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正文內(nèi)容

交直流數(shù)字電流表設(shè)計畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2024-07-24 17:17 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 組成。AT89C52是INTEL公司MCS51系列單片機中基本的產(chǎn)品,它采用ATMEL公司可靠的CMOS工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機,屬于標準的MCS51的HCMOS產(chǎn)品。它結(jié)合了CMOS的高速和高密度技術(shù)及CMOS的低功耗特征,它基于標準的MCS51單片機體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng),屬于89C51增強型單片機版本,集成了時鐘輸出和向上或向下計數(shù)器等更多的功能,適合于類似馬達控制等應(yīng)用場合。89C52內(nèi)置8位中央處理單元、256字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器RAM、8k片內(nèi)程序存儲器(ROM)32個雙向輸入/輸出(I/O)口、3個16位定時/計數(shù)器和5個兩級中斷結(jié)構(gòu),一個全雙工串行通信口,片內(nèi)時鐘振蕩電路。此外,89C52還可工作于低功耗模式,可通過兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結(jié)CPU而RAM定時器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式下,保存RAM數(shù)據(jù),時鐘振蕩停止,同時停止芯片內(nèi)其它功能。89C52有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)兩種封裝形式。所以主控單元擬采用AT89C52作為主控制器。 AT89C5289C52行輸出操作時,CPU通過內(nèi)部總線把數(shù)據(jù)寫入鎖存器。而89C51執(zhí)行輸入操作卻有兩種方式;當(dāng)執(zhí)行的是讀鎖存器指令時,CPU發(fā)出讀鎖存器信號,此時鎖存器狀態(tài)由觸發(fā)器的Q端經(jīng)鎖存器上面的三態(tài)輸入緩沖器1送入內(nèi)部總線;如果執(zhí)行的是讀端口引腳,則CPU發(fā)出的是讀引腳控制信號,直接讀取端口引腳上的外部輸入信息,此時引腳狀態(tài)經(jīng)鎖存器下面的三態(tài)輸入緩沖器2送入內(nèi)部總線。在89C52無片外的擴展存儲器的系統(tǒng)中,這四個端口都可以作為準雙向通用IO口使用。P0口的輸出級與P1P3口的輸出級在結(jié)構(gòu)上是不同的,因此,它們的負載能力和接口要求也各不相同。P0口與其他口不同,它的輸出級無上拉電阻。用作輸入時,應(yīng)先向口鎖存器80H寫1。把它當(dāng)作地址/數(shù)據(jù)總線時,則無須外接上拉電阻。P0口的每一位輸出可驅(qū)動8個LS型TTL負載。P1P3口的輸出級接有內(nèi)部上拉電阻,它們的每一位輸出可驅(qū)動4個LS型TTL負載。作為輸入口時,任何TTL或NMOS電路都能以正常的方式驅(qū)動89C52單片機的P1P3口。由于它們的輸出級具有上拉電阻,所以也可以被集電極開路所驅(qū)動,而無須外接上拉電阻。對于89C52單片機,端口只能提供幾毫安的輸出電流,故當(dāng)作輸出口去驅(qū)動一個普通晶體管的集極時,應(yīng)在端口與晶體管基極間串聯(lián)一個電阻,以限制高電平輸出時的電流。P1P3口也都是準雙向口。電源引腳Vcc和Vss。Vcc(40腳):電源端,為+5V。Vss(20腳):接地端。 AT89C52最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)包括:(1)復(fù)位電路、(2)晶振電路、(3)電源電路。(1) 復(fù)位電路:復(fù)位操作一般有兩種基本形式,一種是上電復(fù)位,另一種是上電與按鍵均有效的復(fù)位。復(fù)位電路接單片機的9管腳。(2) 晶振電路:單片機的時鐘信號通常有兩種產(chǎn)生方式:一是內(nèi)部時鐘方式,二是外部時鐘方式。晶振電路接單片機的119管腳(3) 電源電路:單片機40管腳接電源,20管腳接地。: AT89C52單片機最小系統(tǒng)本系統(tǒng)89C52單片機的最小系統(tǒng)的復(fù)位電路采用上電復(fù)位,晶振電路采用內(nèi)部時鐘方式。40管腳連接5V電源。 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇A/D轉(zhuǎn)換原理:逐次逼近法逐次逼近式A/D是比較常見的一種A/D轉(zhuǎn)換電路,轉(zhuǎn)換的時間為微秒級。 采用逐次逼近法的A/D轉(zhuǎn)換器是由一個比較器、D/A轉(zhuǎn)換器、緩沖寄存器及控制邏輯電路組成。基本原理是從高位到低位逐位試探比較,好像用天平稱物體,從重到輕逐級增減砝碼進行試探。逐次逼近法轉(zhuǎn)換過程是:初始化時將逐次逼近寄存器各位清零;轉(zhuǎn)換開始時,先將逐次逼近寄存器最高位置1,送入D/A轉(zhuǎn)換器,經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后生成的模擬量送入比較器,稱為 Vo,與送入比較器的待轉(zhuǎn)換的模擬量Vi進行比較,若VoVi,該位1被保留,否則被清除。然后再置逐次逼近寄存器次高位為1,將寄存器中新的數(shù)字量送D/A轉(zhuǎn)換器,輸出的 Vo再與Vi比較,若VoVi,該位1被保留,否則被清除。