单片机课程设计电阻测量(完整版)

1/22课程设计报告课程名称:单片机课程设计设计题目：电阻测量院系：通信与控制工程系专业：通信工程班级：学生姓名:学号:08409212起止日期:指导教师:教研室主任：0/22摘要本设计电阻测量是利用A/D转换原理，将被测模拟量转换成数字量,并用数字方式显示测量结果的电子测量仪表。通常测量电阻都采用大规模的A/D转换集成电路，测量精度高，读数方便，在体积、重量、耗电、稳定性及可靠性等方面性能指标均明显优于指针式万用表。其中，A/D转换器将输入的模拟量转换成数字量，逻辑控制电路产生控制信号，按规定的时序将A/D转换器中各组模拟开关接通或断开，保证A/D转换正常进行。A/D转换结果通过计数译码电路变换成BCD码，最后驱动显示器显示相应的数值。本系统以单片机AT89C52为系统的控制核心,结合A/D转换芯片ADC0809设计一个电阻测量表，能够测量一定数值之间的电阻值，通过四位数码显示。具有读数据准确，测量方便的特点。关键词：单片机(AT89C52)；电压；A/D转换；ADC08091/22目录设计要求..............................................................01、方案论证与对比.....................................................01.1方案一............................................................11.2方案二............................................................01.3方案对比与比较....................................错误!未定义书签。2、系统硬件电路的设计.................................................12.1振荡电路模块.....................................................12.2A/D转换电路模块..................................................22.2.1主要性能......................................................22.2.2ADC0809芯片的组成原理........................................32.2.3ADC0809引脚功能..............................................32.3主控芯片AT89C52模块..............................................42.3.1主要功能特性..................................................52.3.2主要引脚功能..................................................52.4显示控制电路的设计及原理..........................................73、程序设计...........................................................83.1初始化程序........................................................83.2主程序............................................................93.3显示子程序........................................................93.4A/D转换测量子程序...............................................104、调试及性能分析....................................................104.1调试与测试.......................................................104.2性能分析.........................................................115、元件清单..........................................................126、总结与思考及致谢...................................错误!未定义书签。参考文献.............................................................122/22附一：原理图.........................................................15附二：程序...........................................................15设计要求电阻测量（需要简单的外围检测电路，将电阻转换为电压）测量100,1k,4.7k,10k,20k的电阻阻值，由数码管显示。测试：误差10%。1、方案论证与对比1.1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1所示。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的函数关系是：3lnXXCRT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。图1方案一原理图1.2方案二用ADC0809电阻测量，以一个1K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。555单稳态电路A/D转换电路译码-驱动-显示电路1/2221RR=21VV用ACD0809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2所示。图2方案二原理图1.3方案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，测量100,1k,4.7k,10k,20k的电阻阻值，由数码管显示。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。2、系统硬件电路的设计2.1振荡电路模块振荡电路通过这两个引脚外并接石英晶体振荡器和两只电容（电容和一般取33pF），这样就构成一个稳定的自激振荡器。为单片机提供时钟信号。如图3所示。图3.振荡电路简易外围电路A/D转换电路译码-驱动-显示电路8051XTAL1XTAL2C2C12/222.2A/D转换电路模块ADC0809是采用逐次逼近式原理的A/D转换器。ADC0809的工作过程是：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动A／D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A／D转换完成，EOC变为高电平，指示A／D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上，9电路图如图4所示。图4A/D转换电路原理图2.2.1主要性能1分辨率为8位二进制数。2模拟输入电压范围0V—5V，对应A/D转换值为00H—FFH。3每路A/D转换完成时间为100µs。4允许输入4路模拟电压，通过具有锁存功能的4路模拟开关，可以分时进行4路A/D转换。5工作频率为500kHz,输出与TTL电平兼容。3/222.2.2ADC0809芯片的组成原理具体设计要求如图5所示，它是由地址锁存器、4路模拟开关、8位逐次A/D转换器和三态锁存输出缓冲器构成。由3位地址输入线ADDRA、ADDRB、ADDRC决定4路模拟输入中的1路进8位A/D转换器，A/D转换值进入三态锁存输出缓冲器暂存，在CPU发来输出允许控制信号OE后，三态门打开，经DB7—DB0进入CPU总线，完成一次A/D转换全过程。图5A/D转换电路原路图2.2.3ADC0809引脚功能ADC0809采用28引脚的封装，双列直插式。A/D转换由集成电路ADC0809完成。ADC0809具有8路模拟输入端口，地址线（23—25脚—即C,B,A,）可决定对哪一路模拟输入作A/D转换。22脚为地址锁存控制（ALE），当输入为高电平时，对地址信号进行锁存。6脚为测试控制（START），当输入一个2us宽高电平脉冲时，就开始A/D转换。7脚为A/D转换结束标志（EOC），当A/D转换结束时，7脚输出高电平。9脚为A/D转换数据输出允许控制（OE），当OE脚为高电平时，A/D转换数据从该端口输出。10脚为ADC0809的时钟输入端（CLOCK），利用单片机30脚的六分频晶振频率再通过14024二分频得到1MHz时钟。单片机的P1、P3.0—P3.3端口作4/22为四位LED数码管显示控制。P3.5端口用作单路显示/循环显示转换按钮，P3.6端口用作单路显示时选择通道。P0端口作A/D转换数据读入用，P2端口用作ADC0809的A/D转换控制。2.3主控芯片AT89C52模块AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS—51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口。3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。如图6所示为AT89C52管脚图。图6AT89C52管脚图5/222.3.1主要功能特性·与MCS—51产品指令和引脚完全兼容·8k字节可重擦写Flash闪速存储器·1000次擦写周期·全静态操作：0Hz—24MHz·三级加密程序存储器·32个可编程I/O口线·低功耗空闲和掉电模式·3个16位定时/计数器·可编程串行UART通道2.3.2主要引脚功能VCC:电源GND:地P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）。P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR）时，P2口送出高八位地址