当地重力加速度的测量毕业论文.doc
《当地重力加速度的测量毕业论文.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《当地重力加速度的测量毕业论文.doc(20页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、当地重力加速度的测量Designed of The local gravity acceleration measurement摘要 本文介绍了基于STC89C52RC单片机的测量当地的重力加速度的软、硬件设计方法。系统先取固定单摆的摆长1m,然后通过霍尔元件与小球中的磁铁的感应,以摆球偏离平衡位置5的位置开始摆动,并以小球经过平衡位置时开始记录摆球经过平衡位置的次数和时间,待摆球经过平衡位置60次(也就是30个周期)的时候停止计时,再通过算法计算出当地的重力加速度;记录次数和时间都是通过中断的方法来实现,时间的计数通过定时器0中断,而次数是通过外部中断来实现;而且本系统还通过用液晶1602显
2、示屏将经过平衡位置的次数C,所用的时间T,单摆的摆长L,重力加速度G显示出来;系统由单片机作为主控器,给出系统的基本原理、组成框图和软件流程,详细描述了霍尔元件的工作的原理,最后讲述了再软硬件调试中出现的问题,并给出了解决与改进的方法,使系统更完善。关键词:重力加速度,单摆,周期,霍尔元件,液晶屏1602AbstractThis paper introduces the STC89C52RC based on single chip microcomputer measurement of the local gravity acceleration design methods of sof
3、tware and hardware. System of a simple pendulum first take fixed long 1 m, and then through the hall element and the magnet ball induction, in order to put the ball from 5 balance position the position of the swinging began, and with small ball after balance position began to take place the ball aft
4、er balance position number of times and the time, to put the ball through balance position 60 times (also is 30 cycle) stop the clock, again through the algorithm calculated the local gravity acceleration; Record number and time is through the interrupt way to implement, the count of time by timers
5、0 disrupted and the number is through the external interruption to the implementation; And the system also through liquid crystal display with 1602 through the number of balance position C, time used T, a simple pendulum long L, gravity acceleration G display; By single-chip microcomputer system as
6、the main controller and the basic principle of the system is given, the components diagram and software flow chart, a detailed description of the principle of work of the hall element, finally about to software and hardware debugging problems, and gives the solutions to the improvement of the method
7、, make the system more perfect. Key words: Gravity acceleration,single pendulum,cycle,hall element,LCD screen 1602目录摘要IAbstractI1.引言12.系统总体方案设计12.1.设计要求12.1.1.设计任务12.1.2.具体要求12.2.系统的硬件实现方案12.2.1.总体设计思路12.2.2.系统结构框图13.系统硬件设计23.1.单片机控制电路设计23.1.1.STC89C52RC简介23.1.2.单片机控制电路23.2.电源电路设计33.2.1.电路原理33.2.2.参
8、数的选择33.3.霍尔元件监测电路33.3.1.霍尔元件简介33.3.2.电路工作原理43.3.3 参数选择43.4.显示电路的设计44.系统软件设计54.1.系统软件实现的功能54.2.软件开发平台54.3.实现方法及系统流程图54.3.1测量重力加速度的实现方法54.3.2.主程序流程图64.3.3.T0中断服务程序流程图74.3.4.INT0中断服务程序流程图84.3.5.子程序的软件设计85.系统调试125.1.调试仪器125.2.硬件调试125.2.1.基本调试125.2.2.具体电路的调试125.3.软件调试136.结论136.1.系统实现的功能136.2.改进思想147.结束语1
9、4致谢14参考文献15附录16附录一:使用说明16附录二:器件清单16附录三:系统电路总原理图16附录四:印刷板图171.引言重力加速度g是一个反映地球引力强弱的地球物理常数,它跟地球上各个地区的经纬度、海拔高度及地下资源分布有关(两极的g最大,而赤道附近的g最小,两者相差约为1/300)。重力加速度的测量在理论、生产和科学研究中都具有重要意义12.系统总体方案设计2.1.设计要求2.1.1.设计任务 设计并制作一个测量当地重力加速度的软硬件,并通过液晶显示重力加速度的值。2.1.2.具体要求(1) 测量当地的重力加速度。(2) 正确理解、应用单摆的周期公式,用一定重量并下方带有磁铁的小球,并
