很好的基于51單片機(jī)的電壓采集與顯示系統(tǒng)設(shè)計-資料下載頁
2024-11-04 09:51本頁面
【導(dǎo)讀】對測量的精度和采集功能的要求也越來越高，而電壓的測量與顯示系統(tǒng)甚為重要。與通信控制采用了單片機(jī)8051來實(shí)現(xiàn)，硬件部分是以單片機(jī)為核心，還包括模-數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，顯示模塊，和串行接口部分，還有一些簡單的外圍電路。8路被測電壓通過通用ADC0809模。更加明了化數(shù)據(jù)顯示界面。繪制電路原理圖與工作流程圖，并進(jìn)行調(diào)試，最終設(shè)計完成了該系統(tǒng)的硬件。在軟件編程上，采用了C語言進(jìn)行編程，開發(fā)環(huán)境使用相關(guān)集成開發(fā)環(huán)境。示模塊程序、通道切換程序、A/D轉(zhuǎn)換程序。
【正文】 HZ 的時鐘晶振產(chǎn)生時鐘信號，以作為單片機(jī)工作的外部時鐘，其 XTAL1和 XTAL2 分別接入到單片機(jī)上相對應(yīng)的引腳。電路圖如圖 8。 18 圖 8 外部時鐘電路 外部時鐘的晶振頻率為 12MHZ,則通過該電路提供給單片機(jī)的時鐘也為 12MHZ. ． 2復(fù)位電路 當(dāng)對單片機(jī)的的 reset 引腳加超過兩個機(jī)器周期以上的高電平時，可使單片機(jī)復(fù)位，即程序從頭開始執(zhí)行。設(shè)計的復(fù)位電路如圖 10 所示： 圖 10 復(fù)位電路 當(dāng)按一次鍵后，形成的 RC 電路會使 RST 端的高電平保持兩個機(jī)器周期以上，使單片機(jī)復(fù)位。 30 pF30 pF12 M H ZX T A L 1X T A L 21 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 25 S e p 20 10 S h e e t o f F i l e : C : \ D o c um e nt s a nd S e t t i ng s \ A d m i n i s t r a t or \桌面 \ M y D e s i gn .d d bD r a w n B y:1u F1K8. 2 KR S T 19 ． 3 數(shù)碼管顯示模塊 選用了兩片集成的共陽極數(shù)碼管，每片是由兩 塊 8 端數(shù)碼管組成（包括小數(shù)點(diǎn)位）。這四塊8 斷數(shù)碼管共用相同的數(shù)據(jù)輸入線，每塊有一根片選線，只有選中了該數(shù)碼管，它才會點(diǎn)亮并顯示。而通過動態(tài)掃描原理可以使接在同一數(shù)據(jù)線的幾塊數(shù)碼管顯示不同的數(shù)。其中的74LS47 芯片是 BCD 轉(zhuǎn) 7 段數(shù)碼管的譯碼器。 在 DCBA 輸入 BCD 碼值，通過 74LS47 轉(zhuǎn)換就可以在數(shù)碼管上顯示十進(jìn)制數(shù)字。其中有兩塊電壓表起校準(zhǔn)對比作用。 圖 9 數(shù)碼管顯示模塊 20 5 調(diào)試報告 在 Protel 仿真軟件平臺上搭建硬件電路，在 keil uv2 上編寫軟件并經(jīng)編譯連接生產(chǎn)可執(zhí)行的 .hex 文件，把 該文件添加到在 Protel 平臺上搭建好的電路的單片機(jī)里。運(yùn)行進(jìn)行仿真調(diào)試。 仿真時，兩塊數(shù)碼管均有各自示數(shù)，在標(biāo)準(zhǔn)電壓表的示數(shù)附近，說明各模塊均在正常工作，只是軟件上對數(shù)據(jù)的處理有待改善。 開始時，程序的顯示子程序里沒有修正的過程，仿真的結(jié)果精度不達(dá)要求： 例如，在 5V 量程下，標(biāo)準(zhǔn)電壓表的顯示值 ,而數(shù)碼管顯示 ；標(biāo)準(zhǔn)電壓表顯示,數(shù)碼管示值為 2。在 10V 量程則偏差更大。據(jù)此在程序中對值進(jìn)行修正，依照標(biāo)準(zhǔn)電壓表進(jìn)行嘗試性修正，各顯示子程序中的語句“ zhi=zhi+3；”或“ zhi=zhi+5；”等都是對偏小的結(jié)果進(jìn)行的修正。 修正后發(fā)現(xiàn)，若在 5V 量程上測 5V 以內(nèi)的模擬電壓或是在 10V 量程上測 5 到 10V 電壓，則能精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位： 如， 5V 時：標(biāo)準(zhǔn)電壓表的顯示值 ,而數(shù)碼管顯示 ；標(biāo)準(zhǔn)電壓表的顯示值 ,而數(shù)碼管顯示 。 10V 時：標(biāo)準(zhǔn)電壓表的顯示值 ,而數(shù)碼管顯示 ；標(biāo)準(zhǔn)電壓表的顯示值 ,而數(shù)碼管顯示 ；兩路通道顯示均如此，是四舍五入保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位的值。 同時發(fā)現(xiàn)，用 5V 量程測超出的電壓時，數(shù)碼管顯示“ 00”并閃爍，說明警 告程序工作。 此外若用 10 量程測 5V 以內(nèi)的電壓，則精確度大大下降，誤差達(dá)到 。