单片机课程设计-电阻量测量

农业装备工程学院课程设计说明书1电阻量测量摘要本设计基于单片机和AD转换器实现电阻的测量。采用ADC0808，实现由模拟电压转换到数字信号，通过单片机系统AT89C51处理后，由LCD显示器显示被测量电阻的阻值。测量范围为1Ω～5KΩ，精度大于98%。其中稳压电源采用的是三端集成稳压器7805构成的正5V直流电源，对单片机、A/D转换器、LCD显示器供电。本设计从硬件和软件两部分入手，其中硬件分为数据采集、模数转换、数据显示三个模块。数据采集通过我们对两方案的分析与对比，决定采用桥式法测量被测电阻电压，A/D转换器使用常见的仿真器件ADC0808，数据显示使用LCD1602。硬件设计完成后，用Keil编程，编写每个模块的程序。接着使用Proteus对设计的硬件进行仿真，记录数据并进行了分析，得出误差小，测量范围大的结论。最后使用AltiumDesigner绘制仿真电路的原理图和PCB板。关键词：AT89C51单片机，Proteus仿真，数据处理农业装备工程学院课程设计说明书1目录第一章绪论..............................................................................................1第二章总体设计......................................................................................2§2.1总体设计思路........................................................................................2第三章硬件设计......................................................................................5§3.1直流稳压电源电路的设计....................................................................5§3.2电压测量的设计....................................................................................5§3.3模数ADC转换的设计.........................................................................7§3.4液晶显示电路的设计...........................................................................7第四章软件设计....................................................................................11§4.1主程序工作流程图.............................................................................11§4.2程序设计.............................................................................................11第五章软件仿真....................................................................................12§5.1Protues仿真图.....................................................................................12§5.2AltiumDesigner原理图......................................................................14第六章设计结论....................................................................................16参考文献..................................................................................................17附录...........................................................................................................19农业装备工程学院课程设计说明书1第一章绪论随着现代科技的飞速发展，生产生活中人们对工具的要求越来越高。其中对我们日常所使用的电阻表的精度和性能也要求越来越高，并且电阻表完全可以通过现代科技来实现智能化，测量不同阻值的电阻。测量不同阻值的电阻时，可以更换档位。并且同时显示出阻值和量程。目前市面上测量电子元器件参数R的仪表种类较多，方法和优缺点也各有不同。一般的测量方法都存在计算复杂，不易实现自动测量而且很难实现智能化等缺点。将电阻参数转化为电压形式，并通过模数转换，这样处理一方面使测量精度提高了，另一方面也便于使仪表实现智能化，并能很好的实现各个要求。本设计从硬件和软件两部分入手，其中硬件分为数据采集、模数转换、数据显示三个模块。数据采集我们采用桥式法测量被测电阻电压，A/D转换器使用常见的仿真器件ADC0808，数据显示使用LCD1602。硬件设计完成后用Keil编程，具体程序在正文当中，最后对设计的电路进行仿真，记录显示数据和实际数据，并进行数据对比，得出结论。农业装备工程学院课程设计说明书2第二章总体设计§2.1总体设计思路本设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为电压测量（数据采集）、模数转换、阻值显示等子模块。电路结构可划分为：电压测量，电压转换电阻，阻值显示及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、显示等功能。从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：电压测量电路，电压转换电路，阻值显示电路、单片机及相关的控制软件组成。A/D转换器：ADC0809是很常用的一款8位的模数转换芯片。而ADC0808是0809的简化版，主要的不同点是0808的转换输出out0-7与常用的输出端高低位是相反的，即0809的最低位是out0，0808的最低位是out7.ADC0808在实际中不常用，实际中常用的是0809，而0808最常用的是在proteus仿真里面，因为0809是没有模型库，无法仿真的。ADC0808和ADC0809除精度略有差别外(前者精度为8位、后者精度为7位)，其余各方面完全相同。它们都是CMOS器件，不仅包括一个8位的逐次逼近型的ADC部分，而且还提供一个8通道的模拟多路开关和通道寻址逻辑，因而有理由把它作为简单的“数据采集系统”。利用它可直接输入8个单端的模拟信号分时进行A/D转换，在多点巡回检测和过程控制、运动控制中应用十分广泛。1)主要技术指标和特性（1）分辨率：8位。（2）总的不可调误差：ADC0808为±2LSB,ADC0809为±1LSB。（3）转换时间：取决于芯片时钟频率，如CLK=500kHz时，TCONV=128μs。（4）单一电源：+5V。（5）模拟输入电压范围：单极性0～5V；双极性±5V,±10V(需外加一定电农业装备工程学院课程设计说明书3路)。（6）具有可控三态输出缓存器。（7）启动转换控制为脉冲式(正脉冲)，上升沿使所有内部寄存器清零，下降沿使A/D转换开始工作。（8）使用时不需进行零点和满刻度调节。2)部分外部引脚介绍（1）IN0～IN7——8路模拟输入，通过3根地址译码线ADDA、ADDB、ADDC来选通一路。（2）D7～D0——A/D转换后的数据输出端，为三态可控输出，故可直接和微处理器数据线连接。8位排列顺序是D7为最高位，D0为最低位。（3）ADDA、ADDB、ADDC——模拟通道选择地址信号，ADDA为低位，ADDC为高位。（4）VR(+)、VR(-)——正、负参考电压输入端，用于提供片内DAC电阻网络的基准电压。在单极性输入时，VR(+)=5V，VR(-)=0V；双极性输入时，VR(+)、VR(-)分别接正、负极性的参考电压。显示器：选用LCD1602。工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形。特性：3.3V或5V工作电压，对比度可调；内含复位电路；农业装备工程学院课程设计说明书4提供各种控制命令,如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能；有80字节显示数据存储器DDRAM；内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM;8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM；微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧，常用在袖珍式仪表和低功耗应用系统中；操作控制。它们之间的构成框图如图2-1总体设计框图所示：图2-1总体设计框图处理器采用51系列单片机AT89C51。整个系统是在系统软件控制下工作的。当测量一个电阻时，经过电压采集，电压转换为电阻，电阻显示三个部分可以在LCD上显示该被测电阻的阻值。当被测电阻为100Ω范围以内时，通过开关选择测量量程，再次测量该电阻，以减小误差。电压测量测量精度选择电压转换电阻（ADC0808）AT89C51LCD显示农业装备工程学院课程设计说明书5第三章硬件设计§3.1直流稳压电源电路的设计对于一个完整的电子设计来讲，首要问题就是为整个系统提供电源供电模块，电源电路的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。电子设备除用电池供电外，还采用市电（交流电网）供电。通过变压、整流、滤波和稳压后，得到稳定的直流电。直流稳压电源是电子设备的重要组成部分！本项目直流稳压电源为+5V。如下图所示：直流稳压电源的制作一般有3种制作形式，分别是分立元件构成的稳压电源、线性集成稳压电源和开关稳压电源。下图稳压电源采用的是三端集成稳压器7805构成的正5V直流电源。图3-1三端固定式集成稳压电源电路图§3.2电压测量的设计电路的论证与对比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，其电路原理图及具体555单稳态触发器的构成及仿真如图3-2所示。农业装备工程学院课程设计说明书6图3-2方案一原理图用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关系是：Tx=R*Cx*ln3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。方案二用ADC0808电阻测量，以已知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ACD0808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。其原理图如图所示。图3-3方案二原理图方案的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。所以选用方案二作为实验方案。555单稳态电路译码-驱动-显示电路简易外围电路A/D转换电路