畢業(yè)設(shè)計論文單片機式數(shù)字式萬用表_第1頁
畢業(yè)設(shè)計論文單片機式數(shù)字式萬用表_第2頁
畢業(yè)設(shè)計論文單片機式數(shù)字式萬用表_第3頁
畢業(yè)設(shè)計論文單片機式數(shù)字式萬用表_第4頁
畢業(yè)設(shè)計論文單片機式數(shù)字式萬用表_第5頁
已閱讀5頁,還剩40頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)

文檔簡介

1、封面目錄1.前言················································

2、3;·11.1信號測量與分析的意義······························11.2萬用表簡介···············

3、;·························11.2.1指針式萬用表·······················

4、;············11.2.2數(shù)字式萬用表···································21.3本

5、論文所做的工作···································32.系統(tǒng)設(shè)計············

6、3;·································52.1數(shù)字式萬用表的設(shè)計構(gòu)思··············&

7、#183;···············52.1.1設(shè)計原理································

8、83;····52.1.2設(shè)計要求·····································52.1.3設(shè)計思路·····&

9、#183;·································52.2數(shù)字式萬用表的結(jié)構(gòu)設(shè)計·············

10、3;················62.3單片機及顯示電路·······························

11、3;····72.3.1 stc89c52單片機簡介····························72.3.2數(shù)碼管顯示器的結(jié)構(gòu)及其工作原理···········

12、;·······82.3.3 74hc573鎖存器··································102.3.4 顯示電路設(shè)計···

13、3;·······························112.4 a/d轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計················

14、·················152.5直流電壓測量電路·······························

15、;····172.5.1直流電壓測量原理·······························172.5.2直流電壓測量電路設(shè)計·········

16、83;·····················182.6直流電流測量電路··························&#

17、183;······192.6.1集成運算放大器op07···························192.6.2直流電流測量原理···········

18、;··················202.6.3直流電流測量電路設(shè)計·························212.7電阻測量電路··&

19、#183;·································212.8單片機程序設(shè)計··············&

20、#183;···················222.8.1 keil c51開發(fā)系統(tǒng)···························

21、;·232.8.2程序主要結(jié)構(gòu)································233電路的搭建及調(diào)試·············

22、;························273.1電路的搭建························&

23、#183;·············273.2電路的調(diào)試··································

24、83;···283.3測試結(jié)果分析······································30總結(jié)······

25、···········································37致謝······&#

26、183;··········································39參考文獻······&#

27、183;········································41附 錄········

28、83;····································1 前 言1.1信號測量與分析的意義測量是人們認識客觀事物,并用數(shù)量概念描述客觀事物,進而達到掌握事物本質(zhì)和揭示自然規(guī)律的一種手段。在自然界中對任何被研究的客觀事

29、物,若要進行定量的評價,均必須通過測量來實現(xiàn)。著名俄國科學(xué)家門捷列夫說過:“沒有測量,就沒有科學(xué)”,英國科學(xué)家?guī)炜艘舱J為:“測量是技術(shù)生命的神經(jīng)系統(tǒng)”,這足以說明了測量對發(fā)展現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所起到的作用是非常重要的。所謂測量,就是被測量和同類標準量進行比較的一個實驗過程,而這個參考量可以是直接的,也可以是間接的。列如,天平秤重量,電位差計測電壓等都屬于直接測量,而電流表測電流,壓力表測壓力則屬于間接測量。 在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)計中,萬用表是一種最常見的工具。萬用表是采用電路實現(xiàn)對電壓,電阻,電流的測量以及顯示的測量裝置,廣泛用于電子產(chǎn)品設(shè)計生產(chǎn)過程中,已成為一種不可少的工具。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展,萬用

