单片机课程设计测量电阻和电容教学内容.docx

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单片机课程设计测量电阻和电容教学内容

单片机课程设计测量电阻和电容

单片机原理及应用

课程设计报告

设计课题：

电容、电阻参数单片机测试系统的设计

专业班级：

电子信息工程０９１

学生姓名：

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指导教师：

何　老　师

2012年6月

1设计任务书

1.1基本设计要求

（1）在综合单片机实验箱的硬件结构上编写软件完成设计。

（2）程序的首地址应使目标机可以直接运行，即从0000H开端。

在主程序的开端部分必须设置一个合适的栈底。

程序放置的地址须持续且靠前，不要在中间留下大批的空间地址，以使目标机可以应用较少的硬件资源。

（3）在液晶显示屏上显示测量的电阻电容，第一行显示measures第二行显示测的的值，如R=00.0KΩ或者C=00.00uF

（4）在电路中设定三个按键一个是换电阻的按键，其余分别为测电容和测电阻时的按键，当按下测电阻键时，显示相应的电阻值，当按下电容值时显示测得的电容值

（5）软件设计必须应用8052片内定时器，采用定时中断结构，可以采用软件中断的延时法。

1.2选作项目

1、另设三个键，分别作液晶显示器的调校。

2、可以通过硬件电路，编写相应的软件程序，实现显示字幕的左移，右移等功能，本程序没有

3、同时也可以设置相应的量程来设计，本程序有相应的硬件电路，但软件读者可以自己编写

2设计阐明

12.1设计内容

用ZY15MCU12BD型综合单片机实验箱及串口电路设计实现显示时间并能够调校时间的时钟，还能够实现秒表的启动/暂停，复位功能。

说明设计中包含的内容

1.2设计要求

（1）在ZY15MCU12BD型综合单片机实验箱的硬件结构上编写软件完成设计。

（2）程序的首地址应使目标机可以直接运行，即从0000H开端。

在主程序的开端部分必须设置一个合适的栈底。

程序放置的地址须持续且靠前，不要在中间留下大批的空间地址，以使目标机可以应用较少的硬件资源。

（3）在液晶显示屏上显示测量的电阻电容，第一行显示measures第二行显示测的的值，如R=00.0K或者C=00.00uF

（4）在电路中设定三个按键一个是换电阻的按键，其余分别为测电容和测电阻时的按键，当按下测电阻键时，显示相应的电阻值，当按下电容值时显示测得的电容值

（5）软件设计必须应用8052片内定时器，采用定时中断结构，可以采用软件中断的延时法。

（6）上机调试程序。

（7）写出设计报告。

1.3设备及工作环境

（1）硬件：

盘算机一台、ZY15MCU12BD型综合单片机实验箱一台、通信电缆一根。

（2）软件：

Windows操纵系统、KeilC51软件。

3系统方案整体设计

3.1设计思路或设计方案论证对电阻的测量，可将待测电阻与一标准电阻串联后接在+5V的电源上，根据串联分压原理，利用ADC测定电阻两端电压后，即可得到其阻值。

对电容的测量，可将其与已知阻值的电阻RA和RB组成基于NE555的多谐振荡器如下页图。

其产生的方波信号频率为：

故通过测定方波信号的频率可以比较精确的测定C的值。

测定方波信号频率的方法，。

测量频率有测频法和测周法两种。

（1）测频法，利用外部电平变化引发的外部中断，测算1s内的波数，从而实现对频率的测定；

（2）测周法，通过测算某两次电平变化引发的中断之间的时间，实现对频率的测定。

简而言之，测频法是直接根据定义测定频率，测周法是通过测定周期间接测定频率。

理论上，测频法适用于较高频率的测量，测周法适用于较低频率的测量。

经过调校，在测量低频信号时，本项目中测频法精度已高于测周法，故舍弃测周法，全量程采用测频法。

3.2系统整体框图

图1系统整体框图

4硬件设计

4.1系统硬件设计

4.1.1按键电路设计

按键是实现人机对话的比较直观的接口，可以通过按键实现人们想让单片机做的不同的工作。

键盘是一组按键的集合，键是一种常开型开关，平时按键的两个触点处于断开状态，按下键是它们闭合。

键盘分编码键盘和非编码键盘，案件的识别由专用的硬件译码实现，并能产生键编号或键值的称为编码键盘，而缺少这种键盘编码电路要靠自编软件识别的称为非编码键盘。

在单片机组成的电路系统及智能化仪器中，用的更多的是非编码键盘。

就是一种比较典型的按键电路，在按键没有按下的时候，输出的是高电平，当按键按下去的时候，输出的低电平

4.1.2LCD显示器

1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。

每位之间有一个点距的间隔每行之间也有间隔起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以他不能显示图形　　（用自定义CGRAM，显示效果也不好）　　n1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。

　　n目前市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。

+5V电压，对比度可调　　内含复位电路　　提供各种控制命令,如：

清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能　　有80字节显示数据存储器DDRAM　　内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM　　8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM电压，对比度可调　　内含复位电路　　提供各种控制命令,如：

清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能　　有80字节显示数据存储器DDRAM　　内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM　　8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM

