课程设计电阻测量带程序版

1、百度文库-让每个人平等地提升自我湖南科技大学课程设计报告课程名称:单片机原理及应用课程设计设计题目：电阻测量院系：通信与控制工程系专 业：通信工程班级：学生姓名:学 号:0840921808409224/起止日期:2010年12月20日 2010年12月31日指导教师：教研室主任：指导教师评语：/指导教师签名：年月 日绩评定成项目权重成绩1、设计过程中出勤、学习态度等方面2、课程设计质量与答辩3、设计报告书写及图纸规范程度总成绩教研室审核意见：教研室主任签字：年月日教学系审核意见：主任签字：年月日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

2、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、稳定性及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 BC则，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AD809 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

3、压；A/D转换；ADC0809目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 设计要求01、方案论证与对比 7/I、0方案一02、系统硬件电路的设计 1振荡电路模块 1 HYPERLINK l bookmark15 o Current Document A/D转换电路模块2主要性能 2ADC0809E片的组成原理 3ADC0800I 脚功能 3 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document /主控芯片 AT89C52模块4主要功能特性 4主要引脚功能 5 HYPERLINK l bookm

4、ark19 o Current Document 显示控制电路的设计及原理 73、程序设计8初始化程序8 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 主程序9 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 5、元件清单 9 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 6、总结与思考及致谢 10 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 参考文献 11 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 附

5、二：程序14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,10k,20k 的电阻阻值，由数码管显示。测试：误差10%1、方案论证与对比万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 路原理图及具体555单稳态触发器的构成及仿真如图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

6、数关系是：TX R CX In 3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。R1 = V1R2 V2用ACD0809y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,10k,20k 的电阻阻值，由数码管显示。测试：误差 10%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

7、方案二作为实验方案。2、系统硬件电路的设计振荡电路模块 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A/D转换电路模块AD809是采用逐次逼近式原理的 A/D转换器。AD0809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。STARTt升沿将逐次逼近寄存 器复位。下降沿启动A/D转换，之后EOC俞出信号变低，指示转换正在进行。直到 A/ D转换完成，EO3为高电平，指示A/ D转换结束，结果数据已存入锁存器，这

8、 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。*TDADD A ADDE ADDC ALECLKSTAKTU6匚JumperADCO8O9 CCNP2U1 0LN025,Mmper0-123 4567 NNNNNNNNI- I I I I I I I加23P27 3VCCEOCOEDODID2D3D4D5D6D9VKEF+VREF-VCCu T7 F34S P23r DOTTd2 国D3 出口 4D521 D7图4 A/D转换电路原理图主要性能 TOC o 1-5 h z 1分辨率为8位二进制数。/2模拟输入电压范围0尸5

9、V,对应A/D转换值为004FFH3每路A/D转换完成时间为100仙So/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。ADC0809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DB7DB0进入CPU总 线，完成一次/A/D转换全过程。、W

10、4Jumper*umperIH127IN928 iiiTT 2 3 4 5CLK, VCCSTAETEOCIHO OEINI INS 呻IN4IN5 INS IN7ADDAADDSADDC ALEVBIF+函 DVMF-D0DlD2D3D4D5DD7VCCii T7 P349 PW3TTdT TTD2 3 D3 13 P4 I53H 2iFDS 21 D7ADCOWCCN图5 A/D转换电路原路图ADC0809引脚功能ADC0809采用28弓I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脚一即C,B,A,）可决定对哪

11、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、一端口作为四位LED数码管显示控制。端口用作单路显示/循环显示转换按钮，端口用作单路显示时选择 通道。P0端口作A/

12、D转换数据读入用，P2端口用作ADC0809的A/D转换控制。主控芯片AT89C52模块AT89C52是一个低电压，高性能 CMO8位单片机，片内含 8k bytes的可反复 擦写的Flash只读程序存储器和 256 bytes的随机存取数据存储器（RAM ,器件 采用ATME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。ATB9G52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

13、工串行通信口，2个读写口线，AT89G52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。TP10 1Pl nrr。40n 1 1 rr，-LJ J JL 上DO1P1 1VPC n/A DO PO.i/ADl WPiiJ JrP12 3pl Ti3831PL3 4pi q37D2P14 5FD.jjraom3603口 1玄 丈fr 1 .4P1_5J1OSIP0.4/AD4JJ4口 1 m rOirin nJr 1色 *Pl.S/TIISOT11 T K L

14、kFL7 5Hunpri wr蜃 离33RES EHl&CTP0.7/AD7ZEAvrr32u?EtXElOirS-O/RXD31rxTxm30AleP3212m ，F L -A.U。口BP3.2ANTOmxirwP3313P3.3ANTP3 4H7OP3 S/TT ps.erwR P3 -7/KDP3414rr rn. 1 二P2.6JA14PW5JJU 菖 P2.4/A32P 2.3/A112?g 1526425短4P37L724So一 4 1L 0t- -1- jl 1 -JP2,2/A10上11 li ii I 3XT AL】 GMDF2.1/A9F2.OTA82021paoVCCST

15、C89C52图6 AT89C52管脚图主要功能特性与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：0 Hz 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 TOC o 1-5 h z 3个16位定时/计数器可编程串行 UART!道主要引脚功能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

16、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 ）0止匕外，和分别作定时器/计数器2的外部计数输入（T2）和时器/计数器2 的触发输入（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。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 ）。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 DPTRf,sP2 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

17、1。在使用8位地址（如MOVXR）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1 P0和P1 口的第二功能引脚号功能特性T2（定时/计数器2外部计数脉冲输入），时钟输出 T2EX （定时/计数2捕获/重载触发和方向控制）P3 口: P3 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。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 TOC