30、表的數(shù)字化給人們生產(chǎn)學(xué)習(xí)帶來了極大的便利,首先,由于采用集成式數(shù)字芯片,使得數(shù)字萬用表的精度大為提高;其次,數(shù)字化顯示可以給人更直觀的信息,縮短了生產(chǎn)時間,提高了生產(chǎn)效率。因此,研究數(shù)字式萬用表擴大其應(yīng)用,有著非?,F(xiàn)實的意義。1.2萬用表簡介萬用表是電子測試領(lǐng)域最基本的工具,也是一種使用廣泛的測試儀器。萬用表又叫多用表、三用表(a,v,也即電流,電壓,電阻三用)、復(fù)用表、萬能表,萬用表分為指針式萬用表和數(shù)字萬用表,一般萬用表可測量直流電流、直流電壓、交流電壓、電阻等量,有的還可以測交流電流、電容量、電感量,溫度及半導(dǎo)體的一些參數(shù)。 1.2.1指針式萬用表指針式萬用表的特點:一般指針表可支持最高

31、測量2500v交直流電壓,比數(shù)字式萬用表的量程要高很多。指針表有一個很大優(yōu)點,就是沒有電池照樣可以使用(但電阻檔無法使用,因為指針表內(nèi)部的電池主要就是給電阻檔來使用的),指針式表在精度上不如數(shù)字表高,而且讀取數(shù)據(jù)繁瑣,誤差較大。指針式萬用表的構(gòu)成分為三部分:(1)表頭指針式萬用表的表頭是一只高靈敏度的磁電式直流電流表,萬用表的主要性能指標基本上取決于表頭的性能。表頭的靈敏度是指表頭指針滿刻度偏轉(zhuǎn)時流過表頭的直流電流值,這個值越小,表頭的靈敏度愈高。測電壓時的內(nèi)阻越大,其性能就越好。(2)測量線路測量線路是用來把各種被測量轉(zhuǎn)換到適合表頭測量的微小直流電流的電路,它由電阻、半導(dǎo)體元件及電池組成。

32、它能將各種不同的被測量(如電流、電壓、電阻等)、不同的量程,經(jīng)過一系列的處理(如整流、分流、分壓等)統(tǒng)一變成一定量限的微小直流電流信號送入表頭進行測量。(3)轉(zhuǎn)換開關(guān) 轉(zhuǎn)換開關(guān)的作用是用來選擇各種不同的測量線路,以滿足不同種類和不同量程的測量要求。轉(zhuǎn)換開關(guān)一般有多個,分別標有不同的檔位和量程。1.2.2數(shù)字式萬用表數(shù)字式萬用表的特點:數(shù)字式萬用表顯示直觀,測量速度比指針表快,誤差也比指針表小,保護電路設(shè)計也比指針表要更好,但無法測量快速變化的信號,工作時必須要使用電池。數(shù)字式萬用表的構(gòu)成也分為三部分:(1)表頭數(shù)字式萬用表的表頭與指針式萬用表的表頭不同,數(shù)字式萬用表的表頭由a/d轉(zhuǎn)換器,譯碼設(shè)

33、備,以及顯示器組成,其性能指標主要取決于a/d轉(zhuǎn)換器的位數(shù),a/d轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越高,測量的精度就越高。(2)測量線路數(shù)字式萬用表的測量線路與指針式萬用表的測量電路功能相同,都是用來將被測量轉(zhuǎn)換為符合測量原件條件的測量量,它也由電阻、半導(dǎo)體元件及電池組成。 數(shù)字式與指針式唯一的不同是數(shù)字式萬用表表頭輸入要求是電壓信號,而指針式萬用表的表頭要求的是電流信號。(3)轉(zhuǎn)換開關(guān)數(shù)字式萬用表與指針式萬用表的轉(zhuǎn)換開關(guān)結(jié)構(gòu)功能是一樣的。1.3本論文所做的工作本文設(shè)計了一個含有分段測量電路,ad轉(zhuǎn)換,單片機運算并控制鎖存顯示的數(shù)字測量系統(tǒng),最后搭接電路并實現(xiàn)了對電壓、電流、電阻的測量及顯示。本設(shè)計所做的工作主要

