路的
工作电压。
一般所在电路的工作电压是继电器额定工作电压的0.86。
注意所在电路的工件电压千万不能超过继电器额定工作电压，否则继电器线圈容易烧毁。
另外，有些集成电路，例如NE555电路是可以直接驱动继电器工作的，而有些集成电路，例如COMS电路输出电流小，需要加一级晶体管放大电路方可驱动继电器，这就应考虑晶体管输出电流应大于继电器的额定工作电流。
2、触点负载的选择
触点负载是指触点的承受能力。
继电器的触点在转换时可承受一定的电压和电流。
所以在使用继电器时，应考虑加在触点上的电压和通过触点的电流不能超过该继电器的触点负载能力。
例如，有一继电器的触点负载为28V(DC)×10A，表明该继电器触点只能工作在直流电压为28V的电路上，触点电流为10A，超过28V或10A，会影响继电器正常使用，甚至烧毁触点。
3、继电器线圈电源的选择
这是指继电器线圈使用的是直流电(DC)还是交流电(AC)。
通常，初学者在进行电子制作活动中，都是采用电子线路，而电子线路往往采用直流电源供电，所以必须是采用线圈是直流电压的继电器。