設(shè)計并實現(xiàn)對電阻器電阻值的測量

1、課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 工作單位： 題 目: 設(shè)計并實現(xiàn)對電阻器電阻值的測量 初始條件：（1）PROTUES、KEIL等軟件；（2）課程設(shè)計輔導(dǎo)書：單片微型計算機(jī)（3）先修課程：51單片機(jī)C語言教程、微機(jī)原理。要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）（1）設(shè)計原理或方法； （2）系統(tǒng)硬件線路設(shè)計圖；（3）程序框圖；（4）資源分配表；（5）總結(jié)與心得。時間安排：第19周指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日目錄摘要11基本設(shè)計原理22.硬件電路設(shè)計原理32.1復(fù)位電路32.2振蕩電路42.3分壓電路52

2、.4模數(shù)轉(zhuǎn)換電路52.5液晶顯示電路72.6 硬件系統(tǒng)設(shè)計圖83系統(tǒng)程序框圖84性能分析105資源分配表116總結(jié)體會127參考文獻(xiàn)13附錄一：系統(tǒng)源程序14附錄二：系統(tǒng)總體電路設(shè)計圖18武漢理工大學(xué)單片微型計算機(jī)課程設(shè)計說明書摘要單片微型計算機(jī)簡稱單片機(jī)，又稱為微型控制器，是微型計算機(jī)的一個重要分支。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路和制造工藝的進(jìn)一步提高，單片機(jī)以其高可靠性、高性價比、低電壓、低功耗等一系列優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、智能化儀器表等領(lǐng)域。單片機(jī)最小系統(tǒng)，無論對單片機(jī)初學(xué)人員還是開發(fā)人員都具有十分重要的意義，可以利用最小系統(tǒng)進(jìn)行編程實現(xiàn)工業(yè)控制。單片機(jī)最

3、小系統(tǒng)電路板在單片機(jī)開發(fā)市場和大學(xué)生電子設(shè)計方面十分流行。本次課程設(shè)計包括STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)包括復(fù)位和時鐘電路及供電系統(tǒng)、液晶顯示模塊，電組分壓模塊以及ADC0804單路模數(shù)轉(zhuǎn)換器。通過固定電阻與待測電測進(jìn)行分壓，通過ADC0804模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送到P2，最后通過LCD1602顯示電路顯示出電阻值，具有精度較高，電路簡單等優(yōu)點。  關(guān)鍵字：單片機(jī)  最小系統(tǒng)   LCD1602  ADC0804 PROTUES KEIL1基本設(shè)計原理單片機(jī)最小系統(tǒng),或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的元件

4、組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)。對51系列單片機(jī)來說，最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括：單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路、按鍵輸入、顯示輸出等。單片機(jī)接口電路主要用來連接計算機(jī)和其它外部設(shè)備。 本次設(shè)計主要完成的擴(kuò)展電路包括LCD1602顯示電路、電阻分壓電路，ADC0804轉(zhuǎn)換電路。其原理框圖如下圖1所示 STC89C51 電阻分壓電路LCD1602顯示電路ADC0804轉(zhuǎn)換電路 圖1：電路總體框圖本設(shè)計中選用的微處理芯片是STC89C51，它是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU&

5、#160;和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C51為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，2個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外 STC89X51 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作

6、。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運作頻率35MHz。整個電路的設(shè)計是通過一個固定電阻與待測電阻進(jìn)行分壓，通過ADC0804將分壓的電壓量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送給單片機(jī)，單片機(jī)將數(shù)字量進(jìn)行運算處理，得出待測電阻的阻值，然后單片機(jī)將阻值送到液晶1602上，通過液晶屏進(jìn)行阻值示數(shù)顯示，從而達(dá)到了測量電阻的目的。2.硬件電路設(shè)計原理硬件電路主要由復(fù)位電路，振蕩電路，分壓電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與液晶顯示電路組成。2.1復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位電路分為上電自動復(fù)位和按鍵復(fù)位。按鍵復(fù)位就是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個開關(guān)，當(dāng)開關(guān)按下時電容被放電、RST也被拉到高

7、電平，而且由于電容的充電，會保持一段時間的高電平來使單片機(jī)復(fù)位。電路圖如圖2.1。圖2.1 復(fù)位電路2.2振蕩電路單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振作用非常大，全稱叫晶體振蕩器，它結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時鐘頻率越高，那么單片機(jī)運行速度就越快，單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時鐘頻率。   在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達(dá)百萬分之五十。高級的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器（VCO）。晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精