34、包括以下幾個方面:(1)查閱相關(guān)資料,學(xué)習(xí)并分析萬用表設(shè)計方法及原理,并復(fù)習(xí)“protel” 軟件的使用及pcb版圖的設(shè)計方法,組建系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。 (2)根據(jù)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計框圖,按各部分電路的功能設(shè)計電路。(3)根據(jù)所設(shè)計的電路,購買元器件。(4)按照硬件電路設(shè)計框圖依次搭建電路并逐個進行調(diào)試。(5)依次分析處理實驗過程中所遇到的問題。 (6)繪制系統(tǒng)電路原理圖和pcb版圖2 系統(tǒng)設(shè)計2.1數(shù)字式萬用表的設(shè)計構(gòu)思2.1.1設(shè)計原理數(shù)字萬用表測量方式簡單方便,測量結(jié)果直觀,受到了廣泛的歡迎。本設(shè)計是一種基于單片機為基礎(chǔ)的簡易數(shù)字測量儀的設(shè)計。其硬件電路設(shè)計由4個部分組成: a/d轉(zhuǎn)換電路、s

35、tc89c52單片機、led顯示系統(tǒng)以及測量輸入電路。a/d轉(zhuǎn)換主要由芯片adc0804來完成,它負責(zé)把采集到的模擬量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量在傳送到數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)處理則由芯片stc89c52來完成,其負責(zé)把adc0804傳送來的數(shù)字量經(jīng)過一定的數(shù)據(jù)處理,產(chǎn)生相應(yīng)的顯示碼送到顯示模塊進行顯示;此外,它還控制著adc0804芯片工作。測量輸入電路由基本電子元件構(gòu)成,可以將不符合測量標準的信號轉(zhuǎn)換為符合測量條件的電壓信號。測量時,被測量經(jīng)過測量電路,被轉(zhuǎn)換為0-5v的電壓信號,然后送入逐次漸進型a/d轉(zhuǎn)換器adc0804,經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)字信號,再由51單片機進行譯碼計算,并控制數(shù)碼管

36、顯示器顯示譯碼結(jié)果,測量者可以直接從數(shù)碼管顯示器上讀取測量值。2.1.2設(shè)計要求(1)以mcs-51系列單片機為核心器件(2)采用多路模擬量輸入 (3)電壓顯示用六位led數(shù)碼管顯示,至少能夠顯示一位小數(shù)。 (4)盡量使用較少的元器件。(5)數(shù)字電壓表可以測量0-5v、0-10v、0-25v三路直流電壓,(6)數(shù)字電流表可以測量0-2.55ma、0-10ma兩路直流電流,(7)電阻測量表可以測量10-100k電阻2.1.3設(shè)計思路(1)根據(jù)設(shè)計要求,選擇stc89c52rs單片機為核心控制器件;(2)a/d轉(zhuǎn)換器采用adc0804,與單片機的接口為p1口和p3.6、p3.7口;(3)顯示采用六

37、位并聯(lián)的led數(shù)碼管;(4)led數(shù)碼的段碼輸入,由并行端口p0產(chǎn)生;位碼輸入,由p2口的p2.5、 p2.6 、p2.7產(chǎn)生;(5)電壓測量電路由分壓電阻實現(xiàn)分級;(6)電流測量電路先由分流電阻分流,再由運算放大器轉(zhuǎn)換為0-5v電壓信號;(7)電阻測量電路由電流測量電路改裝而成;2.2數(shù)字式萬用表的結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)字式萬用表進行測量時要根據(jù)不同的測量量來選擇不同的測量電路,并進行量程分級,因而在設(shè)計時,需要單獨設(shè)計每個測量電路,然后再根據(jù)不同量程進行分級。由于測量時輸入的信號類型不同,a/d轉(zhuǎn)換器要求的必須是0-5v電壓,因而測量電路的構(gòu)成也是完全不同的。每個單獨的測量電路分別接入a/d轉(zhuǎn)換器,a

