基于单片机的多功能信号监测系统设计与实现
功能需求:
- 实时时钟显示: 系统上电后默认显示时间,格式为“时:分:秒”,并保持时间正常运行。可通过按键 S1 在时间显示和其他界面之间切换。
- 电压监测与显示: 利用 PCF8591 模块采集 0-5V 的模拟电压信号,并通过 LCD 显示。按下 S2 键进入电压监测界面,实时显示测量电压值。
- 电压阈值设置及存储: 在电压监测界面下,通过 S4 键进入阈值设置模式,使用 S6(+)和 S7(-)键以 500mV 为步进调整电压上限和下限。设置完成后,按下 S2 键返回电压监测界面,并将阈值数据存储至 AT24C02 存储器,确保断电后数据不丢失。
- 声光报警功能: 根据设定的电压阈值,实现声光报警功能:
- 电压高于上限时,LED 指示灯以 1s 间隔闪烁,蜂鸣器不响。
- 电压低于下限时,蜂鸣器持续报警,LED 指示灯熄灭。
- 电压在正常范围内时,LED 指示灯呈现呼吸灯效果,蜂鸣器不响。
- 频率信号测量: 按下 S3 键进入频率测量界面,实时显示被测信号的频率值。在该界面下,S4 键用于在频率和周期显示模式之间切换。
- 异常事件记录与查询: 系统自动记录最近一次电压超出预设阈值的时间和类型(01 代表超出上限,00 代表低于下限)。按下 S5 键进入事件查询界面,显示记录的异常事件信息。S4 键用于切换显示事件类型和发生时间。
设计方案:
本系统采用单片机作为核心控制器,结合 PCF8591 模块实现模拟电压采集,利用 LCD 显示实时数据和系统状态,并通过 LED 指示灯、蜂鸣器实现声光报警功能。AT24C02 存储器用于保存电压阈值等关键参数。
预期成果:
完成一个功能完善的信号监测系统,能够实时监测电压和频率信号,并根据预设阈值进行声光报警,同时记录异常事件信息,方便用户及时了解系统运行状态。
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