《单片微型计算机》课程设计设计并实现对电阻器电阻值的测量.doc

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1、课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题 目: 设计并实现对电阻器电阻值的测量 初始条件：（1）PROTUES、KEIL等软件；（2）课程设计辅导书：单片微型计算机（3）先修课程：51单片机C语言教程、微机原理。要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）（1）设计原理或方法； （2）系统硬件线路设计图；（3）程序框图；（4）资源分配表；（5）总结与心得。时间安排：第19周指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目录摘要11基本设计原理22.硬件电路设计原理32.1复位电路32.2振荡电路42.3分压电路52

2、.4模数转换电路52.5液晶显示电路72.6 硬件系统设计图83系统程序框图84性能分析105资源分配表116总结体会127参考文献13附录一：系统源程序14附录二：系统总体电路设计图18摘要单片微型计算机简称单片机，又称为微型控制器，是微型计算机的一个重要分支。随着电子技术的发展，大规模及超大规模集成电路和制造工艺的进一步提高，单片机以其高可靠性、高性价比、低电压、低功耗等一系列优点，广泛应用于控制系统、数据采集系统、智能化仪器表等领域。单片机最小系统，无论对单片机初学人员还是开发人员都具有十分重要的意义，可以利用最小系统进行编程实现工业控制。单片机最小系统电路板在单片机开发市场和大学生电子

3、设计方面十分流行。本次课程设计包括STC89C52单片机最小系统包括复位和时钟电路及供电系统、液晶显示模块，电组分压模块以及ADC0804单路模数转换器。通过固定电阻与待测电测进行分压，通过ADC0804模数转换器将模拟量转换为数字量送到P2，最后通过LCD1602显示电路显示出电阻值，具有精度较高，电路简单等优点。关键字：单片机最小系统LCD1602 ADC0804 PROTUES KEIL1基本设计原理单片机最小系统,或者称为最小应用系统，是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对51系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、晶振电路、复位电路、按键输入、显示输出等。单片机接口电路

4、主要用来连接计算机和其它外部设备。本次设计主要完成的扩展电路包括LCD1602显示电路、电阻分压电路，ADC0804转换电路。其原理框图如下图1所示 STC89C51 电阻分压电路LCD1602显示电路ADC0804转换电路 图1：电路总体框图本设计中选用的微处理芯片是STC89C51，它是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KB

5、EEPROM，MAX810复位电路，2个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外STC89X51可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz。整个电路的设计是通过一个固定电阻与待测电阻进行分压，通过ADC0804将分压的电压量转换为数字量送给单片机，单片机将数字量进行运算处理，得出待测电阻的阻值，然后单片机将阻值送到液晶1602上，通过液晶屏进行阻值示数显示，从而达到

6、了测量电阻的目的。2.硬件电路设计原理硬件电路主要由复位电路，振荡电路，分压电路，模数转换电路与液晶显示电路组成。2.1复位电路单片机复位电路分为上电自动复位和按键复位。按键复位就是在复位电容上并联一个开关，当开关按下时电容被放电、RST也被拉到高电平，而且由于电容的充电，会保持一段时间的高电平来使单片机复位。电路图如图2.1。图2.1 复位电路2.2振荡电路单片机系统里都有晶振，在单片机系统里晶振作用非常大，全称叫晶体振荡器，它结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率，单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片接的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。在通常工

7、作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器（VCO）。晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。STC89C51使用11.0592MHz的晶体振荡器作为振荡源，由于单片机

8、内部带有振荡电路，所以外部只要连接一个晶振和两个电容即可，电容容量一般在15pF至50pF之间。其电路原理图如2.2所示。图2.2 振荡电路2.3分压电路要求用单片机测待测电阻，但是单片机无法直接测量电阻的阻值，通过分压电路，将待测电阻的阻值转换成相应值得电压，通过测量电压值得大小，间接测量出待测电阻的大小。由图2.3所示，待测电阻与一个固定阻值为500进行分压，然后将待测电阻的电压值送到模数转换器ADC0804上。图2.3 分压电路2.4模数转换电路通过分压电路将电阻值转换成相应的电压值，通过模数转换电路将电压值这种模拟量转换成数字量送到单片机，这里使用的是ADC08004.ADC0804是