38、/d轉(zhuǎn)換器輸出端接入單片機i/o接口,由單片機控制顯示部分。其主體設(shè)計如圖2-1:圖2-1 數(shù)字式萬用表的結(jié)構(gòu)框圖信號處理過程:被測量量連接到測量電路,經(jīng)過測量電路轉(zhuǎn)換為05v的電壓信號,再送入a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,最后由單片機進行運算并控制數(shù)碼管顯示器顯示出十進制數(shù)據(jù)。2.3單片機及顯示電路隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展,單片機技術(shù)的出現(xiàn)給現(xiàn)代工業(yè)測控領(lǐng)域帶來了一次新的技術(shù)革命。目前,單片機以其高可靠性、高性能價格比,在工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、智能化儀器儀表、辦公自動化等諸多領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用,并已走入家庭,洗衣機、空調(diào)等,到處都可見到單片機的蹤影。在單片機家族的眾多成員中,mcs51

39、系列單片機以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)及高可靠性和高性能價格比而成為國內(nèi)單片機應(yīng)用領(lǐng)域中的主流。、在本設(shè)計中將采用stc89c52rs單片機,2.3.1stc89c52單片機簡介stc89c52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 和在系統(tǒng)可編程flash,使得stc89c52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案。 它具有以下標準功能: 8k字節(jié)flash,512字節(jié)ram, 32 位i/o 接口,看門狗定時器,內(nèi)置4kb eeprom,max810復(fù)位電路,三個16 位 定時器/計數(shù)器,一個6向量

40、2級中斷結(jié)構(gòu),全雙工串行口。圖2-2 stc89c52rs引腳圖stc89c52rs各引腳功能:vcc(40引腳):電源電壓 vss(20引腳):接地p0端口(p0.0p0.7,3932引腳):p0口是一個漏極開路的8位雙向i/o口。作為輸出端口,每個引腳能驅(qū)動8個ttl負載,對端口p0寫入“1”時,可以作為高阻抗輸入。p1端口(p1.0p1.7,18引腳):p1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口。在對flash rom編程和程序校驗時,p1接收低8位地址。此外,p1.0和p1.1還可以作為定時器/計數(shù)器2的外部技術(shù)輸入(p1.0/t2)和定時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入(p1.1/t2ex)

41、,具體參見表2-1:表2-1引腳號功能特性p1.0t2(定時器/計數(shù)器2外部計數(shù)輸入),時鐘輸出p1.1t2ex(定時器/計數(shù)器2捕獲/重裝觸發(fā)和方向控制)p2端口(p2.0p2.7,2128引腳):p2口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o端口。 在對flash rom編程和程序校驗期間,p2也接收高位地址和一些控制信號。p3端口(p3.0p3.7,1017引腳):p3是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o端口。在對flash rom編程或程序校驗時,p3還接收一些控制信號。p3口除作為一般i/o口外,還有其他一些復(fù)用功能,見表2-2: 表2-2引腳號復(fù)用功能p3.0rxd(串行輸入

42、口)p3.1txd(串行輸出口)p3.2(外部中斷0)p3.3(外部中斷1)p3.4t0(定時器0的外部輸入)p3.5t1(定時器1的外部輸入)p3.6(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)p3.7(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)2.3.2數(shù)碼管顯示器的結(jié)構(gòu)及其工作原理(1)數(shù)碼管結(jié)構(gòu)數(shù)碼管的外形結(jié)構(gòu)如圖2-3所示圖2-3 數(shù)碼管顯示器原理圖(2) led數(shù)碼管分類按其內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為共陰型和共陽型;導(dǎo)通時正向壓降一般為1.52v,額定電流為10ma,最大電流為40ma。 (3)數(shù)碼管工作原理共陽極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陽極(二極管正端)連接在一起。通常,公共陽極接高電平(一般接電源),其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。

43、當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為低電平時,則該端所連接的字段導(dǎo)通并點亮。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時,要求段驅(qū)動電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流,還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。共陰極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陰極(二極管負端)連接在一起。通常,公共陰極接低電平(一般接地),其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為高電平時,則該端所連接的字段導(dǎo)通并點亮,根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。數(shù)碼管顯示數(shù)字見圖2-4圖2-4 數(shù)碼管顯示數(shù)字對照圖2.3.3 74hc573鎖存器74hc573鎖存器是一種對脈沖電平敏感的存儲單元電路,它們可以在特定輸

