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单片机课程设计

16路D/I开关量输入通道的设计

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16路D/I开关量输入通道的设计
一.设计目的与任务
选择24V电源输入，设计16路D/I开关输入通道。

二.设计中所需软件及设备
PC机电脑、KeilC软件、Protues软件。
本次设计所需软件为KeilC51以及ProteusISIS仿真软件，应用ProteusISIS
对实验电路进行仿真，得到实验结果。

三.设计原理说明

1.实验方案设计图
由于是16路的24V电源输入，所以不能直接将24V电源输入到单片机，故
需要有隔离或转换电路，将16路24V电源转换为转换为16路的信号输入到单
片机I/O口，由单片机采集16路电平信号。

方案设计结构图如下图

16路电压输入16路信号输入
电平I/O（P1）
24V转换
输电路
入：:（光耦：
电：:电源：I/O（P2）
源：:隔离）：
CPU

电源部分

2.硬件设计与结构图

（1）电源模块
电源部分我们采用变压器降压，用整流桥整流为直流，然后滤波。最后输出
24V直流电压。

（2）单片机接口
单片机我们使用最常用的51单片机。

3.元件的型号选择
（1）光耦：由于我们的设计是16路输入，故在隔离光耦的选择上因尽量利
用最少的元件达到16路输入，通过查阅资料最终选择TLP521普通光耦。下面是
TLP521光耦基本参数：

特性最小值典型值最大
值单位
提供电压52
4V
转换电流162
5mA
发射极电流11
0mA
工作温度-258
5°C

光耦元件的内部结构见下图

光耦合器的主要优点：
信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离，输出信号对输入
端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。光耦
合器现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波
器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号
传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。在单
片开关电源中，利用线性光耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来
改变占空比，达到精密稳压目的。

（2）电阻：在本设计中共用到三种阻值的电阻
①1.2k电阻，使用在24V电源光耦隔离，用于限流经计算。
②10k电阻。用于单片机最小系统中的上电复位电路。
③200Ω电阻用于单片机信号输入的上拉限流电阻。

（3）其他元件
12M晶振、27P瓷片电容、1uF电解电容。
4.所需的全部元器件表

名称型号数量（个）
1.2K16
电阻20016
10K1
开关普通单刀开关16
光耦TLP521-44
27P2
瓷片电容
0.1uF1
晶振12M1
七段数码管2.52
1uF1
电解电容
1000uF1

二极管1N40074
变压器24V变压器1
单片机80C511

四.总体电路原理图及其仿真图

五．设计程序

主函数

首先实现单片机的初始化。然后将I/O口数据传送至虚拟终端。最后执行虚
拟终端显示打印函数，在加一段演示程序，便于观察。

源程序

#include<reg51.h>
#include<STDIO.H>

voidinti()
{
SCON=0xDA;//SCON:mode1,8-bitUART,enablercvr*/
TMOD|=0x20;//TMOD:timer1,mode2,8-bitreload*/
TH1=0xFD;//TH1:reloadvaluefor1200baud@12MHz*/
TR1=1;//TR1:timer1run*/
TI=1;//TI:setTItosendfirstcharofUART*/
}
voidmain()
{
unsignedcharx;
unsignedchary;
unsignedintdelay;

P2=0xFF;

inti();

while(1)
{
y=P1;
x=P2;

for(delay=0;delay<40000;delay++);
}

六.设计结果与总结
在实现电路的输出中我们采用虚拟终端显示。

七．课程设计心得与总结

课程设计是我们运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题，通过课程设
计能否锻炼我们的的实践能力锻炼实践能力。
在此次单片机的课程设计中，我感觉自己学到了很多以前不被重视的东西。
从接到设计题目的时候我们就开始构思，通过查资料，和小组同学们一起交流讨
论，我们终于确定了我们的设计思路。在查资料复习的过程中，相当于把以前学
过的知识再巩固了一遍，在设计的过程中，小组的同学配合默契，大家