9、属于连续渐进式（SuccessiveApproximationMethod）的A/D转换器，这类型的A/D转换器除了转换速度快（几十至几百us）、分辨率高外，还有价钱便宜的优点，普遍被应用于微电脑的接口设计上。该芯片工作电压： 5V，即VCC= 5V。模拟输入电压范围：0 5V，即0Vin 5V。分辨率：8位，即分辨率为1/2=1/256，转换值介于0255之间。转换时间：100us（fCK=640KHz时）。转换误差：1LSB。参考电压：2.5V，即Vref=2.5V。图2.4.1 adc0804引脚图本次实验用的固定电阻阻值是500，adc0804转换位数是8位，即0255，参考电压VRE

10、F/2为2.5V.则 其中2500/2559.8039，其电路图如图2.4.2所示。图2.4.2 模数转换电路2.5液晶显示电路本实验用：LCD1602来代替数码管进行电阻阻值显示。1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，它具有低功耗，控制简单，成本较低等优点。单片机将从ADC0804传送过来的数字量送到液晶1602显示出来，从而达到对电阻阻值的显示。液晶显示电路如图2.5所示图2.5液晶显示电路2.6 硬件系统设计图整个硬件电路的设计图

11、见后面附录所示。3系统程序框图系统程序框图如图3.1所示程序执行时，先进行复位初始化，对液晶1602进行初始化操作，之后进入循环查询显示。ADC0804对电阻分压的电压进行模数转换，将电压值转换成数字量。接着对液晶显示屏进行操作。确定液晶显示的位置，单片机将ADC0804转换的数字量换算成电阻值送到LCD1602显示，从而完成了对待测电阻的阻值测量，仿真误差为0.0005。开始系统初始化LCD1602初始化While(1)?01ADC0804模数转换单片机内部换算确定在液晶显示位置液晶显示结束图3.1主程序框图4性能分析本设计通过PROTUES进行仿真，整个系统设计图见附录。设计要求可以测出待

12、测电阻阻值范围是12000，误差小于0.02。本设计满足待测电阻阻值测量范围，测量电阻阻值范围是12000，有前述公式,其中2500/2559.8039，误差0.005，满足设计要求。仿真的电阻阻值与实际电阻测量阻值如表格4.1所示实际电阻（）仿真测量（300）硬件测量（300）0001.500109.8102019.6019.604039.2139.206058.8158.818078.4278.4010098.0398.00200196.06196.06400401.93402.03800803.86803.661000999.921001.0215001499.881499.802000

13、1999.991999.83表格4.1 性能测试表格5资源分配表单片机的资源分配表如表格5.1所示单片机资源资源分配P0.0P0.7LCD的D0D7P1.0P1.7ADC0804的P1.0P1.7P2.1ADC0804的CSP2.2ADC0804的INTRP2.3LCD的EP2.4LCD的RWP2.5LCD的RSP3.6LCD的WRP3.7LCD的RD表5.1资源分配表6总结体会本次课程设计结合本学期所学习的单片机的基础知识，将硬件和软件的知识全都联系起来，硬件方面有电路的连接和芯片的选取，软件方面有程序的设计和编写，这也为以后进一步学习嵌入式系统打好了基础。以前对单片机更多的只是一些感性的理

14、论上的认识自己真正动手的时候才真正理解到其中的精华所在。本次设计让我更好的了解如何灵活应用单片机的I/O口。其中最重要的是分析问题解决问题的能力。在我看来写程序并不难，重要的是把程序优化，无论是在节省硬件资源，还是提高数据的准确度来看，都需要下一些功夫把它做到最好。这些天来，令我印象最深刻的是编写程序与焊接电路。编写程序是一个枯燥却很有乐趣的一件事。在编写的过程中，虽然会遇到一个又一个问题，要不厌其烦的进行修改调试，虽然很辛苦，但是看到自己把一个又一个程序问题解决，有一种从心底发出的自豪感与成就感。它不但提高了自身对软件的认识与应用，也极大的锻炼了自己的毅力与耐力，艰苦而难忘。而焊接电路也是一