44、入脈沖電平作用下改變狀態(tài)。鎖存,就是把信號暫存以維持某種電平狀態(tài)。鎖存器的最主要作用是緩存,其次完成高速的控制其與慢速的外設(shè)的不同步問題,再其次是解決驅(qū)動的問題,最后是解決一個 i/o 口既能輸出也能輸入的問題。管腳功能:vcc:電源電壓 vss:接地 d0-d7:輸入端q0-q7:輸出端 le/oe:控制端圖2-5 74hc573管腳圖74hc573功能見表2-3表2-32.3.4 顯示電路設(shè)計如圖2-6所示, 譯碼數(shù)據(jù)經(jīng)兩個74hc573鎖存器鎖存,然后實現(xiàn)動態(tài)顯示數(shù)據(jù),這樣設(shè)計只占用單片機的p0口,由p2.5 p2.6控制段碼和位碼顯示。這種顯示方式中,每個數(shù)碼管顯示是逐次的,在每點亮一

45、個數(shù)碼管后,必須持續(xù)通電一段時間,使之發(fā)光穩(wěn)定,然后再點亮下一個數(shù)碼管,如此巡回掃描所有顯示器。雖然在同一時刻只有一個顯示器通電,但人的視覺為每個顯示器都在穩(wěn)定地顯示。74hc573的高電平輸出可以提供6ma的拉電流,所以可以不使用排阻。 圖2-6 顯示電路原理單片機接口及數(shù)碼管、鎖存器管腳見圖2-7、2-8:單片機系統(tǒng): 圖2-7 單片機基本系統(tǒng)數(shù)碼管顯示器及鎖存器管腳圖: 圖2-8數(shù)碼管顯示器及鎖存器管腳圖2.4 a/d轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計adc0804轉(zhuǎn)換器簡介:adc0804的管腳圖如圖2-9所示:圖2-9 adc0804架構(gòu)圖主要電氣特性:l 工作電壓:5v,即vcc5v。l 模擬輸入電壓

46、范圍:05v,即0vin5v。l 分辨率:8位,即分辨率為1/28=1/256,轉(zhuǎn)換值介于0255之間。l 轉(zhuǎn)換時間:100us(fck640khz時)。l 轉(zhuǎn)換誤差:±1lsb。l 參考電壓:2.5v,即vref2.5v。ladc0804是屬于連續(xù)漸進式的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。對8位adc0804而言,它的輸出準位共有28256種,即它的分辨率是1/256,假設(shè)輸入信號vin為05v電壓范圍,則它最小輸出電壓是5v/2560.01953v,這代表adc0804所能轉(zhuǎn)換的最小

47、電壓值。adc0804連接系統(tǒng)如圖2-10:圖2-10 adc0804連接系統(tǒng)圖2.5直流電壓測量電路 直流電壓測量是數(shù)字式萬用表的最基本功能,a/d轉(zhuǎn)換器可以直接識別電壓信號,在測量時直流電壓可以直接通過a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,由單片機控制數(shù)碼管顯示出來。2.5.1直流電壓測量原理直流電壓表的測量原理是,被測模擬直流電壓經(jīng)輸入放大后,經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換器為數(shù)字量,通過單片機的i/o口傳到單片機進行數(shù)據(jù)處理,將測量結(jié)果顯示在數(shù)碼管上。由于a/d轉(zhuǎn)換器的輸入電壓限制為5v,故無論多大的測量電壓都必須轉(zhuǎn)換為5v以內(nèi)的電壓信號,這里采用串聯(lián)電阻分壓的方式。直流電壓測量原理如圖2-11:圖2-11 直流

