單片機(jī)電阻表的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

單片機(jī)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)PAGEPAGE5目錄設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)32.1、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)32.2、主控部分的選擇4最小系統(tǒng)6硬件設(shè)計(jì)64．1總體設(shè)計(jì)框圖64．2電壓測(cè)量的設(shè)計(jì)74.3模數(shù)ADC轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)74.4液晶顯示電路的設(shè)計(jì)8輸入、輸出部分9軟件設(shè)計(jì)106.1主控程序流程106.2軟件仿真11實(shí)物制作與仿真12總結(jié)13參考文獻(xiàn)14附錄1原件清單15附錄2原理圖16附錄3程序17附錄4實(shí)物圖31設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，生產(chǎn)生活中人們對(duì)工具的要約越來(lái)越高。其中我日常所使用的電阻表的精度和性能也要求越來(lái)越高。并且電阻表完全可以通過(guò)現(xiàn)代科技來(lái)實(shí)現(xiàn)智能化，智能化即不需要人工來(lái)調(diào)節(jié)檔位，測(cè)量不同阻值的電阻時(shí)，可以自動(dòng)更換檔位。并且同時(shí)顯示出阻值和量程。這次課程設(shè)計(jì)我的課題就是基于單片機(jī)芯片STC89C52設(shè)計(jì)一個(gè)三檔位的電阻表，第一檔位：1-100歐，第二檔：1-5k歐，第三檔：1-10k歐。電阻表能自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程，測(cè)量結(jié)果使用LCD顯示，誤差小于5%。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：1、單片機(jī)最小系統(tǒng)2、模數(shù)轉(zhuǎn)換3、電阻電壓轉(zhuǎn)換4、顯示測(cè)得的電阻阻值設(shè)計(jì)原理為通過(guò)伏安法測(cè)出電阻的阻值，經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換，將測(cè)得的阻值顯示到LCD上。第三章最小系統(tǒng)由STC89C52，復(fù)位電路，時(shí)鐘產(chǎn)生電路組成。其原理圖如下：最小系統(tǒng)電路原理圖硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)是一個(gè)簡(jiǎn)單的單回路控制系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電阻的精確測(cè)量和測(cè)量檔位自動(dòng)切換，本系統(tǒng)采用了AT89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制中心，在測(cè)試電阻阻值時(shí)，有信號(hào)測(cè)試端將所測(cè)信號(hào)送入A/D轉(zhuǎn)換器ADC0832，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后將數(shù)據(jù)送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)時(shí)將所測(cè)電阻阻值經(jīng)液晶顯示模塊顯示。在進(jìn)行檔位切換時(shí)。由單片機(jī)控制的繼電器構(gòu)成檔位開(kāi)關(guān)，對(duì)檔位進(jìn)行正確切換。總體設(shè)計(jì)框圖如圖ATAT89C52（CPU）阻值信號(hào)采集數(shù)據(jù)顯示A/D轉(zhuǎn)換分頻電路電源電路檔位切換總體設(shè)計(jì)框圖4．2電壓測(cè)量的設(shè)計(jì)如圖2所示為被測(cè)電阻電壓測(cè)量。電壓經(jīng)過(guò)已知電阻R1和被測(cè)電阻Rx接到地。通過(guò)OUT輸出被測(cè)電阻Rx上的電壓。送到ADC0832的CH0口。圖3被測(cè)電阻電壓測(cè)量圖4.3模數(shù)ADC轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì) 由電壓測(cè)量得到的電壓經(jīng)過(guò)ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換可得到8位的電壓值，經(jīng)過(guò)歐姆定律（即電壓之比等于電阻之比）可得到被測(cè)電阻的阻值的大小。公式如下QUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。本設(shè)計(jì)用到的R1的阻值為200Ω、20kΩ和200kΩ。 由被測(cè)電阻得到的電壓值經(jīng)ADC0832的2腳CH0輸入，經(jīng)過(guò)內(nèi)部的AD轉(zhuǎn)換，在DO6輸出數(shù)字電壓量，經(jīng)過(guò)上述公式的轉(zhuǎn)變，在P1.1口上的顯示的數(shù)字量為被測(cè)電阻的阻值數(shù)字量。如圖3所示為被測(cè)電阻電壓量轉(zhuǎn)換為阻值量。