【正文】 .........................................................................35 南昌工程學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第一章 緒論 設(shè)計(jì)的要求及任務(wù) V/I 轉(zhuǎn)換模塊，要求輸出電流步進(jìn)可以達(dá)到 1ma，精度 =1%； D/A 轉(zhuǎn)換模塊，將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量； ，要求含有 LCD顯示模塊； D/A 轉(zhuǎn)換程序 ， 將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量； A/D采樣二極管的兩端電壓，編寫相應(yīng)的 A/D 采樣程序； LCD 驅(qū)動(dòng)程序； ，能在 LCD 上顯示二極管的正向伏安特性曲線，并具有單點(diǎn)檢測的功能 ； 設(shè)計(jì)的目標(biāo) 本次的設(shè)計(jì)主要的目的是為了檢測非線性器件的正向的伏安特性曲線，而對于一般的非線性器件，通常我們會(huì)選擇二極管，因此我們將探討二極管兩端所加的電壓和流過的電流的關(guān)系，即是測試二極管的伏安特性曲線，并且在 LCD 上顯示出對應(yīng)的伏安特性曲線。將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量； 利用單片機(jī)內(nèi)部 A/D 采樣二極管的兩端電壓，編寫相應(yīng)的 A/D 采樣程序； 編寫 LCD驅(qū)動(dòng)程序； 編寫程序，能在 LCD 上顯示二極管的正向伏安特性曲線，并具有單點(diǎn)檢測的功能； 三、 畢 業(yè) 設(shè)計(jì) (論文 )工作內(nèi)容及完成時(shí)間： 11月 30日─ 12月 06日 文獻(xiàn)閱讀、資料整理、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)； 12月 07日─ 12月 13日 完成硬件電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試； 12月 14日─ 12月 20日 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)及調(diào)試； 12月 21日─ 12月 27日 電路仿真及繪制印制板圖；制版、焊接、調(diào)試及完善； 12月 28日─ 01月 03日 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，完成初稿； 01月 04日─ 05月 21日 修改并完成論文。該設(shè)計(jì)電路的硬件方面主要STC12C5A60S2 組成的單片機(jī)最小系統(tǒng)， V/I 轉(zhuǎn)換電路模塊， DA 轉(zhuǎn)換電路模塊，單片機(jī)內(nèi)部的 AD 轉(zhuǎn)換模塊，放大電路及 LCD12864 顯示電路組成。 LCD12864。第四章是軟件設(shè)計(jì)部分，通過本章可以比較直觀地了解程序軟件設(shè)計(jì)。當(dāng)外界有正向電壓第一章 緒論 2 偏置時(shí)，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了 正向電流 。不同型號的二極管的擊穿電 壓 UBR值差別很大，從幾十伏到幾千伏。一般硅二極管的正向壓降約為 V，鍺二極管的正向壓降約為 V。反向擊穿有兩種類型： ① 電擊穿： PN結(jié)未損壞，斷電即恢復(fù)。按照管芯結(jié)構(gòu)，又可分為 點(diǎn)接觸型二極管 、面接觸型二極管及 平面二極管 。軟件部分通過對 C語言的學(xué) 習(xí)和單片機(jī)知識(shí)的了解，根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)編寫出單片機(jī)程序。 7 第三章 硬件電路設(shè)計(jì) — STC12C5A60S2 STC12C5A60S2/AD/PWM 系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘 /機(jī)器周期 (1T)的單片機(jī)，是高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051,但速度快 812 倍。 EEPROM功能 (STC12C5A62S2/AD/PWM 無內(nèi)部 EEPROM)。 , 10 位精度 ADC，共 8 路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá) 250K/S(每秒鐘 25 萬次 )18.