AT89C2051单片机是一种广泛应用于各种电子项目和实验的微控制器，它由美国ATMEL公司生产。在本次实验中，AT89C2051单片机被用来替代传统的电磁式冲击继电器，以实现对小水电站中央信号装置的低成本改造。
在发电厂和变电站中，中央信号装置的主要功能是对电气设备的工作状态进行监控，它通过发出声音和光信号来帮助运行人员及时发现并处理事故和异常情况。传统的电磁式中央信号装置存在动作不可靠的问题，特别是采用电压继电器设计的简单音响信号启动电路，它不能检测电压的瞬时变化，导致了误动作。此外，由于磁滞现象，电压继电器在返回电压低于启动电压时不能复位，进而导致了音响信号启动电路无法正常复位。
为解决这一问题，实验中采用AT89C2051单片机设计了一个小型装置。AT89C2051单片机有两个外部中断源，可以分别对应两个引脚，这两个引脚上的有效外部中断请求信号可以设置为电平触发或边沿触发方式。单片机能够检测到电压的瞬时变化，这与冲击继电器的工作原理相似，因此可以用来替代冲击继电器。
实验的电路硬件设计包括了脉冲变压器、NPN型三极管、发光二极管（LED）、PNP型三极管和继电器等元器件。电路设计利用AT89C2051单片机的外部中断功能来响应SYM和YBM母线上的电压变化，进而控制电笛或警铃发出声音报警信号。
软件设计流程涉及到了初始化设置，如堆栈、外部中断和中断请求方式，以及在中断服务中对设定时间的判断和对输出端口电平的控制。实验中，通过编程实现了对AT89C2051单片机的控制，使其能够像冲击继电器一样工作，检测SYM和YBM母线上的电压变化，并启动音响报警。
在本次实验中，电路硬件设计和软件程序的结合使得原本通过电磁式元件实现的功能得到了智能化的改进。这不仅提高了中央信号装置的可靠性，还延长了其使用寿命，并且由于使用了单片机，还为未来进一步的功能扩展提供了可能。
整个实验项目是针对早期设计上存在缺陷的水电站中央信号装置，旨在通过技术改造提升其性能。项目以不增加电站运行成本和不大幅改变原有接线为原则，采用了单片机最小系统和少量元器件，通过编程实现了冲击继电器的基本功能，成功替代了原电路电磁式元件，改造了中央信号装置。
总结而言，本次实验不仅展示了AT89C2051单片机在实际工业应用中的潜力，还为类似老式电气装置的技术改造提供了创新的思路和参考。通过这样的技术革新，可以在不增加成本的前提下显著提升设施的运行可靠性，这对于那些需要长期稳定运行的工业系统尤为重要。
