单片机课程设计电阻测量完整版Word文档下载推荐.docx

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教研室主任：

摘要

本设计电阻测量是利用A/D转换原理，将被测模拟量转换成数字量,并用数字方式显示测量结果的电子测量仪表。

通常测量电阻都采用大规模的A/D转换集成电路，测量精度高，读数方便，在体积、重量、耗电、稳定性与可靠性等方面性能指标均明显优于指针式万用表。

其中，A/D转换器将输入的模拟量转换成数字量，逻辑控制电路产生控制信号，按规定的时序将A/D转换器中各组模拟开关接通或断开，保证A/D转换正常进行。

A/D转换结果通过计数译码电路变换成BCD码，最后驱动显示器显示相应的数值。

本系统以单片机AT89C52为系统的控制核心,结合A/D转换芯片ADC0809设计一个电阻测量表，能够测量一定数值之间的电阻值，通过四位数码显示。

具有读数据准确，测量方便的特点。

关键词：

单片机（AT89C52）；

电压；

A/D转换；

ADC0809

设计要求

电阻测量（需要简单的外围检测电路，将电阻转换为电压）

测量100,1k,4.7k,10k,20k的电阻阻值，由数码管显示。

测试：

误差10%。

1、方案论证与对比

1.1方案一

利用单稳或电容充放电规律等，可以把被测电阻量的大小转换成脉冲的宽窄，即脉冲的宽度Tx与Rx成正比。

只要把此脉冲和频率固定不变的方波（以下称为时钟脉冲）相与，便可以得到计数脉冲，将它送给数字显示器。

如果时钟脉冲的频率等参数合适，便可实现测量电阻。

计数控制电路输出的脉冲宽度Tx应与Rx成正比，其电路原理图与具体555单稳态触发器的构成与仿真如图1所示。

用555构成的单稳态电路在正常工作条件下输出脉冲的宽度Tx与Rx的函数关系是：

所产生的时间误差可能达到百分之十五，再加上其他原因产生的误差，测量是的时间延迟太大。

图1方案一原理图

1.2方案二

用ADC0809电阻测量，以一个1K的电阻作为基准电阻。

和被测电阻进行分压，分压比例得出电阻比例。

=

用ACD0809测量电阻时间误差为%10以下，分辨率高，输出能与TTL电平兼容。

其原理图如图2所示。

图2方案二原理图

1.3方案对比与比较

由于课程设计的要求是电阻测量需要简单的外围检测电路，将电阻转换为电压，测量100,1k,4.7k,10k,20k的电阻阻值，由数码管显示。

通过比较以上两个方案，可知方案二相对来说比较适合。

所以选用方案二作为实验方案。

2、系统硬件电路的设计

2.1振荡电路模块

振荡电路通过这两个引脚外并接石英晶体振荡器和两只电容（电容和一般取33pF），这样就构成一个稳定的自激振荡器。

为单片机提供时钟信号。

如图3所示。

图3.振荡电路

2.2A/D转换电路模块

ADC0809是采用逐次逼近式原理的A/D转换器。

ADC0809的工作过程是：

首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。

此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。

START上升沿将逐次逼近寄存器复位。

下降沿启动A／D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。

直到A／D转换完成，EOC变为高电平，指示A／D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。

当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上，9电路图如图4所示。

图4A/D转换电路原理图

2.2.1主要性能

1分辨率为8位二进制数。

2模拟输入电压范围0V—5V，对应A/D转换值为00H—FFH。

3每路A/D转换完成时间为100µ

s。

4允许输入4路模拟电压，通过具有锁存功能的4路模拟开关，可以分时进行4路A/D转换。

5工作频率为500kHz,输出与TTL电平兼容。

2.2.2ADC0809芯片的组成原理

具体设计要求如图5所示，它是由地址锁存器、4路模拟开关、8位逐次A/D转换器和三态锁存输出缓冲器构成。

由3位地址输入线ADDRA、ADDRB、ADDRC决定4路模拟输入中的1路进8位A/D转换器，A/D转换值进入三态锁存输出缓冲器暂存，在CPU发来输出允许控制信号OE后，三态门打开，经DB7—DB0进入CPU总线，完成一次A/D转换全过程。