48、電壓測量原理圖由歐姆定律可知u2/u1=r2/(r1+r2), 即u1=(r1+r2)×u2/r2 令(r1+r2)/r2=k u2端電壓即為a/d轉(zhuǎn)換器的輸入電壓,有0v<u2<5v,因而最大量程可以定義為umax=k×5(v)分級電路流出的0-5v電壓信號經(jīng)過a/d0804轉(zhuǎn)換為00000000-11111111 的數(shù)字信號,在十進制數(shù)中,00000000可轉(zhuǎn)換為0,而11111111可轉(zhuǎn)換為255。輸入電壓最大為5v,由于8位a/d轉(zhuǎn)換器的精度限制,最小單位量為5/255=0.0196,故在測量0到5v直流電壓時,最小量化電壓為0.0196v0.02v。在

49、測量0到10v時,最小量化電壓為2x0.01960.04v。在測量0到25v電壓時,最小量化電壓為4x0.01960.08v在程序設(shè)計中,為了便于計算,直接采用了整數(shù)運算,0-5v的最小量化電壓定為0.02v,0-10v的最小量化電壓定為0.04v,0-25的最小量化電壓則定為0.08v。因而實際測量結(jié)果與真實值會存在很大偏差。為了縮小這種偏差,在實際中采用了可調(diào)電阻,通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻將這些偏差可以轉(zhuǎn)移到分級電阻上,同時找來標準數(shù)據(jù)使顯示示數(shù)相對應(yīng),即可極大地提高測量準確度。對于0-5v的測量,可以將待測量直接連接到a/d轉(zhuǎn)換器上。對于0-10v的測量,可以對10v電壓進行1/2分壓。對于0-

50、25v的測量,可以對其進行1/5分壓。經(jīng)校驗后的設(shè)計電路圖如圖2-12:圖2-12 0-10v,0-25v分壓電路設(shè)計中采用18k電阻是因為單片機程序設(shè)計成了整數(shù)運算,最小量化電壓的偏差會累積,到一定程度就會造成成了數(shù)據(jù)的偏差。用18k電阻是經(jīng)過實際校準后得出的結(jié)論,可以有效地減小最小量化電壓帶來的偏差。0-10v用了接近1/2分壓的方式;0-25v用了接近1/5分壓的方式。2.6直流電流測量電路數(shù)字式萬用表采用了a/d轉(zhuǎn)換芯片,因而限制了其只能識別電壓信號,測量電流時必須先將電流信號轉(zhuǎn)換電壓信號,才可以進行測量。在直流電流測量電路的設(shè)計中,通過使用運算放大器可以實現(xiàn)了電流到電壓信號的轉(zhuǎn)換。這

51、里采用的是op07。2.6.1集成運算放大器op07op07芯片是一種低噪聲,非斬波穩(wěn)零的雙極性運算放大器集成電路。由于op07具有非常低的輸入失調(diào)電壓,所以op07在很多應(yīng)用場合不需要額外的調(diào)零措施。op07同時具有輸入偏置電流低和開環(huán)增益高的特點,這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得op07特別適用于高增益的測量設(shè)備和放 大傳感器的微弱信號等方面。 op07芯片引腳見圖2-13。op07芯片引腳功能說明: 1和8為偏置平衡(調(diào)零端),2為反向輸入端,3為正向輸入端,4接地,5空腳 6為輸出,7接電源+ 圖2-13 op07管腳圖2.6.2直流電流測量原理圖2-14直流電流測量原理圖u1及r1可

52、以等效為強度為i1的電流源。該電路為電壓并聯(lián)負反饋放大電路。在深度負反饋條件下運算放大器的“-”端視作虛斷,因而有i1i2又由于理想運算放大器的電壓放大倍數(shù)趨向于無窮大,引入負反饋后使運放反相輸入端的電位近似等于同相輸入端的電位。同時因運放同相輸入端接地,而運放反相輸入端的電位也近似等于零。因此可得:i1u1/r1,i2-u2/r2又因為i1i2,故而i1-u2/r2電壓并聯(lián)負反饋放大電路的閉環(huán)互阻增益為a1=u2/i1閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為a2=u2/u12.6.3直流電流測量電路設(shè)計根據(jù)上述原理,可以將輸入量改為電流輸入,i1 為輸入電壓,在深度負反饋條件下i1i2 ,經(jīng)過r2后轉(zhuǎn)換為電壓信號

