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目錄
一、硬件設計
二、設計功能
三、Proteus仿真圖
四、原理圖
五、程序源碼
資料包括：
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方案選擇
單片機的選擇
方案一：STM32系列單片機控制，該型號單片機為LQFP44封裝，內部資源足夠用于本次設計。STM32F103系列芯片最高工作頻率可達72MHZ，在存儲器的01等等待周期仿真時可達到1.25Mip/MHZ(Dhrystone2.1)。內部128k字節的閃存程序存儲器，也就是說代碼量可以寫到128k字節，本次設計足夠，內部高達20K字節的SRAM。
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方案二：51單片機STC89C52系列的指令系統和AT89C52系列的完全兼容，但實際操作起來卻存在很多問題：
（1）AT89C52不帶ISP下載，要用下載器才行，STC89C52可以用你的USB轉串口下載，下載軟件可以到STC廠家網上去下。
（2）STC單片機執行指令的速度很快，大約是AT的3-30倍，盡管快是好事，但這樣一來，你在AT上好使的程序在STC上不一定好用，最典型的例子就是那些對時序有嚴格要求的模塊，用STC時注意得加長延時，大約是AT的10—30倍就差不多，這一點自己調試就知道了。
（3）STC單片機對工作環境的要求比較低，電壓低于5伏時仍然正常工作，甚至3伏到4伏之間都還可以工作，然而這樣的環境下AT肯定不行了，所以當一個系統用STC單片機好用，但用AT的單片機不工作時，直接查最小系統，看單片機的供電是否正常。
比較這兩種方案，由于在學校期間學過數字電路、單片機原理、C語言程序設計，綜合考慮單片機的各部分資源和作為學生能夠獲得的資源，還有STM32價錢比較貴方面。經過對比此次設計要求，我選擇用51單片機中的STC系列芯片完成。而且學校也提供了相應的硬件操作平臺，實際操作起來比較方便，故STC為更合理的選擇。本系統選擇STC89C52單片機作為主控芯片。足夠本設計運行，且價格便宜，下載程序方便。
顯示器選擇方案
方案一：采用12864液晶顯示屏。液晶顯示模塊是128×64點陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內置8192個中文漢字（16X16點陣）、128個字符（8X16點陣）及64X256點陣顯示RAM（GDRAM）。可與CPU直接接口，提供兩種界面來連接微處理機：8-位并行及串行兩種連接方式。具有多種功能：光標顯示、畫面移位、睡眠模式等。
方案二：采用LCD1602液晶顯示屏。LCD1602是一種工業字符型液晶，能夠同時顯示16x02 即32個字符。（16列2行）。1602只能顯示字母、數字和符號能顯示16*2個字符，但寄存器不止32個，有一些顯示效果，如字符一個個顯示、字符從左到右或從右到左顯示等等，顯示效果簡單。
總結：在編程使用方面，兩者難度差不多，原理差不多，都是寫指令、寫地址、寫數據等等。當然12864液晶屏顯示更全面、字符更多。相比于1602液晶屏、12864能更形象具體的實現顯示功能。不過1602液晶屏也能實現設計的要求。網上買比較廉價，最低的六塊錢左右。而12864液晶顯示屏最便宜的也要四十塊錢。從造價方面考慮，當然是價格低廉的優先。而LCD1602就是最好的選擇。
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一、硬件設計
硬件電路組成：本系統采用51單片機+最小系統+按鍵設置+調節電能表快慢采用滑動變阻器采集+電機+LCD1602液晶顯示屏+蜂鳴器報警器組成。
二、設計功能
1、本設計基于STC89C51/52（與AT89S51/52、AT89C51/52通用）。
2、通過加減按鍵對用電量的閾值進行設置。
3、LCD1602液晶屏顯示當前用電量、用電量的閾值和電費的值。
4、通過滑動變阻器調節電能表運行的快慢。
5、當用電量超過設置用電量的閾值，則蜂鳴器會報警。
三、Proteus仿真圖
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單片機模塊設計