图5　A/D转换电路原路图

2.2.3ADC0809引脚功能

ADC0809采用28引脚的封装，双列直插式。

A/D转换由集成电路ADC0809完成。

ADC0809具有8路模拟输入端口，地址线（23—25脚—即C,B,A,）可决定对哪一路模拟输入作A/D转换。

22脚为地址锁存控制（ALE），当输入为高电平时，对地址信号进行锁存。

6脚为测试控制（START），当输入一个2us宽高电平脉冲时，就开始A/D转换。

7脚为A/D转换结束标志（EOC），当A/D转换结束时，7脚输出高电平。

9脚为A/D转换数据输出允许控制（OE），当OE脚为高电平时，A/D转换数据从该端口输出。

10脚为ADC0809的时钟输入端（CLOCK），利用单片机30脚的六分频晶振频率再通过14024二分频得到1MHz时钟。

单片机的P1、P3.0—P3.3端口作为四位LED数码管显示控制。

P3.5端口用作单路显示/循环显示转换按钮，P3.6端口用作单路显示时选择通道。

P0端口作A/D转换数据读入用，P2端口用作ADC0809的A/D转换控制。

2.3主控芯片AT89C52模块

AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS—51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。

AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口。

3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。

其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。

如图6所示为AT89C52管脚图。

图6AT89C52管脚图

2.3.1主要功能特性

·

与MCS—51产品指令和引脚完全兼容

8k字节可重擦写Flash闪速存储器

1000次擦写周期

全静态操作：

0Hz—24MHz

三级加密程序存储器

32个可编程I/O口线

低功耗空闲和掉电模式

3个16位定时/计数器

可编程串行UART通道

2.3.2主要引脚功能

VCC:

电源

GND:

地

P0口：

P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。

P1口：

P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）。

P2口：

P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR）时，P2口送出高八位地址。

在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。

在使用8位地址（如MOVX@RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。

在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。

P1口和P2口的第二功能如下表1所示。

表1P0和P1口的第二功能

引脚号

功能特性

P1.0

T2（定时/计数器2外部计数脉冲输入），时钟输出

P1.1

T2EX（定时/计数2捕获/重载触发和方向控制）

P3口：

P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3口输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

P3口亦作为AT89C52特殊功能（第二功能）使用，在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。

具体功能如表2所示：

表2P3口的第二功能

端口引脚

第二功能

P3.0

RXD（串行输入口）

P3.1

TXD（串行输出口）

P3.2

外中断0

P3.3

外中断1

P3.4

T0（定时/计数器0）

P3.5

T1（定时/计数器1）

P3.6

外部数据存储器写选通

P3.7

外部数据存储器读选通

RST:

复位输入。

晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。

看门狗计时完成后，RST脚输出96个晶振周期的高电平。

特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能无效。

DISRTO默认状态下，复位高电平有效。

ALE/PROG：

地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。

在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。

在一般情况下，ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。

然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。

如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。

这一位置“1”，ALE仅在执行MOVX或MOVC指令时有效。

否则，ALE将被微弱拉高。

这个ALE使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。

PSEN:

外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。

当AT89C52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。

EA/VPP:

访问外部程序存储器控制信号。

为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。

为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。

在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。

XTAL1:

振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。

XTAL2:

振荡器反相放大器的输出端。

2.4显示控制电路的设计与原理

显示子程序采用动态扫描法实现4位数码管的数值显示。

测量所得的A/D转换数据放70H—77H内存单元中，测量数据在显示时须经过转换成为十进制BCD码放在78H—7BH单元中，其中7B存放通道标志数。

寄存器R3用作8路循环控制，R0用作显示数据地址指针。

本系统显示部分采用4位数码管动态扫描显示。

动态扫描显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一。

其接口电路是把所有显示器的8个笔划段a-h同名端连在一起，而每一个显示器的公共极COM是各自独立地受I/O线控制。

CPU向字段输出口送出字形码时，所有显示器接收到相同的字形码，但究竟是那个显示器亮，则取决于COM端，而这一端是由I/O控制的，所以我们就可以自行决定何时显示哪一位了。

而所谓动态扫描就是指我们采用分时的方法，轮流控制各个显示器的COM端，使各个数码管轮流点亮。

本系统采用4位共阴极数码管，COM端接接