53、u。 圖2-15直流電流測量電路由于最小量化電壓為的關(guān)系,經(jīng)實際校準,當(dāng)r2阻值為450時,可以測量0-10ma的直流電流;當(dāng)r2阻值為1.82k時,可以測量0-2.55ma的直流電流2.7電阻測量電路電阻測量電路是在電流測量電路的原理上改進而來的,根據(jù)運算放大器原理,i1u1/r1,i2-u2/r2i1i2, i1-u2/r2u1/r1=-u2/r2 令u1=5v,r1為定值,則u2=-(u1/r1)×r2,u2 與r2成正比關(guān)系,設(shè)r2為待測電阻,可以得到相應(yīng)的電壓信號,然后輸送給a/d轉(zhuǎn)換器 圖2-16電阻測量電路原理由于最小量化電壓為的關(guān)系,經(jīng)實際校準,r1 為103k時,可

54、以測量10k-100k的未知電阻。2.8單片機程序設(shè)計keil c51是美國keil software公司出品的51系列兼容單片機c語言軟件開發(fā)系統(tǒng),與匯編語言相比,c語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢,因而易學(xué)易用。keil提供了包括c編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案,通過一個集成開發(fā)環(huán)境將這些部分組合在一起。如果你使用c語言編程,那么keil幾乎就是你的不二之選,即使不使用c語言而僅用匯編語言編程,其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。2.8.1 keil c51開發(fā)系統(tǒng)(1) 系統(tǒng)概述 keil c51

55、軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具,全windows界面。keil c51生成的目標代碼效率非常高,多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊,容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。(2)keil c51單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) c51工具包的整體結(jié)構(gòu),uvision與ishell分別是c51 for windows和for dos的集成開發(fā)環(huán)境,可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用ide本身或其它編輯器編輯c或匯編源文件。然后分別由c51及c51編譯器編譯生成目標文件。目標文件可由lib51創(chuàng)建生成庫文件,也可以與庫文件一起經(jīng)l51連接定位生成絕對

56、目標文件。abs文件由oh51轉(zhuǎn)換成標準的hex文件,以供調(diào)試器dscope51或tscope51使用進行源代碼級調(diào)試,也可由仿真器使用直接對目標板進行調(diào)試,也可以直接寫入程序存貯器如eprom中。2.8.2程序主要結(jié)構(gòu)本設(shè)計中將采用c語言來編寫程序。整個程序包括了一個主程序和6個子程序,其中直流電壓測量電路分為3個子程序,直流電流測量電路分為2個子程序,電阻測量電路分為1個子程序。主程序采用if語句通過判斷p2.0-p2.4以及p3.0的電壓來選擇不同的子程序。stc89c52單片機i/o口在正常工作狀態(tài)下每個管腳都默認為高電平,數(shù)字信號判斷為1,此時將其中固定的某個接口接地則可以構(gòu)成判斷電

57、路,利用判斷電路來選擇不同的子程序。端口定義及其對應(yīng)的子程序:p0 數(shù)碼管顯示器 p1 a/d轉(zhuǎn)換器 p2.0 y5() p2.1 y10()p2.2 y25() p2.3 yi1()p2.4 yi2() p3.0 yr()p3.7 ad讀取 p3.6 ad寫入 p2.5 p2.6 鎖存器段控制p2.7 鎖存器位控制程序結(jié)構(gòu)如圖圖2-17 主程序流程圖(詳細程序請見附錄1)圖2-18 0-5v電壓測量程序流程圖在程序設(shè)計中,為了便于計算,直接采用了整數(shù)運算,5v以內(nèi)的最小量化電壓定為0.02v,0-10v的最小量化電壓定為0.04v,0-25的最小量化電壓則定為0.08v。因而實際測量結(jié)果與真