重復(fù)此過程,直至逼近寄存器最低位。轉(zhuǎn)換結(jié)束后,將逐次逼近寄存器中的數(shù)字量送入緩沖寄存器,得到數(shù)字量的輸出。逐次逼近的操作過程是在一個控制電路的控制下進行的。雙積分法采用雙積分法的A/D轉(zhuǎn)換器由電子開關(guān)、積分器、比較器和控制邏輯等部件組成?;驹硎菍⑤斎腚妷鹤儞Q成與其平均值成正比的時間間隔,再把此時間間隔轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,屬于間接轉(zhuǎn)換。雙積分法A/D轉(zhuǎn)換的過程是:先將開關(guān)接通待轉(zhuǎn)換的模擬量Vi,Vi采樣輸入到積分器,積分器從零開始進行固定時間T的正向積分,時間T到后,開關(guān)再接通與Vi極性相反的基準電壓VREF,將VREF輸入到積分器,進行反向積分,直到輸出為0V時停止積分。Vi越大,積分器輸出電壓越大,反向積分時間也越長。計數(shù)器在反向積分時間內(nèi)所計的數(shù)值,就是輸入模擬電壓Vi所對應(yīng)的數(shù)字量,實現(xiàn)了A/D轉(zhuǎn)換。以上分析可得A/D轉(zhuǎn)換實現(xiàn)簡單,可操作強。因此,首先考慮用常用的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809.ADC0809是采樣頻率為8位的、以逐次逼近原理進行?!獢?shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān),它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號,只選通8個單斷模擬輸入信號中的一個進行A/D轉(zhuǎn)換。 ADC0809:(1)8路8位A/D轉(zhuǎn)換器,即分辨率8位。 (2)具有轉(zhuǎn)換起??刂贫恕?(3)轉(zhuǎn)換時間為100μs(4)單個+5V電源供電 (5)模擬輸入電壓范圍0~+5V,不需零點和滿刻度校準。 (6)工作溫度范圍為40~+85攝氏度 (7)低功耗,約15mW。2.內(nèi)部結(jié)構(gòu)    ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器,它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型D/A轉(zhuǎn)換器、逐次逼近。 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.外部特性(引腳功能)   ADC0809芯片有28條引腳,采用雙列直插式封裝,如圖13.23所示。下面說明各引腳功能。   IN0~IN7:8路模擬量輸入端?! ?1~28:8位數(shù)字量輸出端?! DDA、ADDB、ADDC:3位地址輸入線,用于選通8路模擬輸入中的一路ALE:地址鎖存允許信號,輸入,高電平有效。   START: A/D轉(zhuǎn)換啟動信號,輸入,高電平有效。   EOC: A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號,輸出,當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時,此端輸出一個高電平(轉(zhuǎn)換期間一直為低電平)。   OE:數(shù)據(jù)輸出允許信號,輸入,高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時,此端輸入一個高電平,才能打開輸出三態(tài)門,輸出數(shù)字量?! LK:時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。   REF(+)、REF():基準電壓。   Vcc:電源,單一+5V。   GND:地。 ADC0809轉(zhuǎn)換電路將采集到的信號輸入到ADC0809芯片中,ADC0809會將接收到的模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號,在輸入到單片機中。: ADC0809轉(zhuǎn)換電路圖ADC0809轉(zhuǎn)換電路設(shè)計。ADC0809的工作過程是:首先輸入3位地址,并使ALE=1,將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動 A/D轉(zhuǎn)換,之后EOC輸出信號變低,指示轉(zhuǎn)換正在進行。直到A/D轉(zhuǎn)換完成,EOC變?yōu)楦唠娖剑甘続/D轉(zhuǎn)換結(jié)束,結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器,這個信號可用作中斷申請。當(dāng)OE輸入高電平 時,輸出三態(tài)門打開,轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 直流電流采集電路直流電流測量模塊的數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計可通直流輸入電路實現(xiàn)。利用電阻量具測量直流電流是最早采用的一種方法,它根據(jù)被測電流流過已知電阻而測量其電壓降來確定被測電流的大小。直流電流輸入ADC0809轉(zhuǎn)換器電路,由于被測電流為0—10A,需通過并聯(lián)電阻進行分流、采樣,: 交流電流采集電路一交流電路輸入電路的設(shè)計,首先考慮通過整流電路把交流信號轉(zhuǎn)化為小直流信號,再輸入ADC0808轉(zhuǎn)換器進行模數(shù)轉(zhuǎn)換,: 交流輸
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