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正文內(nèi)容

基于單片機at89c51的數(shù)字電流表設(shè)計(編輯修改稿)

2024-11-29 18:25 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 測量電路中的電流值,并將測得的電流值以數(shù)字的形式顯示出來,測量起來更方便,測量結(jié)果更穩(wěn)定。以往的指針式電流表操作麻煩,而且測量 的結(jié)果不能直觀的讀出來,造成測量結(jié)果的不準確,而用本次設(shè)計的數(shù)字電流表測出的數(shù)值不僅可以直觀讀取,而且誤差更小,精確度更高,更能滿足當今數(shù)字化時代的要求。 設(shè)計的可行性 技術(shù)可行性 實現(xiàn)該系統(tǒng)主要是依靠三個常用軟件:一個是 KEIL 軟件,可以用來編寫 C語言文件,同時也可以生成 HEX 文件;另一個是 ALTIUM 軟件,可以設(shè)計電路圖 ;還有一個是 PROTEUS 軟件,可以提前仿真我們要設(shè)計的電路,來驗證我們的設(shè)計是否可行。而課題所涉及的研究目標,我們在本科已經(jīng)學習過有關(guān)的內(nèi)容,比如C語言、模擬電子技 術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、單片機原理等專業(yè)基礎(chǔ)知識,其他的部分則可以通過自學,調(diào)用已經(jīng)開發(fā)好的一些功能模塊來完成課題涉及到的理論知識和技術(shù)要求。 經(jīng)濟可行性 系統(tǒng)所運用的軟件也是工作和學習所必不可少的兩個軟件,因此成本比較少,極大地減少了高校教學在購買和維修硬件設(shè)備上的花費。本課題通過通過已有的實驗設(shè)施,就能夠設(shè)計出比較完善的數(shù)字電流表,不但沒有經(jīng)濟上的負擔,并且還可以減輕實驗設(shè)備的購買花費。通過本次畢業(yè)設(shè)計可以自主設(shè)計數(shù)字電流表,為我們進行一些專業(yè)基礎(chǔ)實驗提供了方便性 ,不僅可以看到理想的實驗結(jié)果 ,而且 為教學和學習提供了方便。 宿州學院本科畢業(yè)設(shè)計 基于單片機 AT89C51的數(shù)字電流表設(shè)計 3 操作可行性 C 程序流程簡單明了,易學易用 ,不需大量編程,開發(fā)效率高,并且能夠結(jié)合其他多種開發(fā)工具,創(chuàng)作出一些高水平的電子產(chǎn)品。另外,憑借我們本科學習的專業(yè)的基礎(chǔ)知識,足夠有能力完成這個課題。 宿州學院本科畢業(yè)設(shè)計 基于單片機 AT89C51的數(shù)字電流表設(shè)計 4 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計 結(jié)構(gòu)框圖 本設(shè)計主要設(shè)計思路如下圖 1 所示: 圖 1 結(jié)構(gòu)框圖 原理及功能 壓流轉(zhuǎn)換電路 電壓電流轉(zhuǎn)換電路即 V/I 轉(zhuǎn)換電路, 也是信號采集電路。 因為本次設(shè)計的是電流表,而電路中采集到的是電壓信號,所以采用 V/I 轉(zhuǎn)換電路將電路中輸入的電 壓信號轉(zhuǎn)換成滿足一定關(guān)系的電流信號,轉(zhuǎn)換后的電流相當一個輸出可調(diào)的恒流源,其輸出電流應(yīng)能夠保持穩(wěn)定而不會隨負載的變化而變化。 V/I 轉(zhuǎn)換原理如圖 2 所示: 宿州學院本科畢業(yè)設(shè)計 基于單片機 AT89C51的數(shù)字電流表設(shè)計 5 圖 2 V/I 轉(zhuǎn)換電路 本次采用運算放大電路來實現(xiàn) V/I 轉(zhuǎn)換,采用 LM358 來實現(xiàn), LM358 內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器,適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用,也適用于雙電源工作模式,在推薦的工作條件下,電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。其中 1 號口接采樣電阻,用于信號輸入;2號口接 A/D 轉(zhuǎn)換器,用于信號輸出。 A/D 轉(zhuǎn)換電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路用于模擬信號和數(shù)字信號之間的相互轉(zhuǎn)換,因為電路中采集到的是模擬信號,而單片機只能讀取數(shù)字信號,因此需進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后將數(shù)字信號傳送給單片機進行處理。 A/D 轉(zhuǎn)換電路圖如下圖 3所示: 宿州學院本科畢業(yè)設(shè)計 基于單片機 AT89C51的數(shù)字電流表設(shè)計 6 圖 3 A/D 轉(zhuǎn)換電路 本次設(shè)計選取 ADC0808 作為 A/D 轉(zhuǎn)換器, ADC0808 是帶有 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)及微處理機兼容的控制邏輯的 CMOS 組建,可以和單片機直接接口。 IN0 口接 V/I 轉(zhuǎn)換電路用于信號的輸 入; ALE 為地址鎖存允許輸入線,高電平有效。當 ALE 線為高電平時,地址鎖存與譯碼器將 A、 B、 C三條地址線的地址信號進行鎖存,經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進行轉(zhuǎn)換。 ALE 口接入單片機的 口,因為單片機 P3 口作為第二功能的輸入 /輸出或第一功能的通用輸入,均將相應(yīng)位的鎖存置 1,可以實現(xiàn) ALE 口的工作; ST 為轉(zhuǎn)換啟動信號。當 ST 上跳沿時,所有內(nèi)部寄存器清零;下跳沿時,開始進行 A/D 轉(zhuǎn)換;在轉(zhuǎn)換期間, ST 應(yīng)保持低電平。 EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號,當 EOC為高電平時,表明轉(zhuǎn)換結(jié)束;否則,表明正在進行 A/D 轉(zhuǎn)換。 OE 為輸出允許信號,用于控制三條輸出鎖存器向單片機輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 OE= 1,輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù); OE= 0,輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài); CLK 為時鐘輸入信號線。因 ADC0808 的內(nèi)部沒有時鐘電路,所需時鐘信號必須由外界提供,本次設(shè)計選取的是 74xx74芯片,用來產(chǎn)生時鐘信號,觸發(fā) ADC0808工作; 宿州學院本科畢業(yè)設(shè)計 基于單片機 AT89C51的數(shù)字電流表設(shè)計 7 D0~D7 為數(shù)字量輸出線,將數(shù)字信號輸入到單片機。 單片機最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)包括晶振電路、復位電路、電源模塊和串口通信四個部分。 單片機最小系統(tǒng)如下圖 4 所示: 圖 4 單片機最小系統(tǒng) (1) 復 位電路的原理是單片機 9號 RST(復位引腳 )接收到 2us 以上的電平信號,一般單片機有上電復位和按鍵復位,現(xiàn)在高級一點的單片機有軟件復位 。 (2) 按鍵復位就是按上圖解法,使電容處于短路狀態(tài),釋放了所有的電能,9號 RST(復位引腳 )與電源短接由于人的反應(yīng)時間大于 2us 所以單片機復位 。 (3) 上電復位是利用電容不能突變的原理而設(shè)計的,只要保證電容的充電時間大于 2us,由于電容充發(fā)電引起的 9 號 RST(復位引腳 )電平變化使單片機復位 。 (4) 單片機最小系統(tǒng)必須外接晶振電路才可以為單片機提供時鐘周期(可選6MHz 或者 ),在正常工作的情況下可以采用更高頻率的晶振, 51 單片機最小系統(tǒng)晶振的振蕩頻率直接影響單片機的處理速度,頻率越大處
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