8路电压巡检

1基于单片机的八路巡检系统设计专业：学号：学生姓名：指导教师：摘要随着技术的发展，单片机的应用越来越普遍。在各种电子产品上都可以发现它的身影。它使产品更加人性化，更易于操作。这次的工程实训，作品是八路电压巡检时钟系统。随着电子科学技术的发展，电子测量成为广大电子工作者必须掌握的手段，对测量的精度和功能的要求也越来越高，而电压的测量甚为突出，因为电压的测量最为普遍。本设计在参阅了大量前人设计的数字电压表的基础上，利用单片机技术结合A/D转换芯片构建了一个八路电压巡检系统。然后详细的介绍了八路电压巡检系统的设计流程，以及硬件系统和软件系统的设计，并给出了硬件电路的原理图。本产品可以循环的在LCD1602上面显示八个电路的电压。并且由于电阻分压，可以测量0~50V范围。本文首先简要介绍了设计普通系统的功能与技术指标，再深入的探讨以AT89S52为主控芯片的具体电路。而且本产品还可以显示年、月、日、时、分、秒、星期，实现可调，可走的时钟电路。此板即可作为单片机学习者的开发板使用。2目录第一章系统设计的概述..............................................错误!未定义书签。1.1系统的功能和技术指标......................................31.2系统特点..................................................3第二章设计方案的选择和确定........................................42.1液晶1602.................................................42.2时钟DS1302...............................................52.3ADC0809..................................................92.4CD4017...................................................10第三章系统的硬件设计...................................................123.1概述.....................................................123.2原理图...................................................3.3PCB图...................................................第四章系统的软件设计....................................................错误!未定义书签。4.1源程序.....................................................131602......................................................131302......................................................140809......................................................20第五章系统测试与分析.......................................................255.1显示现象...................................................255.2测试和分析..................................................26第六章心得体会..........................................................273第一章、系统设计的概述1.1系统的功能和技术指标接受任务↓明确任务，归并要求↓选机，划分软硬件↓↓↓调试↓排除故障，修改程序↓固化程序，应用系统独立运行↓完成1.2系统特点要考虑系统的可靠性、功能、成本、体积、功耗等等方面。总体设计，由于单片机有一下特点：（1）片内存储容量越来越大。（2）抗干扰性好，可靠性高。软件设计硬件设计4（3）芯片引线齐全，容易扩展。（4）运行速度高，控制功能强。（5）单片机内部的数据信息保存时间很长，有的芯片可以达到100年以上。即51性价比高，方便实惠，所以本次工程训练选用AT89S52型单片机。第二章、设计方案的选择与确定总体设计在应用系统进行总体设计时，可根据应用系统提出的各项技术性能指标，拟定出性能几个比最高的方案。首先，应该依据任务的繁杂程度和技术指标要求选择机型，目前，常用的单片机有MCS—51系列、AVR单片机、DSP等。选定机型后，再选择系统中药用到的其他元器件，如A/D、D/A转换器、I/O口、定时器/计数器、串行口等。在总体方案设计过程中，必须对软件和硬件综合考虑、原则上，能够由软件来完成的任务，尽可能用软件来实现以降低硬件成本，简化硬件结构；同时，还要求大致规定各接口电路的地址、软件的结构和功能、上下位机的同信协议、程序的驻留区域及工作缓冲区等。总体设计方案一旦确定。系统的大致规模及软件的基本框架就确定了。本次工程训练为单片机的八路电压巡检系统设计一.功能电压测量：能够实时显示当前电压值并且可以显示通道。时钟：年、月、日、星期、分、秒，并且可以设置。二.总体方案设计基于单片机的八路电压巡检系统的电路设计具备A/D转换和时钟的功能，由单片机、时钟、AD0809、键盘、显示电路、电源电路、下载接口等组成。且看下面的方框图：液晶LCD16025→←→←→←→三.