8、確的單頻振蕩。 單片機(jī)晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。 晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時鐘信號，可以用與同一個晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供。 STC89C51使用11.0592MHz的晶體振蕩器作為振蕩源，由于單片機(jī)內(nèi)部帶有振蕩電路，所以外部只要連接一個晶振和兩個電容即可，電容容量一般在15pF至50pF之間。其電路原理圖如2.2所示。圖2.2 振蕩電路2.3分壓電路要求用單片機(jī)測待測電阻

9、，但是單片機(jī)無法直接測量電阻的阻值，通過分壓電路，將待測電阻的阻值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)值得電壓，通過測量電壓值得大小，間接測量出待測電阻的大小。由圖2.3所示，待測電阻與一個固定阻值為500進(jìn)行分壓，然后將待測電阻的電壓值送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0804上。圖2.3 分壓電路2.4模數(shù)轉(zhuǎn)換電路通過分壓電路將電阻值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓值，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將電壓值這種模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送到單片機(jī)，這里使用的是ADC08004.ADC0804是屬于連續(xù)漸進(jìn)式（Successive Approximation Method）的A/D轉(zhuǎn)換器，這類型的A/D轉(zhuǎn)換器除了轉(zhuǎn)換速度快（幾十至幾百us）、分辨率

10、高外，還有價錢便宜的優(yōu)點，普遍被應(yīng)用于微電腦的接口設(shè)計上。該芯片工作電壓： 5V，即VCC= 5V。模擬輸入電壓范圍：0 5V，即0Vin 5V。分辨率：8位，即分辨率為1/2=1/256，轉(zhuǎn)換值介于0255之間。轉(zhuǎn)換時間：100us（fCK=640KHz時）。轉(zhuǎn)換誤差：±1LSB。參考電壓：2.5V，即Vref=2.5V。圖2.4.1 adc0804引腳圖本次實驗用的固定電阻阻值是500，adc0804轉(zhuǎn)換位數(shù)是8位，即0255，參考電壓VREF/2為2.5V.則 其中2500/2559.8039，其電路圖如圖2.4.2所示。圖2.4.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2.5液晶顯示電路本實驗用：L

11、CD1602來代替數(shù)碼管進(jìn)行電阻阻值顯示。1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，它具有低功耗，控制簡單，成本較低等優(yōu)點。單片機(jī)將從ADC0804傳送過來的數(shù)字量送到液晶1602顯示出來，從而達(dá)到對電阻阻值的顯示。液晶顯示電路如圖2.5所示圖2.5液晶顯示電路2.6 硬件系統(tǒng)設(shè)計圖整個硬件電路的設(shè)計圖見后面附錄所示。3系統(tǒng)程序框圖系統(tǒng)程序框圖如圖3.1所示程序執(zhí)行時，先進(jìn)行復(fù)位初始化，對液晶1602進(jìn)行初始化操作，之后進(jìn)入循環(huán)查詢顯示。A

12、DC0804對電阻分壓的電壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將電壓值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。接著對液晶顯示屏進(jìn)行操作。確定液晶顯示的位置，單片機(jī)將ADC0804轉(zhuǎn)換的數(shù)字量換算成電阻值送到LCD1602顯示，從而完成了對待測電阻的阻值測量，仿真誤差為0.0005。開始系統(tǒng)初始化LCD1602初始化While(1)?01ADC0804模數(shù)轉(zhuǎn)換單片機(jī)內(nèi)部換算確定在液晶顯示位置液晶顯示結(jié)束圖3.1主程序框圖4性能分析本設(shè)計通過PROTUES進(jìn)行仿真，整個系統(tǒng)設(shè)計圖見附錄。設(shè)計要求可以測出待測電阻阻值范圍是12000，誤差小于0.02。本設(shè)計滿足待測電阻阻值測量范圍，測量電阻阻值范圍是12000，有前述公式,其中2500/255

13、9.8039，誤差<0.005，滿足設(shè)計要求。仿真的電阻阻值與實際電阻測量阻值如表格4.1所示實際電阻（）仿真測量（300）硬件測量（300）0001.500109.8102019.6019.604039.2139.206058.8158.818078.4278.4010098.0398.00200196.06196.06400401.93402.03800803.86803.661000999.921001.0215001499.881499.8020001999.991999.83表格4.1 性能測試表格5資源分配表單片機(jī)的資源分配表如表格5.1所示單片機(jī)資源資源分配P0.0P0.7

