智能化儀器儀表課程設(shè)計簡介2012

1、計量測試工程學(xué)院2022-6-16 智能化儀器課程設(shè)計 智能計時溫濕度計 計量測試工程學(xué)院2022-6-16一、主要任務(wù)一、主要任務(wù)n1. 掌握掌握系統(tǒng)硬件原理系統(tǒng)硬件原理 CPU及其外圍電路: 89C51單片機及其各端口在電路中的作用； 日歷時鐘： DS12887工作原理； 溫度、濕度檢測電路：利用555和熱敏、濕敏探頭進行溫濕度 轉(zhuǎn)換原理；電阻與頻率信號的轉(zhuǎn)換原理； LED顯示電路：串口驅(qū)動共陽LED數(shù)碼管顯示器的原理； 按鍵。 計量測試工程學(xué)院2022-6-16一、主要任務(wù)一、主要任務(wù) 2 2 完成系統(tǒng)軟件編程完成系統(tǒng)軟件編程 顯示子程序：LED顯示編程； 按鍵子程序： 日歷時鐘IC的檢

2、測、設(shè)置與顯示：DS12887的操作， 顯示年、月、日、 時、分、秒和周； 采集子程序：溫度、濕度信號的采集、處理與顯示計量測試工程學(xué)院2022-6-16一、主要任務(wù)一、主要任務(wù)3 3 完成系統(tǒng)調(diào)試完成系統(tǒng)調(diào)試 硬件調(diào)試 軟件調(diào)試 掌握Medwin開發(fā)環(huán)境，能夠在該環(huán)境下編寫、 調(diào)試程序。 計量測試工程學(xué)院2022-6-16一、主要任務(wù)一、主要任務(wù)4 4 完成設(shè)計報告完成設(shè)計報告 設(shè)計的基本方案 硬件電路原理 軟件流程框圖 主要程序設(shè)計說明計量測試工程學(xué)院2022-6-16二、時間安排時間安排 5月21日5月25日（不含周六、日）采用授課與自行設(shè)計相結(jié)合的方式，掌握整個硬件電路原理的基本知識以

3、及軟件編程。 5月28日6月01日（不含周六、日）上機編程、調(diào)試 ，并完成設(shè)計總結(jié)報告。 6月07日 考核 測控093（上午）測控094（下午） 。計量測試工程學(xué)院2022-6-16三、上機安排與成績考核1、上機安排及分組情況 兩人一組：一套仿真器和一臺計算機， 測控3班 ：(15周1-5上午、16周1-3上午） 測控4班 ：(15周1-5下午、16周1-3下午） 地點：仰北5032、成績考核 五分制：平時成績（20）、作品成績（60）和設(shè)計報告成績(20%)綜合評定。 計量測試工程學(xué)院2022-6-16 智能化儀器課程設(shè)計 智能計時溫濕度計 硬件電路設(shè)計硬件電路設(shè)計計量測試工程學(xué)院2022-

4、6-16一、實時時鐘芯片DS12887n1、引腳計量測試工程學(xué)院2022-6-16一、實時時鐘芯片DS12887AD0AD7：地址數(shù)據(jù)分時復(fù)用線。MOT: 總線類型選擇。接高電平，選擇摩托羅拉時序，接低電平，選 擇英特爾時序； AS: 址選通信號：下降沿將地址鎖存在DS12887內(nèi)部以選通其內(nèi)部 RAM； R/W:讀寫控制信號，在英特爾時序下, R/W用做wr信號。 DS：數(shù)據(jù)選通信號。在英特爾時序下，DS用做讀RD信號。 /RESET:復(fù)位輸人；要求復(fù)位時間應(yīng)大于200ms。 /IRQ:中斷請求輸出信號。只要內(nèi)部所允許的中斷信號存在，它就保持在低電平上。 SQW：方波輸出信號。 計量測試工程

5、學(xué)院2022-6-162 、控制寄存器與內(nèi)部RAM一、實時時鐘芯片DS12887計量測試工程學(xué)院2022-6-16 3 、時間、日歷和報警數(shù)據(jù)位置分配 一、實時時鐘芯片DS12887計量測試工程學(xué)院2022-6-164 、 寄存器AUIPUIP：更新進行中狀態(tài)標志。為1時，表示更新即將開始，為0時，表 示更新至少在244s內(nèi)不會產(chǎn)生，即該位為0時，時鐘信息可讀。DV2DV2、DV1DV1、DVODVO：芯片內(nèi)部振蕩器控制位。當芯片解除復(fù)位狀態(tài)，并將 010寫入DV2、DV1、DVO后，下一次更新將在半秒后進行。RS3、RS2、RS1、RSO：周期中斷可編程方波輸出速率選擇位。 一、實時時鐘芯片