P1.1P1.1P1.1OUTCH0ADC0832P1.1OUTCH0ADC0832DO被測(cè)電阻電壓量轉(zhuǎn)換為阻值量圖4.4液晶顯示電路的設(shè)計(jì) 經(jīng)過(guò)ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換得到的電阻值數(shù)字量，在MCU的P1.1口輸入，MCU系統(tǒng)處理后在P0口由LCD1602顯示出來(lái)該被測(cè)電阻的阻值。如圖4所示為被測(cè)電阻阻值顯示。P0P0單片機(jī)P1.1D0~D7LCD1602OUT被測(cè)電阻阻值顯示圖第5章輸入、輸出部分電阻表主控制部分電源需要用5V直流電源供電，把頻率為50Hz、有效值為220V的單相交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)定的5V直流電壓。其主要原理是把單相電經(jīng)過(guò)電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。由于輸入電壓為電網(wǎng)電壓，一般情況下所需直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓的有效值相差較大，因而電源變壓器的作用顯現(xiàn)出來(lái)起到降壓作用。降壓后還是交流電壓，所以需要整流電路把交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓。由于經(jīng)整流電路整流后的電壓含有較大的交流分量，會(huì)影響到負(fù)載電路的正常工作。需通過(guò)低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑。穩(wěn)壓電路的功能是使輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)和負(fù)載電阻變化的影響，從而獲得穩(wěn)定性足夠高的直流壓。本電路使用充電器解決電源穩(wěn)壓?jiǎn)栴}。我們使用的是經(jīng)過(guò)特殊加工過(guò)的電路板，在板的內(nèi)部已經(jīng)將整流、變壓的線路連好了。各原件所用的5V直流電源在電路板內(nèi)部連成了幾條線路，使用起來(lái)很方便。電阻輸入則是通過(guò)將不同阻值的電阻接在表的兩端，阻值范圍是1-10K歐姆。當(dāng)接入時(shí)電阻表的液晶顯示屏上會(huì)自動(dòng)顯示出當(dāng)前所接入的電阻的阻值和量程（檔位）。當(dāng)所接電阻超出量程時(shí)，LCD顯示ERROR。時(shí)序參數(shù)表時(shí)序參數(shù)符號(hào)極限值單位測(cè)試條件最小值典型值最大值E信號(hào)周期tc400ns引腳EE脈沖寬度tpw,tF150nsE上升/下降沿時(shí)間tR25ns地址建立時(shí)間tsp130ns引腳E、RS、R/W地址保持時(shí)間tHD110ns數(shù)據(jù)建立時(shí)間（讀操作）tD100ns引腳DB0～DB7數(shù)據(jù)保持時(shí)間（讀操作）tHD220ns數(shù)據(jù)建立時(shí)間（寫(xiě)操作）tsp240ns數(shù)據(jù)保持時(shí)間（寫(xiě)操作）tHD210ns第六章軟件設(shè)計(jì)6.1主控程序流程程序機(jī)構(gòu)主要包括：主控程序模塊、LCD1602液晶顯示程序、阻值數(shù)據(jù)顯示處理子程序、標(biāo)志符號(hào)顯示子程序、延時(shí)子程序等幾個(gè)部分組成。主控程序流程圖：開(kāi)始開(kāi)始設(shè)定初始化獲取IntInt<1100Int>100100P16=0;P17=1;Data=200從新獲取IntP16=0;P17=1;Data=200從新獲取IntP16=0;P17=1;Data=200從新獲取Int顯示Int值6.2軟件仿真本設(shè)計(jì)通過(guò)利用Proteus仿真，將所編寫(xiě)的程序用Keil軟件編譯，所仿真原理圖見(jiàn)第七章。在實(shí)驗(yàn)調(diào)試過(guò)程中每個(gè)測(cè)量量程檔選用2個(gè)電阻進(jìn)行測(cè)量，下表就是我們測(cè)試的實(shí)際電阻值和測(cè)量電阻值數(shù)據(jù)，以及測(cè)量誤差。量程檔實(shí)際電阻值仿真測(cè)量電阻值誤差1K7.3Ω7Ω-4.10%15.2Ω15Ω-1.31%52.7Ω53Ω 0.57%200Ω201Ω 0.5%500Ω508Ω1.6%750Ω762Ω1.6%900Ω908Ω0.89%950Ω953Ω1.4%5K1.5KΩ1518Ω 1.2%2KΩ2016Ω2.46%2.5KΩ2481Ω-3.1%3kΩ2940Ω-2%3.5KΩ3509Ω0.76%4KΩ4019Ω0.61%4.3kΩ4283Ω-3.36%4.5KΩ4518Ω1.23%10k5KΩ5012Ω0.81%5.5kΩ5561Ω0.92%6KΩ6022Ω0.28%6.5KΩ6478Ω-1.84%7KΩ6983Ω-1.62%8kΩ7903Ω-3.3%9.5kΩ9679Ω6%在調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)所測(cè)電阻阻值接近量程時(shí)測(cè)得的值不夠精確。第7章實(shí)物制作與仿真正面圖與反面圖未開(kāi)啟時(shí)的電路測(cè)量電阻時(shí)的仿真圖總結(jié)我設(shè)計(jì)的自動(dòng)測(cè)量電阻表能夠完成基本部分和部分發(fā)揮部分的要求，即能夠完成測(cè)量量程為1kΩ、5kΩ、10kΩ三檔，測(cè)量準(zhǔn)確度為±5%；能自動(dòng)顯示單位,這三檔量程具有自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換功能。