【導(dǎo)讀】本論文從A/D轉(zhuǎn)換器的原理、功能和系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)、A/D轉(zhuǎn)換。程序編程、數(shù)碼管的顯示和Proteus仿真器的仿真五個(gè)部分分別論述這一設(shè)計(jì)。此外在單片機(jī)最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對(duì)上電復(fù)位電路做了修改，使電。路能夠工作在穩(wěn)定的電壓下。以及霍爾傳感器采集，讀取A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)后進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。系統(tǒng)包括霍爾傳感器模塊、上電復(fù)位電路、晶振電路和數(shù)碼管顯示部分。通過(guò)MPLABICD_2燒寫(xiě)程序到單片機(jī)中實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)強(qiáng)度的檢測(cè)和顯示。最后將PIC16F877單片機(jī)、霍爾傳感器和四位一體傳感器等模塊。電路在電路板上進(jìn)行焊接調(diào)試，并進(jìn)行整個(gè)電路系統(tǒng)各方面性能和功能測(cè)試。

　　

【正文】 FG3=0。 PCFG2=0。 PCFG1=0。 PCFG0=0。 // PCFG3:PCFG0=0000,全為模擬引腳，參考電壓為 VDD 和 VSS // 以上 5 條語(yǔ)句可以用一條語(yǔ)句表達(dá)： ADCON1=0b00000000。 // 分開(kāi)寫(xiě)的目的是易于理解 ADCS1=1。 ADCS0=1。 // 使用 A/D 轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)部 RC 振蕩器作為時(shí)鐘 CHS2=0。 CHS1=0。 CHS0=0。 // CHS2:CHS0=000, 選擇通道 0 進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換 ADON=1。 // 開(kāi)啟 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 // 以上 6 條語(yǔ)句可以用一條語(yǔ)句表達(dá)： ADCON0=0b11000001。 for(i=0。i25。i++) { // 為了采樣保持電路充電的延時(shí)，超過(guò) 25us 即可 } ADGO=1。 // 啟動(dòng)一次 A/D 轉(zhuǎn)換 while(1) { while(ADGO) 。 // 采用查詢(xún)方式進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換 adres=( ((unsigned int)ADRESH) 8)+ADRESL。 //獲得 10 位結(jié)果 adres=((long)adres*5000/1023)。 //獲得電阻值 DisplayData(adres)。 // 顯示一次的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 25us ADGO=1。 // 啟動(dòng)下一次 A/D 轉(zhuǎn)換 } } ifndef _SEGMENT74_H_ // 防止重復(fù)編譯本頭文件 define _SEGMENT74_H_ define SEG_BITSEL_PORT PORTB // 位選端口 define SEG_BITSEL_PORT_DIR TRISB // 位選端口的方向寄存器 本科畢業(yè)論文 19 延時(shí)程序設(shè)計(jì) define SEG_FONT_PORT PORTC // 字形輸出端口 define SEG_FONT_PORT_DIR TRISC // 字形端口的方向寄存器 void DisplayData(unsigned int iData)。 endif // _SEGMENT74_H_ include include include const char Seg7TableN[]={0b11000000,0b11111001,0b10100100, 0b10110000,0b10011001,0b10010010,0b10000010, 0b11111000,0b10000000,0b10010000}。 //字形碼數(shù)組 void DisplayData(unsigned int iData) { char i=0,j=0,k=0,NumStr[5]={0,0,0,0,0}。 //NumbStr[0]未用 NumStr[1]=iData/1000。 // 千位 NumStr[2]=(iData%1000)/100。 // 百位 NumStr[3]=iData%100/10。 // 十位 NumStr[4]=iData%10。 // 個(gè)位 //用 NumStr[1]到 NumStr[4]的目的是與電路圖上的序號(hào)匹配，這樣不易弄錯(cuò) for(i=0。i10。i++) { SEG_BITSEL_PORT=k=0x01。 // 每次循環(huán)不要忘記 k 賦初始值 for(j=1。j=4。j++) // 共需要刷新四個(gè)數(shù)碼管位置 { SEG_BITSEL_PORT=k。 //設(shè)置要點(diǎn)亮的位置 SEG_FONT_PORT=Seg7TableN[NumStr[j]]。 //設(shè)置字形 delayms(5)。 // 延時(shí)顯示字形 ,造成視覺(jué)暫留現(xiàn)象 k=k1。 // 左移為顯示下一位置做準(zhǔn)備 } } } ifndef _MYFUNCS_H_ // 防止重復(fù)編譯本頭文件 define _MYFUNCS_H_ define DLY_MS 67 //設(shè)置延時(shí)時(shí)間常數(shù)。不同主頻時(shí)需要修改 void delayms(int ms)。 //聲明延時(shí)函數(shù) endif // _MYFUNCS_H_ include void delayms(int ms) //定義延時(shí)函數(shù) 本科畢業(yè)論文 20 { int i=0,j=0。 for(i=0。ims。i++) for(j=0。jDLY_MS。j++) {。} } 本科畢業(yè)論文 制作選材 首先對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)的分析，基本確定設(shè)計(jì)有霍爾傳感器電路模塊 、單片機(jī)、晶振電路、 A/D 轉(zhuǎn)換器和數(shù)碼管顯示電路，五個(gè)部分組成。 然后根據(jù)各個(gè)部分的要求確定元器件的種類(lèi)以及數(shù)目等，電阻、電容、晶振的規(guī)格以及印制板的板材和腐蝕劑以及轉(zhuǎn)印紙等， A/D 轉(zhuǎn)換器就直接使用 PIC 單片機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部集成的轉(zhuǎn)換器使用起來(lái)比較方便，電路也不會(huì)復(fù)雜，最重要的是 PIC 單片機(jī)內(nèi)部集成的就能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求需要使用四位的數(shù)碼管才能達(dá)到要求，電阻以及電容和晶振根據(jù)電路的需求購(gòu)買(mǎi)，主要通過(guò)網(wǎng)購(gòu)（淘寶網(wǎng)）以及電子時(shí)代廣場(chǎng)的采購(gòu)，通過(guò)不同的途徑力爭(zhēng)買(mǎi)到性?xún)r(jià)比最高的元器件。 電路制作 確定完這些元器件后通過(guò)軟件繪制原理圖及印刷板電路圖。在繪制印刷板電路的過(guò)程中應(yīng)該注意元器件的尺寸及布線的合理性，合理布局以及布線時(shí)盡可能將線的寬度放大，因?yàn)樽约褐谱鞯挠≈瓢逶诳涛g的時(shí)候很容易出現(xiàn)問(wèn)題，所以在尺寸允許的范圍內(nèi)，盡可能的將布線放大，這樣有利于后期焊接以及電路的導(dǎo)通。 繪制電路原理圖是電路設(shè)計(jì)和 PCB制作的第一步，只有繪制出正確的電路原理圖，才能為繪制印版圖打下良好的基礎(chǔ)，從而順利完成整個(gè)電路設(shè)計(jì)和印制板制作。 PROTEL軟件是目前流行最廣的電路繪圖軟件，這款軟件使繪圖操作更加簡(jiǎn)單、 方便。學(xué)習(xí)使用 PROTEL軟件繪制電路圖的關(guān)鍵是要掌握 PROTEL軟件的繪圖模式，而不是學(xué)會(huì)某個(gè)版本 PROTEL軟件的操作。所謂繪圖模式，是指某個(gè)軟件較為特殊的繪圖操作方法。 PROTEL軟件的繪圖模式和 AutoCAD、 Photoshop等繪圖軟件的繪圖模式相差很大，但是， PROTEL軟件各個(gè)版本的繪圖模式卻是基本相同的，掌握了 PROTEL軟件的繪圖模式，任何一個(gè) PROTEL軟件拿來(lái)熟悉一下就基本上能夠使用。用 PROTEL軟件繪圖并不難，只是在繪圖中要學(xué)會(huì)避免各種錯(cuò)誤的發(fā)生，而這些錯(cuò)誤往往是不正確或是不規(guī)范的 繪圖方法造成的。在這里，我用到的是 PROTEL 99 SE軟件， 繪制原理圖的具體操作，就是放置元件，然后用線或者網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)將元件按電路要求連接起來(lái)。