15、项慢工出细活的工作，以前对使用电烙铁的各项注意还是不熟悉，操作起来不是很得心应手，有点笨手笨脚的感觉，不过还是顺利的将电路焊接完成，虽然不是很完美，却给自己一个警醒，提醒自己今后要加强这方面的动手能力。 与此同时，这次课设进一步加强了自己查找资料的自学能力。每天都遨游在各种专业书籍和文献之中，不断学习，不断提炼。特别是对专业软件的学习和使用同时也大大加强了我们编程的能力。后期在程序调试方面，不断地对代码进行调试，不断地查阅书籍察看哪里理解错误了，现在想起来还有些意犹未尽，有种淡淡的甘甜。当然，最终实物实现了所要求的功能，可是还是有很多地方需要改进，例如程序的书写规范，不过总的来说这次单片机实习

16、还是让我学到非常多的东西，也增加了我的动手机会7参考文献1谢自美.电子线路设计实验测试(第三版).武汉：华中科技大学出版社2李群芳.单片微型计算机与接口技术（第3版）.电子工业出版社，20083刘教瑜.单片机原理及应用.武汉理工大学出版社，20114张东亮.单片机原理与应用.人民邮电出版社，20095郭天祥.51单片机C语言教程.电子工业出版社附录一：系统源程序*#include #include #include #define uchar unsigned charsbit en = P23; /ding yi I/O kousbit rw = P24;sbit rs = P25;sbit

17、 cs = P21;sbit intr = P22;sbit wr = P36;sbit rd = P37;uchar table12=0123456789.; /int shuzhi8; /ding yi yi ge shu zu*延时函数*void delayms(uchar n)/yan shi han shuuchar i,j; for(i = 0;i n;i+)for(j = 0;j 110;j+);*ADC转换函数*void adctrans() /ADC zhuan huan han shuuchar advalue;long int value;double resistor,

18、a;cs = 0;/kai shi zhuan huanwr = 1;_nop_();wr = 0;_nop_();wr = 1;/while (intr!=0);delayms(1); /du qu zhuan huan hou de zhiP1 = 0xff;rd = 1;_nop_();rd = 0;_nop_();advalue = P1;/P1 kou de zhi song dao advaulerd = 1;a = (double)advalue;resistor = a * 9.8039;/shu zhi bian huanresistor *=100;value =(long

19、 int) resistor;/fen li wei shushuzhi0 = (value % 1000000)/100000;shuzhi1 = (value % 100000 )/ 10000;shuzhi2 = (value % 10000)/ 1000;shuzhi3 = (value %1000)/100;shuzhi4 = 10;shuzhi5 = (value %100)/10;shuzhi6 = value %10;shuzhi7 = 11;*液晶写指令函数*void writecommand(uchar m)/lcd xie zhi ling han shurs = 0;r

20、w = 0;P0 = m;delayms(4);en = 1;delayms(4);en = 0;*液晶写数据函数*void writedata(uchar lcddata)/lcd xie shu ju han shurs = 1;rw = 0;P0 = lcddata;delayms(4);en = 1;delayms(4);en = 0;*液晶初始化*void init()/lcd chu shu hua han shuen = 0;writecommand(0x38);writecommand(0x0c);writecommand(0x06);writecommand(0x01);*主

21、程序*void main()uchar f;init ();/LCD chu shi huawhile(1)adctrans();/ADC zhuan huanwritecommand(0x80);/lcd xian shi wei zhifor (f = 0;f 8;f+)writedata(tableshuzhif);/ye jing xian shidelayms(5);附录二：系统总体电路设计图本科生课程设计成绩评定表姓 名性 别专业、班级课程设计题目：设计并实现对电阻器电阻值的测量课程设计答辩或质疑记录：成绩评定依据：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定） 指导教师签字： 年 月 日