這個(gè)基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的電阻表具有智能化的功能如果投入生產(chǎn)可以增加量程以便于使用。這種電阻表成本低且實(shí)用性、可操作性都很強(qiáng)。通過(guò)本次課設(shè)，我知道了怎么去買(mǎi)器材，不僅僅要知道自己所需要的器材名稱還要知道型號(hào)。遇到問(wèn)題我們要學(xué)會(huì)通過(guò)另一種途徑解決問(wèn)題，比如本次課設(shè)，我使用的是ADC0832芯片而在電子市場(chǎng)的時(shí)候拿到的卻是DAC0832，這與賣(mài)家的粗心有關(guān)，但是根本問(wèn)題還在我自身，沒(méi)有看清元器件的型號(hào)。下次做每一次失敗都是下次成功的基礎(chǔ)。感謝學(xué)校給我們這次機(jī)會(huì)，鍛煉了我們的動(dòng)手能力及運(yùn)用專業(yè)軟件的能力。通過(guò)這次課設(shè)讓我明白了理論和實(shí)際操作之間差距，而且也讓我很明確得意識(shí)到自己在數(shù)電上有很多的知識(shí)漏洞，以后應(yīng)該多鉆研一下。這次課程設(shè)計(jì)我主要負(fù)責(zé)文論撰寫(xiě)，在寫(xiě)論文過(guò)程中積極和同組同學(xué)探討電梯的基本原理，每個(gè)模塊的功能及如何實(shí)現(xiàn)。對(duì)Office套件的使用更熟悉，為以后畢業(yè)論文的撰寫(xiě)奠定了一定基礎(chǔ)。最后再次感謝這次課程設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)【1】陳舜青《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》南京大學(xué)出版社【2】張齊朱西寧《單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)》第五版電子工業(yè)出版社【3】王敬棟《單片機(jī)C語(yǔ)言應(yīng)用100例》電子工業(yè)出版社【4】李群芳《單片機(jī)原理接口與應(yīng)用》北京：清華大學(xué)出版社附錄1元器件清單:STC89C52X12、LCD1602X13、電路板X(qián)14、排阻（10k）X15、12M晶振X1電位器X140腳管座X18腳管座X1自鎖開(kāi)關(guān)X1復(fù)位開(kāi)關(guān)X1整流橋X130pf瓷片電容X2排針若干排座若干轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)X3各個(gè)阻值電阻若干排線若干總計(jì)成本80元附錄2原理圖附錄3主程序:#include<reg52.h>#include<LCD1602.h>#include<ADC0832.h>voidget_liangcheng(void);voidhandle_code(void);voiddis_code(void);voiddis_dw_lc(void);unsignedcharcodemes1[]={"Resistors:"};unsignedcharcodedigit[]={"0123456789"};unsignedcharcodemes[]={"2001K5K10K"};unsignedcharres[5],temp_0=0,temp_1=0;unsignedchart=0,sign=7;unsignedintR=0;unsignedcharDIY_1602[]={/*--電阻符號(hào)--*/0x00,0x00,0x0E,0x11,0x11,0x0A,0x1B,0x00};/**************函數(shù)功能：延時(shí)若干毫秒*****************/voiddelaynms(unsignedcharn){unsignedchari,j,k;delaynms(100); for(i=0;i<n;i++) for(j=0;j<10;j++) for(k=0;k<33;k++);}/*************主函數(shù)*******************/voidmain(void){ unsignedcharj,T1=0,T2=0,k=1; delaynmsInit_LCD1602(); Write_DIY1602(DIY_1602);WriteAdd_1602(0x00); j=0; while(mes1[j]!='\0') WriteData_1602(mes1[j++]);while(1) { get_liangcheng(); handle_code();//處理AD讀取到的數(shù)據(jù) dis_code(); //顯示四位數(shù)字和一個(gè)小數(shù)點(diǎn) dis_dw_lc(); //顯示電阻單位和量程。 delaynms(1000); }}voidget_liangcheng(void)//判斷用哪一個(gè)量程 { unsignedchari; for(i=0;i<5;i++) { P3=(P3&0xf0)+i; delaynms(50); temp_0=GetAD_code(0); sign=7; switch(i) { case0: if((0x05<temp_0)&&(temp_0<=0x4f)) //200 sign=0; break;//中斷switch; case1: if((0x20<temp_0)&&(temp_0<=0x99)) //500 sign=1; break; case2: if((0x30<temp_0)&&(temp_0<=0xa9)) //1k sign=2; break; case3: if((0x2b<temp_0)&&(temp_0<=0xb0))//5K sign=3; break; case4: if((0x2b<temp_0)&&(temp_0<0xb0))//10k sign=4; break; } if(sign!