設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)對(duì)電阻器電阻值的測(cè)量

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 工作單位： 題 目: 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)對(duì)電阻器電阻值的測(cè)量 初始條件：（1）PROTUES、KEIL等軟件；（2）課程設(shè)計(jì)輔導(dǎo)書：?jiǎn)纹⑿陀?jì)算機(jī)（3）先修課程：51單片機(jī)C語(yǔ)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(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書撰寫等具體要求）（1）設(shè)計(jì)原理或方法； （2）系統(tǒng)硬件線路設(shè)計(jì)圖；（3）程序框圖；（4）資源分配表；（5）總結(jié)與心得。時(shí)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(jì)原理22.硬件電路設(shè)計(jì)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(jì)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(huì)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(jì)圖18武漢理工大學(xué)單片微型計(jì)算機(jī)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書摘要單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，又稱為微型控制器，是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)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(jià)比、低電壓、低功耗等一系列優(yōu)點(diǎn)，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(wú)論對(duì)單片機(jī)初學(xué)人員還是開(kāi)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(shí)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(kāi)發(fā)市場(chǎng)和大學(xué)生電子設(shè)計(jì)方面十分流行。本次課程設(shè)計(jì)包括STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)包括復(fù)位和時(shí)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(guò)固定電阻與待測(cè)電測(cè)進(jìn)行分壓，通過(guò)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(guò)LCD1602顯示電路顯示出電阻值，具有精度較高，電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。  關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)  最小系統(tǒng)   LCD1602  ADC0804 PROTUES KEIL1基本設(shè)計(jì)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(duì)51系列單片機(jī)來(lái)說(shuō)，最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括：?jiǎn)纹瑱C(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(lái)連接計(jì)算機(jī)和其它外部設(shè)備。 本次設(shè)計(jì)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(jì)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(chǔ)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(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，2個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)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(shí)器/計(jì)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(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35MHz。整個(gè)電路的設(shè)計(jì)是通過(guò)一個(gè)固定電阻與待測(cè)電阻進(jìn)行分壓，通過(guò)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(yùn)算處理，得出待測(cè)電阻的阻值，然后單片機(jī)將阻值送到液晶1602上，通過(guò)液晶屏進(jìn)行阻值示數(shù)顯示，從而達(dá)到了測(cè)量電阻的目的。2.硬件電路設(shè)計(jì)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(dòng)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(gè)開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)按下時(shí)電容被放電、RST也被拉到高

7、電平，而且由于電容的充電，會(huì)保持一段時(shí)間的高電平來(lái)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(shí)鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率越高，那么單片機(jī)運(yùn)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(shí)鐘頻率。   在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對(duì)精度可達(dá)百萬(wàn)分之五十。高級(jí)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(shí)鐘信號(hào)。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)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(guò)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(shí)鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)，可以用與同一個(gè)晶振相連的不同鎖相環(huán)來(lái)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(gè)晶振和兩個(gè)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(cè)待測(cè)電阻

9、，但是單片機(jī)無(wú)法直接測(cè)量電阻的阻值，通過(guò)分壓電路，將待測(cè)電阻的阻值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)值得電壓，通過(guò)測(cè)量電壓值得大小，間接測(cè)量出待測(cè)電阻的大小。由圖2.3所示，待測(cè)電阻與一個(gè)固定阻值為500進(jìn)行分壓，然后將待測(cè)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(guò)分壓電路將電阻值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓值，通過(guò)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(jià)錢便宜的優(yōu)點(diǎn)，普遍被應(yīng)用于微電腦的接口設(shè)計(jì)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(shí)間：100us（fCK=640KHz時(shí)）。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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)用：L

11、CD1602來(lái)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(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，它具有低功耗，控制簡(jiǎn)單，成本較低等優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)將從ADC0804傳送過(guò)來(lái)的數(shù)字量送到液晶1602顯示出來(lái)，從而達(dá)到對(duì)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(jì)圖整個(gè)硬件電路的設(shè)計(jì)圖見(jiàn)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(shí)，先進(jìn)行復(fù)位初始化，對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)待測(cè)電阻的阻值測(cè)量，仿真誤差為0.0005。開(kāi)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(jì)通過(guò)PROTUES進(jìn)行仿真，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖見(jiàn)附錄。設(shè)計(jì)要求可以測(cè)出待測(cè)電阻阻值范圍是12000，誤差小于0.02。本設(shè)計(jì)滿足待測(cè)電阻阻值測(cè)量范圍，測(cè)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(jì)要求。仿真的電阻阻值與實(shí)際電阻測(cè)量阻值如表格4.1所示實(shí)際電阻（）仿真測(cè)量（300）硬件測(cè)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(cè)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(huì)本次課程設(shè)計(jì)結(jié)合本學(xué)期所學(xué)習(xí)的單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)，將硬件和軟件的知識(shí)全都聯(lián)系起來(lái)，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(jì)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(duì)單片機(jī)更多的只是一些感性的理論上的認(rèn)識(shí)自己真正動(dòng)手的時(shí)候才真正理解到其中的精華所在。本次設(shè)計(jì)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(wèn)題解

15、決問(wèn)題的能力。在我看來(lái)寫程序并不難，重要的是把程序優(yōu)化，無(wú)論是在節(jié)省硬件資源，還是提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度來(lái)看，都需要下一些功夫把它做到最好。這些天來(lái)，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(gè)枯燥卻很有樂(lè)趣的一件事。在編寫的過(guò)程中，雖然會(huì)遇到一個(gè)又一個(gè)問(wèn)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(gè)又一個(gè)程序問(wèn)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(duì)軟件的認(rèn)識(shí)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(xiàng)慢工出細(xì)活的工作，以前對(duì)使用電烙鐵的各項(xiàng)注意還是不熟悉，操作起來(lái)不是很得心應(yīng)手，有點(diǎn)笨手笨腳的感覺(jué)，不過(guò)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(gè)警醒，提醒自己今后要加強(qiáng)這方面的動(dòng)手能力。 與此同時(shí)，這次課設(shè)進(jìn)一步加強(qiáng)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(duì)專業(yè)軟件的學(xué)習(xí)和使用同時(shí)也大大加強(qiáng)了我們編程的能力。后期在程序調(diào)試方面，不斷地對(duì)代碼進(jìn)行調(diào)試，不斷地查閱書籍察看哪里理解錯(cuò)誤了，現(xiàn)在想起來(lái)還有些意猶未盡，有種淡淡的甘甜。  當(dāng)然，最終實(shí)物實(shí)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(guò)總的來(lái)說(shuō)這次單片機(jī)實(shí)習(xí)還是讓我學(xué)到非常多的東西，也增加了我的動(dòng)手機(jī)會(huì)7參考文獻(xiàn)1 謝自美. 電子線路設(shè)計(jì)

17、83;實(shí)驗(yàn)·測(cè)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(jì)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(yǔ)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(shí)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