单片机硬件实习任务书一、课程的性质与目的硬件实习是计算机应用专业最重要的一个实践性内容。其目的和作用是使学生能将已学过的模拟电路、数字电路、微机原理与接口技术、EDA以及单片机等知识综合运用于电子系统的设计中，从而培养学生对电子系统的设计能力，这是在所有实践性课程中最具活力，最能培养学生的自主学习、实践能力，最能培养学生创新思维的实践课程之一。二、课程的基本要求模拟电路方面：要求掌握放大器、电压比较器、稳压二极管、晶体三极管等模拟电路设计和使用。单片机方面：要求掌握单片机应用系统的构建和使用，掌握单片机的编程方法，调试方法，特别是用C51高级语言编程和调试的方法。三、本次硬件实习开设的设计题目及学时安排1设计题目基于89C2051绝缘监视器设计2设计背景工业现场的高压开关柜的动力电缆中有一种是橡胶绝缘铠装(最外层金属网)电缆，中间是三相交流电绝缘导线，周围是橡胶绝缘层，如图1所示。为了监测橡胶绝缘的绝缘程度，在橡胶绝缘层中加一个监视线。所谓绝缘电阻是指最外层金属网和监视线之间的电阻，正常应在3K～5K之间，若>5K，表示监视线断线，而<3K，表示监视线与铠装层之间的绝缘橡胶老化，绝缘电阻下降，应当报警。可见，监视线与铠装层之间等效为一个电阻。绝缘监视器的功能就是监视橡胶电缆的绝缘电阻，一旦绝缘电阻下降到3K，或断线，或绝缘电阻超过5K就报警。3设计内容及目标3.1设计内容（1）根据任务书附录2给出的绝缘监视器硬件电路原理图，用Protel99SE绘制绝缘监视器原理图和PCB图。绝缘监视器的外形尺寸为9065mm。除外接插座J1、J2的PCB封装要用户自建库外，其他元件的PCB封装均可以选用Protel99SE现自带的PCB封装。J1、J2的PCB封装的焊盘尺寸为：圆焊盘：外径：100mil（毫英寸），内径：60mil（毫英寸）。焊盘间距：150mil（毫英寸）。（2）根据任务书附录3给出的绝缘监视器仿真原理图，用Proteus7.5电子设计仿真系统绘制绝缘监视器Proteus仿真原理图。（3）在KeiluVision3开发环境下，设计基于89C2051的绝缘监视器应用源程序（后缀为,asm和.c的源文件），通过编译和调试，产生.hex十六进制程序（可在proteus下控制51单片机仿真模型运行的程序）。（4）在Proteus7.5电子设计仿真环境下，将绝缘监视器的89C2051单片机.hex文件装载到89C2051仿真模型的Programfile对话框中，仿真运行，利用Proteus的示波器模型虚拟显示绝缘监视器的频率输出是否满足当绝缘电阻值在[3K，5K]之间变化时，输出200Hz方波频率；绝缘电阻值3K或5K时，输出方波1000Hz方波频率。（5）在Medwin3.9单片机开发环境下，用Insight硬仿真器真实仿真绝缘监视器样机电路板，仿真运行基于89C2051的绝缘监视器应用源程序，绝缘监视器样机电路板的频率输出接真实示波器。当旋转代表绝缘电阻的电位器时，观察示波器屏幕频率波形是否满足当绝缘电阻值在[3K，5K]之间变化时，输出200Hz方波频率；绝缘电阻值3K或5K时，输出方波1000Hz方波频率。（6）将调试好的基于89C2051的绝缘监视器应用源程序烧写到89C2051单片机的内嵌EEPROM中，插到绝缘监视器样机电路板的89C2051的插座上，脱离仿真器上电复位运行。观察示波器屏幕频率波形是否满足当绝缘电阻值在[3K，5K]之间变化时，输出200Hz方波频率；绝缘电阻值3K或5K时，输出方波1000Hz方波频率。3.2设计目标（1）设计一个绝缘监视器硬件电路，若监视的绝缘电阻在[3K，5K]之间时，输出频率为200Hz，表示绝缘电阻正常；若绝缘电阻<3K，或>5K时，输出频率为1000Hz，表示绝缘电阻异常。（2）当调试完成后，将应用程序通过烧写器烧写到89C2051的内嵌EEPROM中，脱离仿真器，检验绝缘监视器的工作状态是否达到设计指标。4绝缘监视器工作原理工作原理框图如图2所示。被测电阻作为分压的分压电阻，产生分压Vr，与被测电阻成正比。被测电阻越高，Vr越大，反之亦然。分压电阻接在电压比较器1的正相端。而电压比较器1的反相器接一个稳压基准VE1。若Rx<=3k时电压比较器1输出低电平，通过光耦1隔离，输出产生高到低的下跳沿，产生单片机89C2051的INT0/下降的中断请求。单片机响应INT0/中断，利用P1.3位口，输出1000Hz...