=7) //中斷for循環(huán) break;}}/*************處理AD讀出的數(shù)*******************/voidhandle_code(void) //處理AD讀出的數(shù){ unsignedchari; P3=(P3&0xf0)+sign; delaynms(50); temp_0=GetAD_code(0); //AD讀取電壓, temp_1=GetAD_code(1); R=((100*temp_0)/(255-temp_1))*10; //轉(zhuǎn)換成電阻，for(i=0;i<4;i++) //把處理后的前四位數(shù)放進(jìn)數(shù)組 { res[3-i]=R%10; R=R/10; }}/*************顯示讀數(shù)和小數(shù)點(diǎn)*******************/voiddis_code(void) //顯示讀數(shù)和小數(shù)點(diǎn){ unsignedcharpoint=10,i; if(sign==0||sign==3)//判斷各量程的小數(shù)點(diǎn)放在第幾位 point=3; else if(sign==1||sign==4) point=1; else { if(sign==2) point=2; } WriteAdd_1602(0x40); //顯示四個(gè)數(shù)學(xué)和一個(gè)小數(shù)點(diǎn) for(i=0;i<4;i++) { if(i==point) WriteData_1602('.'); WriteData_1602(digit[res[i]]); }}/*************顯示單位和量程*******************/voiddis_dw_lc(void){unsignedchari; WriteAdd_1602(0x46); //清除上次顯示的單位和量程。for(i=0;i<10;i++) WriteData_1602(0x20);switch(sign){ case0: //sign=0.200檔顯示(o) WriteAdd_1602(0x46); WriteData_1602(0x00); WriteData_1602('/'); WriteData_1602('('); WriteData_1602('2'); WriteData_1602('0'); WriteData_1602('0'); WriteData_1602(0x00); WriteData_1602(')');break; case1: case2: case3: //2K/20K/200/檔顯示單位(Ko) WriteAdd_1602(0x46); WriteData_1602('k'); WriteData_1602(0x00); if(sign==1) { WriteData_1602('/'); WriteData_1602('('); WriteData_1602('2'); WriteData_1602('k'); WriteData_1602(0x00); WriteData_1602(')'); } else { if(sign==2) { WriteData_1602('/'); WriteData_1602('('); WriteData_1602('2'); WriteData_1602('0'); WriteData_1602('k'); WriteData_1602(0x00); WriteData_1602(')'); } else { WriteData_1602('/'); WriteData_1602('('); WriteData_1602('2'); WriteData_1602('0'); WriteData_1602('0'); WriteData_1602('k'); WriteData_1602(0x00); WriteData_1602(')'); } } break; case4: //10k檔位，顯示單位（ko） WriteAdd_1602(0x46); WriteData_1602('k'); WriteData_1602(0x00); WriteData_1602('/'); WriteData_1602('10'); WriteData_1602('k'); WriteData_1602(0x00); break;}}ADC0832子程序：#include"ADC0832.h"unsignedcharGetAD_code(unsignedcharx)//x=0,選通通道0，反之選通1通道。