4.1.3ADC0804转换

ADC0804是一个8位CMOS型逐次比较式A/D转换器，具有三态锁存输出功能，最短转换时间为100us，

CS:

片选信号，低电平有效；

RD：

外部读取转换结果的控制信号，当RD为高电平时，DB0-DB7为高阻态；当RD为低电平时，数据才会通过DB0-DB7输出；

WR:

A/D转换器启动控制信号，当WR由高电平变为低电平时，转换器被清零，当WR由低电平变为高电平时，A/D转换正式开始；

CLKIN和CLKR:

时钟输入端，在ADC0804片内有时钟发生器，采用内部时钟时，在CLKIN

CLKR和地线之间连接RC电路即可，ADC0804的工作频率约为100-1460khz,若使RC

电路作为时钟，其振荡频率为1/（1.1RC）；

INTR：

中断请求输出信号，当A/D转换结束时，INTR引脚输出低电平，只有当数据被取走后（单片机发出读数据指令），此引脚才会变为高电平；

VIN+和VIN-：

差动模拟电压输入端，若输入为单端正电压，VIN-应接地，若差动输入，则输入信号直接加入VIN+和VIN-；

AGND.DGND:

模拟信号地与数字信号地，若系统对抗干扰要求严格，则这两条地线必须分接

地；

VREF/2：

参考电压值的一半，若在ADC0804组成的电路中需要的参考电压为5V，则此引脚可以悬空。

若电路中需要使用的参考电压小于5V，即参考电压值的一半小于2.5V，这时可将此引脚连接到需要的参考电压值（如4V）的1/2电压值上（如2V），在ADC0804芯片内部会自动判断参考电压的选择，当VREF/2引脚的电压值低于2.5V时，芯片会自动选择由VREF/2引脚电压放大2倍以后的电压值作为参考电压。

DB0-DB7：

8位数字输出端。

4.2系统工作原理论述

1.实验硬件设备：

LCD1602液晶显示器一块，ADC0804芯片一片，两个滑动变阻器，一个150pF电容，两个200欧姆的电阻，一个10K欧姆的电阻，STC89C51芯片，电源，地线，按键（复位电路和晶振电路另加），杜邦线诺干。

2.ADC0804在使用时，外围电压的连接比较简单，只需要对参考电压和时钟输入端进行设计即可。

通常情况下，时钟的输入可以选用RC谐振电路，ADC0804可以进行A/D转换的时钟频率为100—1460KHZ，典型值为640KHZ，这里选用R=10K欧姆.C=150PF的谐振电路，利用公式1/（1.1RC）计算后，此时的时钟频率约为606KHZ，与典型值十分接近。

3.模拟电压的计算：

这里选用的是8位A/D转换器，数值的变化范围是0—255（00H-FFH），模拟电压的输入范围是0-5V，每个数码的变化，对应的电压值的变化为0.0196V，所以要计算模拟电压值，就可以利用下面的公式进行计算：

V=D*0.0196

式中，V为计算出的模拟电压值，D为A/D转换器转换后的数字量。

4.克服浮点运算方法：

从上式不难看出，在计算过程，需要乘以一个0.0196，这是一个小数，在计算机中称为浮点数。

而对于8位单片机来说，不具有浮点运算能力，如果一定要计算浮点数，将占用单片机中大量的内存单元和CPU时间。

这里采用一种简单的方法：

就是将从A/D读取进来的数字量直接乘以196，即进行整数运算，运算结果是真正值的1000倍，这个整数运算的速度是非常快的，不会占用过多的CPU时间。

由于是两个8位的二进制数相乘，得到的结果不会超过16位二进制数。

5.电压值的显示：

最常用到的二进制转换成BCD码的方法是用除法。

先用得到的16位二进制数除以10000，得到的商就是模拟电压值的整数部分（模拟电压的输入为0-5V，所以整数部分只有1位），得到的余数是模拟电压值的小数部分；接下来用余数除以1000，商是十分位，余数作为被除数再除以100，商为百分位，余数再除以10，商为千分位。

这样就将16位的二进制数转换成了4位BCD码。

6.再将电压值转化为电阻值，并显示

7.电容的测量是利用555产生方波，采用8052内部定时器，计算得到的脉冲数，在利用公式即可求出电容值

5软件设计

5.1分析论证

此电容、电阻参数单片机测试系统的设计与实现，主要采用了1LCD显示屏，8052内部二进制8位定时器/计数器，ADC0804模数转换，NE555芯片，包含显示模块，产生脉冲模块和转换模块三大功效模块。

5.1.1显示模块

用LCD显示屏的显示功效来设计。

采用LCD1602来显示，1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。

每位之间有一个点距的间隔每行之间也有间隔起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以他不能显示图形　　（用自定义CGRAM，显示效果也不好）　　n1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。

　　n目前市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。

+5V电压，对比度可调　　内含复位电路　　提供各种控制命令,如：

清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能　　有80字节显示数据存储器DDRAM　　内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM　　8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM电压，对比度可调　　内含复位电路　　提供各种控制命令,如：

清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能　　有80字节显示数据存储器DDRAM　　内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM　　8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM

5.1.2产生脉冲模块

NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是