下面将逐个介绍各个芯片的特点：2.1液晶LCD16021602采用标准的16脚接口，其中:第1脚：VSS为地电源第2脚：VDD接5V正电源第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，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：RW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RW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RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW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15～16脚：空脚(如右图)它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低电平）指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置指令2：光标复位，光标返回到地址00H指令3：光标和显示模式设置I/D：光标移动方向，高电AT89S52ADC0809DS1302时钟键盘输入复位电路下载接口电源电路6平右移，低电平左移S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效指令4：显示开关控制。D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁指令5：光标或显示移位S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标指令6：功能设置命令DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示F:低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符指令7：字符发生器RAM地址设置指令8：DDRAM地址设置指令9：读忙信号和光标地址BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。指令10：写数据指令11：读数据2.2时钟DS1302DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片,内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM,通过简单的串行接口与单片机进行通信实时时钟/日历电路.提供秒分时日日期.月年的信息,每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟操作可通过AM/PM指示决定采用24或12小时格式.DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信,仅需用到三个口线:1RES复位,2I/O数据线,3SCLK串行时钟.时钟/RAM的读/写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信.DS1302工作时功耗很低,保持数据和时钟信息时功率小于1mW.DS1302是由DS1202改进而来,增加了以下的特性.双电源管脚用于主电源和备份电源供应Vcc1,为可编程涓流充电电源附加七个字节存储器.它广泛应用于电话传真便携式仪器以及电池供电的仪器仪表等产品领域.下面将主要的性能指标作一综合:1实时时钟具有能计算2100年之前的秒分时日日期星期月年的能力还有闰年调整的能力;2318位暂存数据存储RAM;3串行I/O口方式使得管脚数量最少;4宽范围工作电压2.05.5V;5工作电流2.0V时,小于300nA;6读/写时钟或RAM数据时有两种传送方式单字节传送和多字节传送字符组方式;78脚DIP封装或可选的8脚SOIC封装根据表面装配;8简单3线接口;79与TTL兼容Vcc=5V;10可选工业级温度范围-40+85;11与DS1202兼容;12在DS1202基础上增加的特性;对Vcc1有可选的涓流充电能力;双电源管用于主电源和备份电源供应;备份电源管脚可由电池或大容量电容输入;附加的7字节暂存存储器;1）DS1302的基本组成和工作原理（DS1302的引脚功能排列及描述如右图所示）DS1302引脚图管脚描述X1X232.768KHz晶振管脚GND地RST复位脚I/O数据输入/输出引脚SCLK串行时钟Vcc1,Vcc2电源供电管脚DS1302串行时钟芯片8脚DIPDS1302S串行时钟芯片8脚SOIC200milDS1302Z串行时钟芯片8脚SOIC150mil下图是DS1302的原理图，其中有一个晶振，其大小为32.768KHzSCLK,RST,I/O都要接10Kω的上拉电阻。82）.DS1302内部寄存器CH:时钟停止位存器2的第7位12/24小时标志CH=0振荡器工作允许bit7=1,12小时模式CH=1振荡器停止bit7=0,24小时模式WP:写保护位寄存器2的第5位:AM/PM定义WP=0寄存器数据能够写入AP=1下午模式WP=1寄存器数据不能写入AP=0上午模式TCS:涓流充电选择DS:二极管选择位TCS=1010使能涓流充电DS=01选择一个二极管TCS=其它禁止涓流充电DS=10选择两个二极管DS=00或11,即使TCS=1010,充电功能也被禁止时钟：92.3ADC0809ADC0809是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模—数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。1）．主要特性1）8路输入通道，8位A／D转换器，即分辨率为8位。2）具有转换起停控制端。3）转换时间为100μs(时钟为640kHz时)，130μs（时钟为500kHz时）4）单个＋5V电源供电5）模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准。6）工作温度范围为-40～＋85摄氏度7）低功耗，约15mW。2）．内部结构ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A／D转换器，内部结构如图13．22所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近3）．外部特性（引脚功能）10ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图13．23所示。下面说明各引脚功能。IN0～IN7：8路模拟量输入端。2-1～2-8：8位数字量输出