單片微型計算機是隨著微型計算機的發展而產生和發展的。自從1975 年美國德克薩斯儀器公司的第一臺單片微型計算機（ 簡稱單片機）TMS-1000 問世以來，迄今為止，單片機技術已成為計算機技術的一個獨特分支，單片機的應用領域也越來越廣泛，特別是在工業控制中經常遇到對某些物理量進行定時采樣與控制的問題，在儀器儀表智能化中也扮演著極其重要的角色。
如果將8位單片機的推出作為起點，那么單片機的發展歷史大致可以分為以下幾個階段：
第一階段（1976—1978）：單片機的探索階段。以Intel公司的MCS-48為代表。MCS-48的推出是在工控領域的探索，參與這一探索的公司還有Motorola、Zilog等。都取得了滿意的效果。這就是SCM的誕生年代，“單片機”一詞即由此而來。
第二階段（1978—1982）：單片機的完善階段。Intel公司在MCS-48基礎上推出了完善的、典型的單片機系列MCS-51。它在以下幾個方面奠定了典型的通用總線型單片機體系結構。
（1）完善的外部總線。MCS-51設置了經典的8位單片機的總線結構，包括8位數據總線、16位地址總線、控制總線及具有多機通信功能的串行通信接口。
（2）CPU外圍功能單元的集中管理模式。
（3）體現工控特性的地址空間及位操作方式。
（4）指令系統趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令。
第三階段（1982—1990）：8位單片機的鞏固發展及16位單片機的推出階段，也是單片機向微控制器發展的階段。Intel公司推出的MCS-96系列單片機，將一些用于測控系統的模數轉換器、程序運行監視器、脈寬調制器等納入片中，體現了單片機的微控制器特征。
第四階段（1990—）：微控制器的全面發展階段。隨著單片機在各個領域全面、深入地發展和應用，出現了高速、大尋址范圍、強運算能力的8位/16位/32位通用型單片機，以及小型廉價的專用型單片機。
單片機是在集成電路芯片上集成了各種元件的微型計算機，這些元件包括中央處理器CPU、數據存儲器RAM、程序存儲器ROM、定時/計數器、中斷系統、時鐘部件的集成和I/O接口電路。由于單片機具有體積小、價格低、可靠性高、開發應用方便等特點，因此在現代電子技術和工業領域應用較為廣泛，在智能儀表中單片機是應用最多、最活躍的領域之一。在控制領域中,現如今人們更注意計算機的底成本、小體積、運行的可靠性和控制的靈活性。在各類儀器、儀表中引入單片機，使儀器儀表智能化，提高測試的自動化程度和精度，提高計算機的運算速度，簡化儀器儀表的硬件結構，提高其性能價格比。
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四、原理圖
在本設計做的過程中，硬件和軟件方面都遇到了許多問題，但是相比于軟件，在硬件方面還是比較快解決的方面，因為硬件是比較容易檢查出來錯誤的，軟件比較晦澀難懂，還是有一定難度。
在硬件調試問題上，首先焊接好了元器件實物板后，先用萬用表測量這個工業板子的電源方面，電源方面是最重要的問題，應該是特別需要檢查的地方，以防止電源的短路和正負極的錯誤。然后在仔細檢查電路的連接是否有問題，或者有沒有虛焊或者沒有焊接到的地方，然后核對一下元器件的安裝是否有問題，安裝上去是否符合規定，由于已經是大學四年都是做過了很多實訓過來了，對于這些還是游刃有余的，但是在上機調試后還是發現了很多的問題。
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五、程序源碼
Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發系統，與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優勢，因而易學易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、鏈接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發方案，通過一個集成開發環境（μVision）將這些部分組合在一起。運行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統。如果你使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環境、強大的軟件仿真調試工具也會令你事半功倍。
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資料包括：
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