繪制出的原理圖應(yīng)緊湊、美觀、簡(jiǎn)單、明了。當(dāng)放置元件的位置不理想時(shí)，就必須移動(dòng)元件。 PROTEL 99 SE移動(dòng)元件的方法非常簡(jiǎn)單，只需用鼠標(biāo)光標(biāo)指向某個(gè)元件的中心部分，按住鼠標(biāo)左鍵不放，元件就被鼠標(biāo)點(diǎn)取，移動(dòng)鼠標(biāo)就可以移動(dòng)元件，這時(shí)候按鍵盤(pán)上的空格鍵是旋轉(zhuǎn)元件，按 X鍵是左右翻轉(zhuǎn)元件，按 Y鍵是上下翻轉(zhuǎn)元件，放開(kāi)鼠標(biāo)左鍵就完成移動(dòng)器件的操作。一系列的元件和連線畫(huà)好了就 完成了電路的制作。 本科畢業(yè)論文 2 要制作 PCB 印制板只要將原理圖 SCH 文件轉(zhuǎn)換成 NET 文件，然后再 PCB工作界面導(dǎo)入 NET 文件，所有的原件就會(huì)導(dǎo)進(jìn) PCB 印制板制作空間中了，設(shè)計(jì)完成的 PCB 圖如圖 所示。 圖 PCB 設(shè)計(jì)圖 制作 PCB 板時(shí)需要注意一下幾個(gè)問(wèn)題： 首先，要考慮 PCB 尺寸大小。 PCB 尺寸過(guò)大時(shí)，印制的線條相應(yīng)的會(huì)比較長(zhǎng)，阻抗會(huì)增加，抗噪聲能力也就下降，成本相應(yīng)的增加；過(guò)小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。在確定 PCB 尺寸之后，再確定特殊元件的位置。最后，根據(jù)電路的功能單元，對(duì)電路的全部元件進(jìn)行布局 。 在確定特殊元件的位置時(shí)要遵守以下原則： (1)盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設(shè)法減少他們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾，易受干擾的元器件不能相互靠的太近，輸出和輸入元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。 (2)某些元件或者是導(dǎo)線之間可能會(huì)有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元件盡量布置在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方，保證身體安全。 (3)重量超過(guò) 15g 的元件，應(yīng)當(dāng)用支架加以固定，然后焊接。對(duì)于又大又重、發(fā)熱量也多的元件。不宜焊接在印制板上，而應(yīng)安裝在整機(jī)的機(jī)箱底板上，注意考慮散熱問(wèn)題。熱敏元件要遠(yuǎn) 離發(fā)熱元件安裝。 (4)對(duì)于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動(dòng)開(kāi)關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)該考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求。若是機(jī)內(nèi)調(diào)節(jié)、應(yīng)放在印制板上方便調(diào)節(jié)地方；若是機(jī)本科畢業(yè)論文 3 外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)箱面板上的位置相對(duì)應(yīng)。 (5)注意留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。 根據(jù)電路的功能單元，對(duì)電路的全部元件進(jìn)行 PCB 布局時(shí)，要符合以下原則： (1)按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置，使布局便于信號(hào)流通，并使信號(hào)盡可能保持方向一致。 (2)以每個(gè)功能電路的核心元件有中心，圍繞它來(lái)進(jìn)行布局。元件最好是均勻 、整齊、緊湊的排列在 PCB 板上，盡量減少和縮短各元件之間的引線和連線。 (3)在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能是元件平行排列。這樣不但美觀，而且裝焊容易，易于批量生產(chǎn)。 (4)位于電路板邊緣的元件，離電路板邊緣一般不能小于 2mm。電路板的最佳形狀為矩形、長(zhǎng)寬比最好是 3:2 或 4:3。