6、DS12887計量測試工程學(xué)院2022-6-165、 寄存器BSETSET位位：芯片工作控制位。該位為1時，芯片停止工作，此時可對芯片進行初始化；該位為0時，芯片處于工作狀態(tài)，每秒產(chǎn)生一個更新中斷。一、實時時鐘芯片DS12887計量測試工程學(xué)院2022-6-16PIE PIE 、AIEAIE、UIEUIE位位：這三位分別是周期中斷、報警中斷、更新中斷的允許控制位。當各位寫1時，將允許芯片發(fā)出相應(yīng)的中斷。SQWESQWE位位：方波輸出允許位。DMDM位位：時標寄存器用十進制BCD碼格式或用二進制碼格式的選擇位。DM為1時，表示二進制碼；DM為0時，表示十進制BCD碼。一、實時時鐘芯片DS1288

7、7計量測試工程學(xué)院2022-6-1624/1224/12位位：該位用來選擇是24小時進制還是12小時進制。24/12位為1時，表示24小時進制工作模式；DSE位位：夏令時選擇位。DSE位為1時，表示夏時制有效。一、實時時鐘芯片DS12887計量測試工程學(xué)院2022-6-166、 寄存器CIRQFIRQF位位：中斷申請標志位。其邏輯表達式為： IRQF=(PFPIE)+(AFAIE)+(UFUIE)。當IRQF位變?yōu)? 時，腳變低，從而引發(fā)中斷申請。PFPF、AFAF、UFUF位位：這三位分別是周期中斷、報警中斷、更新結(jié)束中斷 標志位。只要滿足中斷條件，相應(yīng)的中斷標志位將置1。 一、實時時鐘芯片

8、DS12887計量測試工程學(xué)院2022-6-16n7、 寄存器DVRT位位：內(nèi)部數(shù)據(jù)有效指示位。該位的讀出值應(yīng)為1；一旦讀出值為0，則指示內(nèi)部鋰電池電力不足，此時無法保證其內(nèi)部數(shù)據(jù)的正確性。讀該寄存器后，該位將自動置1。 一、實時時鐘芯片DS12887計量測試工程學(xué)院2022-6-167、 DS12887的初始化方法 應(yīng)禁止芯片內(nèi)部的更新周期操作，先將DS12887狀 態(tài)寄存器B中的SET位置“1”。 初始化00H09H時標參數(shù)寄存器和狀態(tài)寄存器A。 通過讀狀態(tài)寄存器C，清除寄存器C中的周期中斷標 志位PF、報警中斷標志位AF、更新周期結(jié)束中斷標 志位UF。 讀寄存器D中的VRT位，讀狀態(tài)寄存

9、器后，VRT位將 自動置“1”。 狀態(tài)寄存器B中的SET位清“0”芯片開始計時工作。 一、實時時鐘芯片DS12887計量測試工程學(xué)院2022-6-16n8、 與CPU的接口一、實時時鐘芯片DS12887計量測試工程學(xué)院2022-6-16 設(shè)計中應(yīng)用了8個LED共陽數(shù)碼管作為輸出結(jié)果的顯示，利用兩個擴展I/O口，控制段碼和位碼輸出，實現(xiàn)動態(tài)掃描顯示。二、顯示電路計量測試工程學(xué)院2022-6-161 與CPU接口TXDRXD74hc16489C51VCCP1.0P1.1P1.6P1.7二、顯示電路計量測試工程學(xué)院2022-6-162 串行口工作模式二、顯示電路計量測試工程學(xué)院2022-6-16 設(shè)

10、置了4個按鍵，用于時間顯示、日期顯示和測量值顯示的切換，時間和日期的設(shè)置以及儀表常數(shù)的設(shè)定等。 S1設(shè)置鍵，用于進入/退出日期設(shè)置、時間設(shè)置 或儀表常數(shù)等的設(shè)置狀態(tài)。S2右移鍵，用于右移選擇當前設(shè)置數(shù)據(jù)的位置 S3加1鍵，用于當前設(shè)置內(nèi)容加1。S4顯示切換鍵，用于切換當前顯示的內(nèi)容為測量 值或日期或時間。三、按鍵電路計量測試工程學(xué)院2022-6-16n1 與CPU接口TXDRXD74hc16489C51P1.6P1.7VCCK1K2INT1三、按鍵電路計量測試工程學(xué)院2022-6-16n2、按鍵電路原理LED顯示過程中，數(shù)碼管的位選信號選通后，判斷是否有鍵按下。兩種方式判斷： 外部中斷1，或

