河北工程大学基于单片机微电压传感器信号测量仪课程设计Word下载.docx

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3电路仿真。

4SCH文件生成与打印输出。

5画出PCB版图；

搭建电路硬件，是此案其功能。

2.CDIO设计正文

2.设计方案

2.1模块设计

2..1.1设计详情

根据主要任务和技术要求，以及根据小组成员的讨论得到下面的模块设计图，如图2.1.1-1模块图

2.1.1-1模块图

⑴外围电路采集采用电桥来采集，如图2.1.1-2电桥电路

2.1.1-2电桥电路

⑵A/D转换我们采用AD620

⑶AT89C52为常用的单片机

⑷液晶显示我们选用1602

2.2单元电路介绍

2.2.1单片机简介

　　单片机是一种集成电路芯片。

它采用超大规模技术将具有数据处理能力的微处理器（CPU）、存储器（含程序存储器ROM和数据存储器RAM）、输入、输出接口电路（I/O接口）集成在同一块芯片上，构成一个即小巧又很完善的计算机硬件系统，在单片机程序的控制下能准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。

所以说，一片单片机芯片就具有了组成计算机的全部功能，从某种意义上来说，一块单片机就是一台微型计算机。

由此来看，单片机有着一般微处理器（CPU）芯片所不具备的功能，它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片机最大的特征。

单片机芯片在没有开发前，它只是具备功能极强的超大规模集成电路，如果对它进行应用开发，它便是一个小型的微型计算机控制系统，本设计用到的单片机引脚如下图2.2.1-1单片机各引脚图所示：

图2.2.1-1单片机各引脚图

下面对各个引脚进行简单的介绍：

VCC：

供电电压。

GND：

接地。

P0口：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：

P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：

P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：

P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

RST：

复位输入。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时当8051通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。

初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指钟写入07H，其它专用寄存器被清“0”。

RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程序。

然而，初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0-R7）的状态，

ALE/PROG：

当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。

在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。

然而要注意的是：

每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。

此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。

另外，该引脚被略微拉高。

如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

PSEN：

外部程序存储器的选通信号。

在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。

但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

EA/VPP：

当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。

注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；

当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。

在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

XTAL1：

反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：

来自反向振荡器的输出。

振荡器特性：

XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。

该反向放大器可以配置为片内振荡器。

石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。

如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。

有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。

芯片擦除：

整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms来完成。

在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。

此外，AT89S51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。

在闲置模式下，CPU停止工作。

但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。

在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。

2.2.2A/D转换器ADC0832简介

⑴功能特点

ADC0832是NS（NationalSemiconductor）公司生产的串行接口8位A/D转换器，通过三线接口与单片机连接，功耗低，性能价格比较高，适宜在袖珍式的智能仪器仪表中使用。

ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。

芯片具有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。

独立的芯片使能输入，使多器件连接和处理器控制变得更加方便。

通过DI数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。

其主要特点如下：

1）8位分辨率，逐次逼近型，基准电压为5V；

2）5V单电源供电；

3）输入模拟信号电压范围为0～5V；

4）输入和输出电平与TTL和CMOS兼容；

5）在250KHZ时钟频率时，转换时间为32us；

6）具有两个可供选择的模拟输入通道；

7）功耗低，15mW。

⑵外部引脚及其说明

ADC0832有DIP和SOIC两种封装，DIP封装的ADC0832引脚排列如图2.2.2-1ADC0832引脚图

所示。

图2.2.2-1ADC0832引脚图

各引脚说明如下：

1）CS——片选端，低电平有效。

2）CH0，CH1——两路模拟信号输入端。

3）DI——两路模拟输入选择输入端。

4）DO——模数转换结果串行输出端。

5）CLK——串行时钟输入端。

6）Vcc/REF——正电源端和基准电压输入端。

7）GND——电源地。

2.2.3液晶显示简介

液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。

液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。

1602LCD主要技术参数：

显示容量:

16×

2个字符芯片工作电压:

4.5—5.5V工作电流:

2.0mA（5.0V）模块最佳工作电压:

5.0V字符尺寸:

2.95×

4.35（W×

H）mm602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表2.2.3-1引脚接口说明表所示:

表1引脚接口说明表

编号

符号

引脚说明

1

VSS

电源地

9

D2

数据

2

VDD

电源正极

10

D3

3

VL

液晶显示偏压

11

D4

4

RS

数据、命令选择

12

D5

5

R/W

读、写选择

13

D6

6

E

使能信号

14

D7

7

D0

15

BLA

背光源正极

8

D1

16

BLK

背光源负极

第1脚：

VSS为地电源。

第2脚：

VDD接5V正电源。

第3脚：

VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。

第4脚：

RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。

第5脚：

R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。

当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。

第6脚：

E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。

第7～14脚：

D0～D7为8位双向数据线。

第15脚：

背光源正极。

第16脚：

背光源负极。

本设计中的液晶显示电路如下图2.2.3-1液晶显示电路所示。

图2.2.3-1液晶显示电路

2.2.4仪表放大器AD620简介

在一般讯号放大的应用中通常只要透过差动放大电路即可满足需求，然而基本的差动放大电路精密度较差，且差动放大电路变更放大增益时，必须满足两个电阻，影响整个讯号放大精确度的变因就更加复杂。

仪表放大电路则无上述的缺点AD620是一种低功耗的仪用放大器特别适合做小信号，AD620放大后的小信号失真度很小，可以把系统误差控制在系统设计要求的范围内

⑴AD620的基本特点

1）精确度高、使用简单、低噪声

2）高输入阻抗：

10GΩ||2pF

3）高共模具斥比高（CMR）：

100dB

4）低输入抵补电压（InputoffsetVoltage）：

50uV

5）低输入偏移电流（Inputbiascurrent）：

1.0nA

6）低功耗电流：

1.3mA

7）具有过电压保护功能.

AD620规格参数表如表2所示

表2AD620规格参数表

项目

规格特性

备注

增益范围

1-1000

只需要一个电阻即可设定

电压供应范围

-2.3V-18V

低耗电量

Maxsupplycurrent=1.3mA

可用电池驱动。

方便应用于可携带器材中

精确度高

低补偿电压：

VOFFSET（max）=50uV飘移电压：

0.6uV

应用场合

ECG量测与医疗器械。

压力量测、数据撷取系统

AD620内部结构框图如下图2.2.4-1AD420内部结构图所示

图2.2.4-1AD420内部结构图

图2.2.4-2AD620引脚示意图所示为AD620仪表放大器的外围引脚图。

其中1、8脚需跨接一电阻来调整放大倍率（作用同式

（1）中之RX），4、7脚需提供正负相等的工作电压，由2、3脚接输入的放大的电压即可从6脚输出放大后的电压值。

5脚则是参考基准，如果接地则第6脚的输为输为与地之间的相对电压。

AD620的放大增益关系所示，由此二式我们即可推算出各种增益所要使用的电阻值RG了。

图2.2.4-2AD620引脚示意图

引脚功能如下：

1和8、外接增益调节电阻；

2、反向输入端；

3、同向输入端；

4、负电源；

5、基准电压；

6、共地信号输出；

7、正电源；

本次设计中的放大电路的设计如下图2.2.4-3电桥电路和放大电路所示

图2.2.4-3电桥电路和放大电路

3.设计总结或结论

通过这次课程设计，数据集了相关资料，了解了题目设计原理及相关知识，熟悉所用开发软件和工具的使用方法，对指定题目进行电路图的设计，熟悉了AD620、ADC0832、电阻电桥以及1602的单片机控制显示。

另外这次课程设计的完成是通过小组团队合作的完成，让大家对团队合作、分工有了更好的认识，对以后大家的工作和学习都有相应的帮助。

我们在焊接电路板的时候遇到了问题，不过，通过对万能表的使用，逐步检测，我们成功找到问题所在，并且及时的处理了问题，提高我们的发现和解决问题的能力，也积累了我们关于电路方面的经验和巩固了知识。

4.参考文献

[1]周元一.电机与电气控制.机械工业出版社.2006.8

[2]曹克澄.单片机原理及应用.机械工业出版社.2005.

[3]靳达编著.单片机应用系统开发实例导航.北京:

人民邮电出版社,2003

[4]南建辉、熊鸣、王军茹.MCS-51单片机原理及应用实例.清华大学出版社,2004

[5]万福君.单片微机原理系统设计与开发应用.中国科学出版社,1995

[6]张友德、赵志英等.单片机原理应用与实验.上海复旦大学出版社,1992

课程设计

评语

成绩

指导教师

（签字）

年月日

注：

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