電路板面尺寸大于 200150mm 時(shí)，應(yīng)考慮電路板的機(jī)械強(qiáng)度。 由于指導(dǎo)老師事先已購(gòu)買(mǎi)了 PIC 單片機(jī)開(kāi)發(fā)板，所以只要搭建好電路，然后利用開(kāi)發(fā)板燒寫(xiě)程序進(jìn)去然后再在電路上調(diào)試驗(yàn)證就好了。 源程序 編譯與調(diào)試 本設(shè)計(jì)采用 MPLAB 和 HITECH PICC 軟件對(duì)源程序進(jìn)行編譯 、 調(diào)試 和燒寫(xiě) 。 MPLAB 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（ IDE）是 Microchip 公司免費(fèi)提供的，專(zhuān)用于其單片機(jī)的開(kāi)發(fā)的綜合編輯器、項(xiàng)目管理和設(shè)計(jì)平臺(tái)， MPLAB IDE 功能豐富，是開(kāi)發(fā)單片機(jī)的一個(gè)很簡(jiǎn)單明了又易于學(xué)習(xí)的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，內(nèi)置源代碼編輯器，支持源程序的在線匯編、編譯和鏈接等，同時(shí)能編譯匯編語(yǔ)言和 C 語(yǔ)言源程序；通過(guò)使用內(nèi)置模擬器觀察程序流程調(diào)試可執(zhí)行邏輯或使用 MPLAB ICD2 在線調(diào)試器實(shí)時(shí)調(diào)試可執(zhí)行邏輯，有一個(gè)特別貼心的功能是內(nèi) 部集成了程序運(yùn)行的時(shí)間統(tǒng)計(jì)，因?yàn)槌绦虻倪\(yùn)行是需要時(shí)間的，所以其實(shí)所謂的延時(shí)時(shí)間不會(huì)精準(zhǔn)到自己設(shè)置的時(shí)間，在要求特別高的設(shè)計(jì)中，可以用這個(gè)模擬計(jì)時(shí)器來(lái)進(jìn)行計(jì)時(shí)，然后調(diào)整延時(shí)時(shí)間到最合理的地方；對(duì)于初學(xué)者，對(duì)于延時(shí)的時(shí)間不是很明了的，這個(gè)也是一個(gè)很好的學(xué)習(xí)工具。 MPLAB 安裝時(shí)默認(rèn)安裝了 HITECH PICC， HITECH PICC 是 MPLAB 的一個(gè)編譯器，在程序的燒寫(xiě)中 HITECH PICC 是必不可少的一個(gè)編譯器，不管是匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序還是 C 語(yǔ)音編寫(xiě)的程序，在創(chuàng)建項(xiàng)目時(shí)需要在【 Active Toolsuite】右邊的選項(xiàng)列表中選擇選擇目標(biāo)“ HITECH Universal ToolSuite”作為編譯器。機(jī)器只能識(shí)別機(jī)器碼，所以需要將 C 語(yǔ)言編寫(xiě)的程序編譯成機(jī)器碼，即目標(biāo)代碼。利用 MPLAB ICD 2 燒寫(xiě)和調(diào)試程序步驟如下： 首先安裝好 ICD 2，然后將 ICD 2 與開(kāi)發(fā)板連接好，打開(kāi) MPLAB 軟件，依次選擇主菜單【 Debugger】→【 Select Tool】→ MPLAB ICD 2】，將 ICD 2 作為調(diào)試器使用； 本科畢業(yè)論文 4 然后選擇開(kāi)發(fā)板，主菜單的【 Configure】→【 Select Device】在彈 出的窗口選擇芯片型號(hào)，此處選擇 PIC16F877 作為目標(biāo)芯片； 再然后是連接 ICD 2，選擇主菜單的【 Debugger】→【 Connect】測(cè)試連接 ICD 2 ，連接成功會(huì)在【 Output】窗口給出連接成功提示信息； 最后進(jìn)行程序的編譯和燒寫(xiě)：選擇主菜單的【 Project】→【 Build All】來(lái)編譯程序，如編譯成功，則生成目標(biāo)文件，否則會(huì)在【 Output】窗口輸出錯(cuò)誤信息。編譯成功之后再選擇【 Debugger】→【 Program】把生成的目標(biāo)代碼燒寫(xiě)進(jìn)單片機(jī)中就可以了。 另外通過(guò)安裝 PROTEUS仿真器 可以和 MPLAB IDE集成環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真，做到不依賴(lài)外部電路就能實(shí)現(xiàn)電路的仿真，這樣不僅給電路設(shè)計(jì)和元件購(gòu)買(mǎi)帶來(lái)方便，更能方便