11、查詢方式 P3.3電平。三、按鍵電路計量測試工程學(xué)院2022-6-16n1 溫度檢測電路四、溫度采集電路計量測試工程學(xué)院2022-6-16n2 NE555電路內(nèi)部原理四、溫度采集電路計量測試工程學(xué)院2022-6-16四、溫度采集電路計量測試工程學(xué)院2022-6-16四、溫度采集電路計量測試工程學(xué)院2022-6-16圖中因此四、溫度采集電路計量測試工程學(xué)院2022-6-16原理圖中Ra=10k, Rb=2.5k , C=0.1u而10K熱敏電阻與溫度對應(yīng)表如下：T(0C) 0 10 20 25 30 40 50 60 R(k) 27.28 17.96 12.09 10 8.313 5.828 4

12、.161 3.021 四、溫度采集電路計量測試工程學(xué)院2022-6-16三、溫度采集電路計量測試工程學(xué)院2022-6-16五、通用智能儀表的硬件設(shè)計1、硬件組成框圖、硬件組成框圖 該系統(tǒng)的硬件電路主要包含了89C51單片機、ICL7135四位半A/D轉(zhuǎn)換器、DS12887實時時鐘芯片、8個共陰LED數(shù)碼管顯示器和按鍵等。其硬件組成框圖如圖11-6所示。計量測試工程學(xué)院2022-6-16五、通用智能儀表的硬件設(shè)計計量測試工程學(xué)院2022-6-162、ICL7135工作原理工作原理為了實現(xiàn)電壓測量功能，選用了A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135，該芯片集成了一個四位半的雙斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器，精度高、抗干擾

13、能力強，能滿足一般測量的精度要求。器件在雙極性輸入的情況下，測量速度可達每秒3次以上，在單極性輸入的情況下，測量速度可達每秒25次左右，適用于一般的直流信號和慢速變化信號的測量。根據(jù)ICL7135的積分特性及其與BUSY信號之間的時序關(guān)系，利用89C51單片機的計數(shù)器，通過對BUSY信號高電平期間的時鐘脈沖進行計數(shù)的方法實現(xiàn)電壓測量，以簡化電路連接。五、通用智能儀表的硬件設(shè)計計量測試工程學(xué)院2022-6-163、DS12887簡介在目前的大多數(shù)智能儀器設(shè)計中，往往需要記錄測量的日期和時間信息，以及自動完成設(shè)定時間的自動測量和控制等，這就要求在儀器中帶有實時時鐘。由于利用單片機直接編程實現(xiàn)實時時

14、鐘，編程復(fù)雜而且還要考慮后備電源供電等問題，因此，選用自帶后備電池的實時日歷時鐘芯片是一個較好的選擇。DS12887是一個常用且方便與CPU接口的實時時鐘芯片，應(yīng)用它，可以自動實現(xiàn)時間和日期的處理，單片機只要利用DS12887的秒更新，每秒讀一次時鐘數(shù)據(jù)即可。五、通用智能儀表的硬件設(shè)計計量測試工程學(xué)院2022-6-164、顯示電路設(shè)計中應(yīng)用了8個LED共陰數(shù)碼管作為輸出結(jié)果的顯示，利用兩個擴展I/O口，控制段碼和位碼輸出，實現(xiàn)靜態(tài)掃描顯示。五、通用智能儀表的硬件設(shè)計計量測試工程學(xué)院2022-6-16五、通用智能儀表的硬件設(shè)計計量測試工程學(xué)院2022-6-165、按鍵電路設(shè)置了4個按鍵，用于時間顯示、日期顯示和測量值顯示的切換，時間和日期的設(shè)置以及儀表常數(shù)的設(shè)定等。五、通用智能儀表的硬件設(shè)計計量測試工程學(xué)院2022-6-16五、通用智能儀表的硬件設(shè)計計量測試工程學(xué)院2022-6-166、功能擴展該儀器可以擴展用于測量多種不同的物理量，如溫度、壓力、稱重等?？梢岳冒存I設(shè)置被測物理量與輸出的被測電壓之間的函數(shù)關(guān)系，經(jīng)單片機運算處理后直接顯示被測量，進而擴展儀器的功能。五、通用智能儀表的硬件設(shè)計計量測試工程學(xué)院2022-6-167、硬件接口簡介8個LED數(shù)碼管顯示器采用動態(tài)掃描顯示方式，段碼和位碼分別由一個擴展的輸出口控制，其中段碼口