14、LCD的D0D7P1.0P1.7ADC0804的P1.0P1.7P2.1ADC0804的CSP2.2ADC0804的INTRP2.3LCD的EP2.4LCD的RWP2.5LCD的RSP3.6LCD的WRP3.7LCD的RD表5.1資源分配表6總結(jié)體會本次課程設(shè)計結(jié)合本學(xué)期所學(xué)習(xí)的單片機(jī)的基礎(chǔ)知識，將硬件和軟件的知識全都聯(lián)系起來，硬件方面有電路的連接和芯片的選取，軟件方面有程序的設(shè)計和編寫，這也為以后進(jìn)一步學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)打好了基礎(chǔ)。以前對單片機(jī)更多的只是一些感性的理論上的認(rèn)識自己真正動手的時候才真正理解到其中的精華所在。本次設(shè)計讓我更好的了解如何靈活應(yīng)用單片機(jī)的I/O口。其中最重要的是分析問題解

15、決問題的能力。在我看來寫程序并不難，重要的是把程序優(yōu)化，無論是在節(jié)省硬件資源，還是提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度來看，都需要下一些功夫把它做到最好。這些天來，令我印象最深刻的是編寫程序與焊接電路。編寫程序是一個枯燥卻很有樂趣的一件事。在編寫的過程中，雖然會遇到一個又一個問題，要不厭其煩的進(jìn)行修改調(diào)試，雖然很辛苦，但是看到自己把一個又一個程序問題解決，有一種從心底發(fā)出的自豪感與成就感。它不但提高了自身對軟件的認(rèn)識與應(yīng)用，也極大的鍛煉了自己的毅力與耐力，艱苦而難忘。而焊接電路也是一項慢工出細(xì)活的工作，以前對使用電烙鐵的各項注意還是不熟悉，操作起來不是很得心應(yīng)手，有點笨手笨腳的感覺，不過還是順利的將電路焊接完成，

16、雖然不是很完美，卻給自己一個警醒，提醒自己今后要加強這方面的動手能力。 與此同時，這次課設(shè)進(jìn)一步加強了自己查找資料的自學(xué)能力。每天都遨游在各種專業(yè)書籍和文獻(xiàn)之中，不斷學(xué)習(xí)，不斷提煉。特別是對專業(yè)軟件的學(xué)習(xí)和使用同時也大大加強了我們編程的能力。后期在程序調(diào)試方面，不斷地對代碼進(jìn)行調(diào)試，不斷地查閱書籍察看哪里理解錯誤了，現(xiàn)在想起來還有些意猶未盡，有種淡淡的甘甜。  當(dāng)然，最終實物實現(xiàn)了所要求的功能，可是還是有很多地方需要改進(jìn)，例如程序的書寫規(guī)范，不過總的來說這次單片機(jī)實習(xí)還是讓我學(xué)到非常多的東西，也增加了我的動手機(jī)會7參考文獻(xiàn)1 謝自美. 電子線路設(shè)計

17、83;實驗·測試(第三版).武漢：華中科技大學(xué)出版社 2 李群芳. 單片微型計算機(jī)與接口技術(shù)（第3版）.電子工業(yè)出版社，2008 3 劉教瑜. 單片機(jī)原理及應(yīng)用.武漢理工大學(xué)出版社，2011 4 張東亮. 單片機(jī)原理與應(yīng)用.人民郵電出版社，2009 5 郭天祥. 51單片機(jī)C語言教程.電子工業(yè)出版社附錄一：系統(tǒng)源程序*#include <reg52.h>#include <intrins.h>#include <math.h>#d

18、efine uchar unsigned charsbit en = P23; /ding yi I/O kousbit rw = P24;sbit rs = P25;sbit cs = P21;sbit intr = P22;sbit wr = P36;sbit rd = P37;uchar table12="0123456789." /int shuzhi8; /ding yi yi ge shu zu*延時函數(shù)*void delayms(uchar n)/yan shi han shuuchar i,j; for(i = 0;i < n;i+)for(j = 0

19、;j < 110;j+);*ADC轉(zhuǎn)換函數(shù)*void adctrans() /ADC zhuan huan han shuuchar advalue;long int value;double resistor,a;cs = 0;/kai shi zhuan huanwr = 1;_nop_();wr = 0;_nop_();wr = 1;/while (intr!=0);delayms(1); /du qu zhuan huan hou de zhiP1 = 0xff;rd = 1;_nop_();rd = 0;_nop_();advalue = P1;/P1 kou de zhi s

20、ong dao advaulerd = 1;a = (double)advalue;resistor = a * 9.8039;/shu zhi bian huanresistor *=100;value =(long int) resistor;/fen li wei shushuzhi0 = (value % 1000000)/100000;shuzhi1 = (value % 100000 )/ 10000;shuzhi2 = (value % 10000)/ 1000;shuzhi3 = (value %1000)/100;shuzhi4 = 10;shuzhi5 = (value %100)/10;shuzhi6 = value %10;shuzhi7 = 11;*液晶寫指令函