通用全雙工異步串行口 (UART)，由于 STC12系列是高速的 8051，可再用定時(shí)器或 PCA軟件實(shí) 現(xiàn)多串口 。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P3 口： P3口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，可接收輸出 4個(gè) TTL 門電流。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。在由外部程序存儲(chǔ)器取址期間，每個(gè)機(jī)器周期 PSEN 兩 次有效。 STC12C5A60S2 單片機(jī)與普通 51 單片機(jī)的區(qū)別： STC12C5A60S2 是 8051 系列單片機(jī)，與普通 51單片機(jī)相比有以下特點(diǎn)： ，速度是普通 51的 8~12 倍 8 路 10位 AD ，帶 PWM功能 SPI接口 EEPROM 1K內(nèi)部擴(kuò)展 RAM WATCH_DOG 口可以定義，有四種狀態(tài) 11 STC12C5A60S2 內(nèi)部 AD的工作原理 STC12C5A60AD/S2 系列帶 A/D 轉(zhuǎn)換的單片機(jī)的 A/D 轉(zhuǎn)換口在 P1 口（ ） ,有 8路 10 位的高速 A/D 轉(zhuǎn)換，速度可達(dá)到 250KHZ（ 25 萬次 /秒）。不管是 A/D 轉(zhuǎn)換完成后由該位申請產(chǎn)生中斷，還是由軟件查詢該標(biāo)志位 A/D轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，當(dāng) A/D轉(zhuǎn)換完成后， ADC_FLAG=1，一定要軟件清 0。輸出緩沖是 2倍增益 railtorail 輸出放大器，輸出放大器是AB 類以提高穩(wěn)定性和減少建立時(shí)間。該器件的典型動(dòng)態(tài)阻抗為 ，在很多應(yīng)用中用它代替穩(wěn)壓二極管，例如，數(shù)字電壓表，運(yùn)放電路，可調(diào)壓電源，開關(guān)電源等。 OPA2335 的引腳圖（圖 ）如下： 圖 （ OPA2335引腳圖） 21 V/I 轉(zhuǎn)換電路原理圖 如下圖 所示： 圖 (V/I轉(zhuǎn)換電路原理圖 ) V/I 轉(zhuǎn)換電路工作原理簡述： 我們設(shè) Ui 為輸入電壓， I0為輸出電流， Rf 為電流反饋采樣電阻， R5為限流電阻，RL 為負(fù)載電阻，由 V/I轉(zhuǎn)換電路原理圖我們可以得知以下 公式 ： 41i R UUR UU f??? ?? （ 1） Lf RIU ?? 0 （ 2） )(023 2_ Lf RRIRR RUU ??????? （ 3） 4321 , RRRR ?? ， 由 上式（ 1），（ 2），（ 3）整理計(jì)算得： if uRR RI ??? 1 40 （ 4） 21 RR ? KRR 143 ?? 1?fR若取 =39KΩ， Ω , Ω得 iUI 3910 ? （ 5） 通過上述分析可知，負(fù)載電流僅由輸入電壓決定，而與負(fù)載的大小無關(guān)（由于運(yùn)放電源的限制，負(fù)載只能在一定的范圍內(nèi)變化）。 虛斷 ： 指在理想情況下，流入集成運(yùn)算放大器輸入端電流為零。第一部分 LCD12864的初始化流程圖 如 圖 所示 ： 圖 （ LCD12864的初始化流程圖 ） LCD12864 初始化程序： void LcmInit(void) //LCD12864 初始化函數(shù) { writeCommand(0x30)。 //調(diào)用 ClrGDAM 函數(shù) } 開始 延時(shí) 功能設(shè)定控制字 30H 延時(shí) 清除屏幕控制字 01H 延時(shí) 進(jìn)入設(shè)定點(diǎn) 控制字 06H 延時(shí) 顯示開 /關(guān) 控制字 0C0H 延時(shí) 結(jié)束 清除 GDRAM 25 第二部分 TLV5616 DA數(shù)據(jù)發(fā)送程序流程圖 如下圖 所示 ： 是 圖 （ TLV5616DA數(shù)據(jù)發(fā)送程序流程圖 ） TLV5616 DA 程序 : //**tlv5616 的驅(qū)動(dòng)程序 **// void tlv5616_da(uint da) {uchar i 。_nop_()。 _nop_()。 } 設(shè)置片選， FS 等控制信號 設(shè)置上電及慢速模式 左移一位 時(shí)鐘控制 發(fā)送 Dataamp。//畫坐標(biāo)軸 LcmPrint(4,0,xian1)。 //適當(dāng)延時(shí)， 1s InitializeAD()。 //調(diào)用 displaystring1（）函數(shù)，顯示電流值 displaystring(0x9d,ADvalue)。 