{unsignedchari,dat;CS0832=1;//一個(gè)轉(zhuǎn)換周期開(kāi)始CLK0832=0;//為第一個(gè)脈沖作準(zhǔn)備CS0832=0;//CS置0，片選有效DIO0832=1;//DIO置1，規(guī)定的起始信號(hào)CLK0832=1;//第一個(gè)脈沖CLK0832=0;//第一個(gè)脈沖的下降沿，此前DIO必須是高電平DIO0832=1;//DIO置1，通道選擇信號(hào)CLK0832=1;//第二個(gè)脈沖，第2、3個(gè)脈沖下沉之前，DI必須跟別輸入兩位數(shù)據(jù)用于選擇通道，這里選通道CH0CLK0832=0;//第二個(gè)脈沖下降沿DIO0832=x;//DI置x，選擇通道xCLK0832=1;//第三個(gè)脈沖CLK0832=0;//第三個(gè)脈沖下降沿DIO0832=1;//第三個(gè)脈沖下沉之后，輸入端DIO失去作用，應(yīng)置1CLK0832=1;//第四個(gè)脈沖for(i=0;i<8;i++)//高位在前{CLK0832=1;//第四個(gè)脈沖CLK0832=0;dat<<=1;//將下面儲(chǔ)存的低位數(shù)據(jù)向右移 dat|=(unsignedchar)DIO0832; //將輸出數(shù)據(jù)DIO通過(guò)或運(yùn)算儲(chǔ)存在dat最低位} CS0832=1;//片選無(wú)效 returndat; //將讀書(shū)的數(shù)據(jù)返回}LCD1602子程序：//*******************************************************//#defineLCD1602_GLOBALS#include"LCD1602.h"/*****************************************************函數(shù)功能：延時(shí)若干毫秒入口參數(shù)：n***************************************************/voidLCD1602_delay(unsignedcharn){unsignedcharii,i,j; for(ii=0;ii<n;ii++) { for(i=0;i<10;i++) for(j=0;j<33;j++); }}/*****************************************************函數(shù)功能：判斷液晶模塊的忙碌狀態(tài)返回值：result。result=1，忙碌;result=0，不忙***************************************************/unsignedcharBusyTest(void){bitresult; RS=0;//根據(jù)規(guī)定，RS為低電平，RW為高電平時(shí)，可以讀狀態(tài)RW=1;E=1;//E=1，才允許讀寫(xiě)_nop_();//空操作_nop_();_nop_();_nop_();//空操作四個(gè)機(jī)器周期，給硬件反應(yīng)時(shí)間 result=BF;//將忙碌標(biāo)志電平賦給resultE=0;//將E恢復(fù)低電平returnresult;}/*****************************************************函數(shù)功能：將模式設(shè)置指令或顯示地址寫(xiě)入液晶模塊入口參數(shù)：dictate***************************************************/voidWriteCmd_1602(unsignedchardictate){while(BusyTest()==1);//如果忙就等待 RS=0;//根據(jù)規(guī)定，RS和R/W同時(shí)為低電平時(shí)，可以寫(xiě)入指令 RW=0; E=0;//E置低電平(根據(jù)表8-6，寫(xiě)指令時(shí)，E為高脈沖，//就是讓E從0到1發(fā)生正跳變，所以應(yīng)先置"0" _nop_(); _nop_();//空操作兩個(gè)機(jī)器周期，給硬件反應(yīng)時(shí)間 LCD1602_Port=dictate;//將數(shù)據(jù)送入P0口，即寫(xiě)入指令或地址 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();//空操作四個(gè)機(jī)器周期，給硬件反應(yīng)時(shí)間 E=1;//E置高電平 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();//空操作四個(gè)機(jī)器周期，給硬件反應(yīng)時(shí)間 E=0;//當(dāng)E由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊開(kāi)始執(zhí)行命令}/*****************************************************函數(shù)功能：指定字符顯示的實(shí)際地址入口參數(shù)：x***************************************************/voidWriteAdd_1602(unsignedcharx){WriteCmd_1602(x|0x80);//顯示位置的確定方法規(guī)定為"80H+地址碼x"}/*****************************************************函數(shù)功能：將數(shù)據(jù)(字符的標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼)寫(xiě)入液晶模塊入口參數(shù)：y(為字符常量)***************************************************/voidWriteData_1602(unsignedchary){while(BusyTest()==1); RS=1;//RS為高電平，RW為低電平時(shí)，可以寫(xiě)入數(shù)據(jù) RW=0; E=0;//E置低電平(根據(jù)表8-6，寫(xiě)指令時(shí)，E為高脈沖，//就是讓E從0到1發(fā)生正跳變，所以應(yīng)先置"0" LCD1602_Port=y;