18、o 1-5 h z （IIL ）0 P3 亦作为AT89C52特殊功能（第二功能）使用，在flash编程和校验时， 臼口也接收一些控制信号。具体功能如表 2所示：表2 P3 口的第二功能、端口引脚第二功能RXD（串行输入口）TXD用行输出口） 外中断0 外中断1T0（定时/计数器0）T1 （定时/计数器1） 外部数据存储器写选通 外部数据存储器读选通RST复位输入。晶振工作时，RSTW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可以使此功能无效。DISRTOg认状态下，复位高电平有效。ALE/PRO

19、G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MOVXK MOV筠令时有效。否则，ALE将被微弱拉高。这个ALE使能标志位（地 址为8EH的SFR勺第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

20、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等不被激活。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。显示控制电路的设计及原理/ 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

21、过转换成为十进制、BCDK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。CPUt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,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CO嗣，

22、使各个数码管轮流点亮。本系统采用4位共阴 极数码管，COM接接P20- P23端，8个笔划段a-h分别按顺序接P07-P00,轮流 给P20-P23 口低电平，使各个数码管轮流点亮。/在轮流点亮扫描过程中，每位显示器的点亮时间是极为短暂的（约1m9,但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位显示器并非同时点 亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。显示控制电路由图7的8255芯片和图8的数码管显示电路两部分组成PA3 IPA.3PA4PA2PA5PALPA.6PAOiPA7/RD/WR心RESETGKDDOAlDLAOD2PC 7D3PCS

23、D4PCSD5PC 4D6PCOD7PCIVCCPC 2PB7PC 3PBSPEOPBSPEIPB4PB2PBS40 PA 4PA2 239PA 5PAI 338 PA 5PAO 457P 也 7P37 536P36ACS 635 JtESET334 DOAl S完 DIAO P32 D2PC71O31 gPCS 1130 D4PC51229PC41338 DEPCD 142r75VCCpens26:PCN1535 PB7PC31724 PE5PBO1S23 PE5PB1 1922 PB4PB22021 PE3 3253图78255芯片图8数码管显示电路3、程序设计初始化程序void Init

24、()(ST = 0;OE = 0;a8255_CON=0 x81;PB=0 xff;PA=0 xff;/主程序void main()(uchar I=0,J=0;uint RRR=0;Init();while (1)(Get_Resistance();If(RRR=0)RRR=R_T11 差 W=R1 R2 | 100%加表 3 所示。一R02.误差分析AD的分辨率只有八位，分辨率小，所以测量小电阻的时候误差小，随着测量电阻的 变大误差变大。表3误差分析电阻理想阻值R(K)万用表测量值R0(K)模拟测量值R1(K)误差w1%/% /%5、元件清单元件名称类型或量程数量9芯片AT89C521片芯

25、片82551片芯片ADC08091片杜邦线2根万用表/1个电阻1K、各一个电源线 /供电电源线1根数码管HS310361K2个6、总结与思考及致谢这次单片机课程设计意义非同一般，把我从单深入的理论编程到硬件软件综 合实现一个使用的电路。通过这学期的单片机的学习，知道了单片机在实际应用中占 据很重要的作用，也了解单片机本身的功能，用编程控制；也了解了单片机的一些扩 展功能。通过这次设计，我更深入地了解到单片机的使用原理和功能。为期两周的设计中，我看到很多同学都很努力，很认真，我也不敢懈怠。虽说两 周的时间有点仓促，但老师和同学们夜以继日在解决问题， 我做电阻测量的设计中也 遇到些许问题，但通过他

26、人的指点，并查阅很多有价值的书籍，我从中认识了不少。 也增强了自己发现问题解决问题的能力。 还有在编程的时候要仔细，要实现一个完整 的功能就要考虑全面，在测试程序的时候要善于发现错误，而且可能是一些小问题， 比如说把立即数和地址混用，这是很常见的。两周的设计完满结束了，经过自己的努力和同学的帮忙终于有了成果， 特别离不 开指导老师方智文的悉心教导，我受益匪浅，相信他的工作作风和知识筑成都是我们 学习榜样，给我很大的启迪。感谢这些老师不畏辛劳，热心精心的指导。在这里向他 们说声谢谢，你们辛苦了。10参考文献1张鑫.单片微机原理与应用.M北京.电子工业出版社.20082楼然苗.李光飞.单片机课程设

27、计指导.M北京.航空航天大学出版社. 20073长洪润.刘秀英.单片机应用设计200例（上、下）.M北京.航空航 大大学出版社.20064张毅刚.新编MCS51单片机应用设计（第3版）.M哈尔滨工业大学 出版社.20085马静.单片机原理与应用.M实践教学指导书中国计量出版社.20031112附一：原理图Q TlTi6 ff日为aziE艮;在：aasaaBBB能相非量弱弱8 isrm*M&IaTlm- rrLI.即一 Llg 0=K【R 工昌;r 口d SI 同 m chz 00132 hRK- llaMHsaek.卜UM-SILrs s .81TI 百昆至srwdmkfs益n32rw三2a二2 kre c am=la苗 hjlm13K ISJH2.aTM =ME2 INEK i*E m这门用 * s: mK 1日8SO. S2J3 zm/rm .ow WWW KTOOi srnvn黄 zrnw 1OVT 黄 WW.黄 u目出 nvnt mix GMT Ed ,s.s MEIK . UUPT 工 EmTK oxur商 olrw*自 K 以WK Homs*E fid I国 贤思i/rid ZKTdEI-LR二IgIsRT*&IsnLwn13附二：程序#