58、實值會存在很大偏差。為了縮小這種偏差,在實際中采用了可調(diào)電阻,通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻將這些偏差可以轉(zhuǎn)移到分級電阻上,同時找來標準數(shù)據(jù)使顯示示數(shù)相對應(yīng),即可極大地提高測量準確度。程序#include<reg51.h>#include <intrins.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned char/io口定義sbit adrd=p37; sbit adwr=p36;sbit diola=p25;sbit dula=p26;sbit wela=p27;sbit t5=p20;sbit t10=p21;sbit t25=

59、p22;sbit ti1=p23;sbit ti2=p24;sbit tr=p30;/延時程序unsigned char j,k,adval;void delay(unsigned char i) for(j=i;j>0;j-) for(k=125;k>0;k-);uchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;/子程序一void display5(uchar bai_c,uchar sh_c,uchar g_c) p0=tablebai

60、_c+0x80;/顯示百位 dula=1; dula=0; p0=0xf7; wela=1; wela=0; delay(5); dula=0; p0=tablesh_c;/顯示十位 dula=1; dula=0; wela=0; p0=0xef; wela=1; wela=0; delay(5); p0=tableg_c;/顯示個位 dula=1; dula=0; p0=0xdf; wela=1; wela=0; delay(5);void y5() uchar a,a1,a2,a2t,a3; while(1) wela=1; p0=0; /選通adcs adwr=0;/啟動ad轉(zhuǎn)換 _no

61、p_(); adwr=1; p0=0xff; /關(guān)閉adcs delay(10); wela=0; /關(guān)閉有ad片選信號鎖存器的鎖存端以防止在操作數(shù)碼管時使ad的片選發(fā)生變化 for(a=20;a>0;a-) /顯示部分 display5(a1,a2,a3); /送去顯示各位。 wela=1; /重新打開有ad片選信號鎖存器的鎖存端 p1=0xff; /讀取p1口之前先給其寫全1 p0=0; /選通adcs adrd=0; /ad讀使能 adval=p1;/ad數(shù)據(jù)讀取賦給p1口 adrd=1; p0=0xff; /關(guān)閉adcs adwr=0; p1=adval; /同時把ad的值送八個

62、發(fā)光二極顯示 a1=adval/50;/分出百,十,和個位 switch(int)(adval/250) case 1: a3=0;a2=0; break; default: a2t=adval%50; a2t=2*a2t; a2=a2t/10; a3=a2t%10; ;/子程序二void display10(uchar qian_c,uchar bai_c,uchar sh_c,uchar g_c)/顯示程序 p0=tableqian_c;/顯示千位 dula=1; dula=0; wela=0; p0=0xfb; wela=1; wela=0; delay(5); p0=tablebai_

63、c+0x80;/顯示百位 dula=1; dula=0; p0=0xf7; wela=1; wela=0; delay(5); dula=0; p0=tablesh_c;/顯示十位 dula=1; dula=0; wela=0; p0=0xef; wela=1; wela=0; delay(5); p0=tableg_c;/顯示個位 dula=1; dula=0; p0=0xdf; wela=1; wela=0; delay(5);void y10() uchar a,a1,a2,a3,at,a4; while(1) wela=1; p0=0; /選通adcs adwr=0;/ad寫入(隨便寫

64、個什么都行,主要是為了啟動ad轉(zhuǎn)換) _nop_(); adwr=1; p0=0xff; /關(guān)閉adcs delay(10); wela=0; /關(guān)閉有ad片選信號鎖存器的鎖存端 for(a=20;a>0;a-) display10(a1,a2,a3,a4); /送去顯示各位。 wela=1; /重新打開有ad片選信號鎖存器的鎖存端 p1=0xff; /讀取p1口之前先給其寫全1 p0=0; /選通adcs adrd=0; /ad讀使能 adval=p1;/ad數(shù)據(jù)讀取賦給p1口 adrd=1; p0=0xff; /關(guān)閉adcs adwr=0; p1=adval; /同時把ad的值送八個發(fā)光二極顯示 /分出百,十,和個位 switch(int)(ad

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

最新文檔

評論

0/150

提交評論