在下圖中，我們能比較直觀的看到測試的二極管對應(yīng)的電流和電壓的數(shù)值和在 LCD12864 液晶顯示屏左半屏上顯示出的對應(yīng)的點(diǎn)，我們通過打點(diǎn)，依次顯示出對應(yīng)的點(diǎn)，并最終顯示出二極管的伏安特性曲線。在設(shè)計(jì)過程中我發(fā)現(xiàn)自己考慮問題很不全面，自己的專業(yè)知識(shí)掌握的很不牢固，所掌握的應(yīng)用軟件還不夠多，我希望自己的這些不足之處能在今后的工作和學(xué)習(xí)中得到改善。//顯示漢字和字符 while(1)。 //調(diào)用 drawPoint（）函數(shù)，其中 ADvalue1/ 是為了計(jì)算對應(yīng)的電壓值 的 格子數(shù)，一個(gè)格子為 ，因?yàn)?ADvalue1 為浮點(diǎn)數(shù)，所以前面需要進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換為整型。a++) { tlv5616_da(39*a)。 //適當(dāng)延時(shí)， 3s LcmInit()。i16。 da=1。i16。 //延時(shí) writeCommand(0x0c)。 將負(fù)載短路，也就是將 RL 短路，如果反饋信號還存在，就是電流負(fù)反饋；如果反饋信號為 0，就是電壓負(fù)反饋。 虛短和虛斷的含義： 虛短 ： 是指在理想情況下，兩個(gè)輸入端的電位相等，就好像兩個(gè)輸入端短接在一起，但事實(shí)上并沒有短接，稱為 “ 虛短 ” 。 可以的得到輸出電壓 V ， 再將其輸入到 V/I轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 19 TL431 可控精密穩(wěn)壓源 簡介： TL431 是可控精密穩(wěn)壓源。 模塊引腳說明如下表 所示 ： 引腳號 引腳名稱 方向 功能說明 1 GND 模塊的電源地 2 VCC 模塊的電源正端 3 V0 LCD 驅(qū)動(dòng)電壓輸入端（可懸空） 4 RS H/L 并行的指令 /數(shù)據(jù)選擇信號 5 RW H/L 并行的讀寫選擇信號 6 EN H/L 并行的使能信號 7 DB0 H/L 數(shù)據(jù) 0 8 DB1 H/L 數(shù)據(jù) 1 9 DB2 H/L 數(shù)據(jù) 2 10 DB3 H/L 數(shù)據(jù) 3 11 DB4 H/L 數(shù)據(jù) 4 12 DB5 H/L 數(shù)據(jù) 5 13 DB6 H/L 數(shù)據(jù) 6 14 DB7 H/L 數(shù)據(jù) 7 15 PSB H/L 并 /串行接口選擇： H并行； L串行 16 NC 空腳 17 /RES H/L 復(fù)位 低電平有效 18 VOUT 倍壓輸出腳 19 LED_A 背光源正極 20 LED_K 背光源負(fù)極 表 （模塊引腳說明） 15 LCD12864 外形尺寸如下圖 所示： 圖 （ LCD12864外形尺寸圖） LCD12864 的 8位并行接口時(shí)序圖如下圖 ： MPU 寫資料到模塊： MPU 從模塊讀出資料： 圖 （ LCD128648位并行接口時(shí)序圖）第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 16 用戶指令集如下表 ： 指令 指令碼 說明 執(zhí)行時(shí)間 RS RW DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 清除顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 將 DDRAM 填滿20H s 地址歸位 0 0 0 0 0 0 0 0 1 X 設(shè)定 DDRAM 的地址計(jì)數(shù)器 s 進(jìn)入點(diǎn)設(shè)定 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 指定在讀取與寫入設(shè)定游標(biāo) 72us 顯示狀態(tài) 開 /關(guān) 0 0 0 0 0 0 1 D C B D=1，整體開 C=1游標(biāo)開 B=1游標(biāo)位置開 72us 游標(biāo)或顯示 0 0 0 0 0 1 S/C R/L X X 設(shè)定游標(biāo)移動(dòng)與顯示控制位 72us 功能設(shè)定 0 0 0 0 1 DL X 0 X X DL=1， RE=1，擴(kuò)充指令； RE=0 72us 設(shè)定 CGRAM地址 0 0 0 1 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 設(shè)定 CGRAM 地址到地址計(jì)數(shù)器 72us 設(shè)定 DDRAM 0 0 1 AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 設(shè)定 DDRAM 地