故為求精確，要求使用者用適當(dāng)?shù)牧砍虦y量待測電壓，獲得較高的精度。此外，數(shù)碼管在正常工作顯示時，仍有一些閃爍跳動，這主要是因?yàn)橛脛討B(tài)掃描法顯示，而在兩路通道間轉(zhuǎn)換時，要等待每次轉(zhuǎn)換完成，這之間的間隔超過 1 毫秒，使得測量值發(fā)生了變化，但總體上這不影響數(shù)碼管顯示和使用者的讀數(shù)。 21 6 總結(jié)及設(shè)計心得 本次課程設(shè)計的內(nèi)容是基于 51 單片機(jī)的直流電壓 采集與顯示系統(tǒng)的 設(shè)計，核心部分是模數(shù)轉(zhuǎn)換 及電壓顯示 ，這一知識點(diǎn)在本學(xué)期的教學(xué)過程 中 已經(jīng)廣泛應(yīng)用 ，對模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809 有進(jìn)一步了解 ，故我將此次設(shè)計的重點(diǎn)放在了功能的擴(kuò)展部分模塊的實(shí)現(xiàn)方法 及顯示 的改變上。 大四 學(xué)期教學(xué)實(shí)驗(yàn)中， 通過網(wǎng)上資料及課本信息，我會會了簡單的編程和設(shè)計最重要的是排版效果 ，此次，我在之前基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了模數(shù)轉(zhuǎn)換的通道，增添了量程選擇功能，在數(shù)碼管顯示上，采用了動態(tài)掃描的方法，并且編程有匯編轉(zhuǎn)變?yōu)?C 語言。在這些過程中我獲益匪淺：加深了對模數(shù)轉(zhuǎn)換的了解，能對其功能進(jìn)行多元化的應(yīng)用；數(shù)碼管的顯示技術(shù)上，我在以前所存靜態(tài)顯示的基礎(chǔ)上，又掌握了動態(tài)掃描方法，有利于簡化硬件設(shè)施 ；另一個收獲是在課程設(shè)計的過程中，我邊學(xué)邊用 C 語言，對簡單的 C 語言編程能夠獨(dú)立輕松的完成， C 語言在單片機(jī)的編程中靈活，功能強(qiáng)大，效率高， 簡單明了 ，具有 很多 優(yōu)勢，學(xué)會它是此次課程設(shè)計的最大收獲。 通過這次綜合課程設(shè)計 ，我一對單片機(jī)的應(yīng)用和開發(fā) 產(chǎn)生了 濃厚的興趣，課外也在進(jìn)行一些 探究，希望能熟練地掌握它。 在此基礎(chǔ)上， 我發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)好它的一個有效方法就是動腦動手進(jìn)行一些開發(fā)和設(shè)計，在開發(fā)和設(shè)計的過程中去思考和學(xué)習(xí)，邊學(xué)邊用，則能真正的理解原理和過程，達(dá)到掌握相關(guān)知識點(diǎn)的目的。當(dāng)前基于單片機(jī)的應(yīng)用非常廣泛，其強(qiáng)大的控制功能在 各個領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用 。所以，今后我 將會在老師的指導(dǎo)下，更加深入的去了解與探究這塊領(lǐng)域。 22 參考文獻(xiàn) [l] 李現(xiàn)勇． VisualC++串口通信技術(shù)與工程實(shí)踐【 M】．北 京：人民郵電出版社． 2020． [2] 劉一． Visual C++縭程實(shí)例教程【 M】．北京：北京希望 電子出版社． 2020． [3] 康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分） .北京：高等教育出版社 .2020 [4] 康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分） .北京：高等教育出版社 .2020 [5] 王靜霞 .單片機(jī)應(yīng) 用技術(shù)（ C 語言版） .北京：電子工業(yè)出版社 .2020 [6] 馬忠梅，等．單片機(jī)的 C 語言應(yīng)用程序設(shè)計【 M】．北京： 北京航空航天大學(xué)出版社． 2020． [7] 江世明 . 基于 Proteus 的單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) .北京：電子工業(yè)出版社 .2020 [8] 徐愛鈞 . Keil Cx51 單片機(jī)高級語言編譯與 uVision2 應(yīng)用實(shí)踐 .北京：電子工業(yè)出版社 .2020 23 附錄：元器件清單 所用到的元器件有： AT89C51/52 單片機(jī) 1 片 74LS47 芯片 1 片 ADC0809 芯片 1 片 共陽極數(shù)碼管 2 塊 電阻 1 個 電阻 1 個 30pF 瓷片電容 2 只 5V 電源 1 個 10V 電源 1 個 標(biāo)準(zhǔn)直流電壓表 2 個 導(dǎo)線 若干 12MHZ 晶振 1 個 NPN 三極管 1 只 雙刀雙擲開關(guān) 1 個 開關(guān) 1 個 滑動變阻器（ 1M） 2 個
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