10、且摆角小于5的情况下测量。(3) 摆单的摆长固定为1m,测量摆球经过平衡位置的次数C、摆球摆动60次(30周期)的时间T,并实时显示在液晶上,测量结束后将计算后的重力加速度的值显示在液晶上。2.2.系统的硬件实现方案2.2.1.总体设计思路 设计不采用基于单片机改进重力加速度测量仪2,而是利用51单片机、单摆和霍尔元件对系统进行监测并记录相关数据,并通过单摆的摆球的摆动来实时记录数据;当摆球经过平衡位置时,摆球下得磁铁与霍尔元件相互感应,并外接一个LED1灯,通过产生一个电平讯号来使得LED1灯亮灭3,便于观测者对系统的监测;当液晶上记录单摆经过平衡位置的次数为60(30个周期)时,对系统不再
11、进行记录数据,而是转入计算当地的重力加速度,并将结果显示在液晶上。 2.2.2.系统结构框图如图1 系统结构框图3.系统硬件设计3.1.单片机控制电路设计3.1.1.STC89C52RC简介图2引脚图近年来,随着电子技术的迅速发展,单片机技术的出现给现代化工业测控领域带来了一次新的技术革命。目前,单片机以其可靠性高、性能价格比高,在工业控制系统、智能化仪器仪表、数据采集系统、办公自动化等诸多领域都得到极为广泛的应用,并已走入家庭,洗衣机、空调等,到处都可以见得到单片机的踪影,引脚图如图2。STC89C52RC具有以下标准功能:兼容MCS-51的指令系统,有8K可反复擦写Flash ROM,32
12、个双向I/O口,256*8bit内部RAM,可以编程UART串行通道,有共6个中断源,3级加密位,软件可设置睡眠和唤醒功能,功耗空闲和掉电模式,2个读写中断口线, 2个串行中断,3个可编程定时/计数器中断,时钟频率可用0-24MHz,看门狗,E2PROM4。3.1.2.单片机控制电路单片机控制电路,采用的晶振是12MHZ,可通过按键复位,电路主要I/O口分配为:P0口需外接上拉电阻。 P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口,每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时,引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时,P0口也被作为低8位地址/数据分时复用。在这种模式下,P0
13、不具有内部上拉电阻。在Flash编程时,P0口也用来接收指令字节;在程序校验时,输出指令字节,而且程序校验时,需要外接上拉电阻5。 (1) 液晶LCD1602:数据线P0.0P0.7。 控制线 P2.5、P2.6、P2.。(2) 霍尔元件: 输出口接P3.2 。3.2.电源电路设计3.2.1.电路原理如图3所示,为电源电路原理图,50Hz、220V的市电经变压器降压后变成9V交流电,经整流二极管构成的桥式整流电路后,把正弦波交流电整流为脉动直流电,该信号经电解电容470充放电后变成带一定纹波的直流电,之后通过7805三端稳压块稳压后输出5V的直流电,为后级电路供电,其中LED0为电源指示灯。如
14、图3 电源电路原理图3.2.2.参数的选择(1)整流二极管的选取原则为:每个整流二极管平均电流等于0.5倍的负载电流;每个整流二极管反向耐压等于1.4U2(有效值)。这里选取1N4007。(2)电解电容C1的选择原则为:电容容量的选择应使电路充放电的时间常数是信号周期的35倍。50Hz的交流电经全桥整流变成脉动直流电,信号周期为10ms,故而考虑RLC1=40ms,RL=(0.9U2-0.7)/IL(IL为负载电流)。经计算,C1取470uF合适。(3)7805是三端稳压块,为在7805的输出端获得稳定的输出电压,要求7805输入端电压比输出端电压高2.5V以上。(4)C2、C3用于消除780
15、5三段稳压块的自激,可选用瓷片电容104。(5)电解电容C4为滤波电容,要求其电容值要小于C1的容量,以免掉电时C5通过7805向C1反充电而损坏78056。3.3.霍尔元件监测电路3.3.1.霍尔元件简介 电路如图4所示,电路中霍尔元件的输出端接单片机的外部中断0接口,通过与摆球底端的磁铁感应,从而开始监测并记录。如图4 霍尔元件监测记录(1) 作用:通过霍尔元件与磁铁的感应,能准确的知道摆球经过了平衡位置,再通过单片机的外部中断0接口采用下降沿触发,并将此中断设置为高优先级,使得单片机系统能准确的记录摆球经过平衡位置的次数。(2) 工作原理:霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器,先已经发展
16、成一个品种多样的磁传感器产品族,并已得到广泛的应用。本系统采用霍尔元件的开关电路的特性,使用时通过霍尔元件的背面放置一块永久磁体,从而可以与带有磁铁的小球进行感应7。(3) 而霍尔接近开关主要用于各种自动控制装置,完成所需的位置8。3.3.2.电路工作原理在实际电路中,霍尔元件相当于开关,当摆球中的磁铁与其感应时,相当于开关状态,LED1灯亮,而没有感应到的时候就处于关闭状态,LED1灯不亮;霍尔元件的输出的接至单片机的I/O口,通过检测I/O口的高低电平来判断摆球经过与否,进行软件编程,转至计数、计时模块和计算、显示模块。3.3.3 参数选择该部分电路中只有一个LED1灯,故只串接一个330
17、的限流电阻,以保证其正常工作。3.4.显示电路的设计显示电路如图5所示,用于显示摆球经过平衡位置的次数、摆球摆动60次(30个周期)的时间、摆长的长度,重力加速度的理论值,采用液晶1602实时显示。(1) 液晶1602简介 液晶1602是16字X2行的字符型液晶模块,采用+5V单电源供电,外围电路配置简单 ,而且价格便宜,具有很高的性价比。与数码管相比该模块有如下一些优点:a. 可用的位数多,有32位,而32个数码管体积相当庞大了。b. 显示的内容丰富,可显示所有数字、字母、符号等192种ASCII码对应的字符。c. 编写程序简单,如果用数码管动态显示,需占用很多时间来刷新显示,而1602则是
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 当地重力加速度的测量 毕业论文 当地 重力加速度 测量
链接地址:https://www.31ppt.com/p-2887125.html