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1、电气工程学院电气工程学院课程设计任务书课程设计任务书课题名称： 直流数字电流表设计 专业、班级： 测控技术与仪器， 指导教师： 2011 年 12 月 19 日至 2011 年 12 月 23 日共 1 周指导教师签名： 教研室主任签名： 分管院长签名： 一课程设计内容运用所学单片机、模拟和数字电路、和测控系统原理与设计等方面的知识，设计出一台以 AT89C52 为核心的直流数字电流表，完成电流信号的采集、处理、显示及键盘接口电路等部分的软、硬件设计，要求采用 ADC0808 实现 A/D 转换，由键盘设置测量量程，用发光二级管显示当前测量量程。直流数字电流表要求如下：1）4 位数码显示2）量
2、程：10A、1A、100mA。3）防反接保护、过流保护。4）内阻不限。二课程设计应完成的工作1）硬件部分包括前置信号处理单元（放大器，滤波器等）、 A/D 转换、微处理器（MCU）、键盘、显示等；2）软件部分包括键盘扫描、A/D 转换、数字滤波、标度变换、显示等；3）用 PROTEUS 软件仿真实现；4）画出系统的硬件电路结构图和软件程序框图；5）撰写设计说明书一份(不少于 2000 字)，阐述系统的工作原理和软、硬件设计方法，重点阐述系统组成框图、硬件原理设计和软件程序流程图。说明书应包括封面、任务书、目录、摘要、正文、参考文献(资料)等内容，以及硬件电路结构图和软件程序框图等材料。注：设计
3、说明书题目字体用小三，黑体，正文字体用五号字，宋体，小标题用四号及小四，宋体，并用 A4 纸打印。三课程设计进程安排序号课程设计各阶段名称日期、周次 1总体设计，硬件设计2011 年 12 月 19 日，17 周2绘制软件程序流程图，编写软件2011 年 12 月 20 日，17 周3软、硬件仿真调试2011 年 12 月 21 日，17 周4软、硬件仿真调试2011 年 12 月 22 日，17 周5撰写设计说明书2011 年 12 月 23 日，17 周四、设计资料及参考文献1王福瑞等单片微机测控系统设计大全北京航空航天大学出版社，19992 现代测控技术与系统 韩九强 清华大学出版社 2
4、007.93 智能仪器 程德福，林君主编 机械工业出版社 2005 年 2 月4 测控仪器设计浦昭邦，王宝光主编 机械工业出版社 20015基于 AT89C51 单片机的数字电压表的设计，黄亮，电子制作，200610 ，25-276Keil C51 帮助文档五、成绩评定综合以下因素：(1) 说明书及设计图纸的质量(占 60%)。(2) 独立工作能力及设计过程的表现 (占 20%)。(3) 回答问题的情况(占 20%)。说明书和图纸部分评分分值分布如下：1、需求分析与设计思路（10 分）要求说明设计任务的具体技术指标打算如何实现，根据实现各技术指标的解决方法，提出总体设计的思路和解决方案，说明其
5、中关键问题及其解决办法。2、总体方案设计（10 分）根据设计思路，完成：1）软件与硬件分工说明；2）硬件总体框图；3）软件结构图。3、详细设计（35 分）根据总体设计：1）用 Proteus 画出电路原理图；（10 分）2）列出元件清单并说明元件选择及参数选择的依据；（5 分）3）画出单片机片内资源分配图（或表） ；（5 分）4）画出软件流程图；（10 分）5）提交程序清单。 （5 分）4、使用说明（5 分，第 3）项为 2 分，其余每项 1 分。 ）1）性能和功能介绍；2）各操作开关、按钮、指示灯、显示器等的作用介绍；3）使用操作步骤；4）故障处理。课程设计课程设计课程名称：课程名称： 测控
6、系统原理课程设计测控系统原理课程设计 学学 院：院： 电气工程学院电气工程学院 专专 业：业： 测控技术与仪器测控技术与仪器 姓姓 名：名： 学学 号：号： 年年 级：级： 任课教师：任课教师： 20112011 年年 1212 月月 2323 日日目 录. 摘要6 1系统的工作原理.71.1 数字电流表的工作原理.71.2 过流保护.71.3 放大器.71.4 A/D 转换.81.5 量程选择及量程的显示91.6 LED 显示 10 2测量系统的总体结构设 计.102.1 系统组成框图102.2 硬件框图102.3 软件流程图112.4 程序代码12 3实验结果16 4参考文 献.16摘摘
7、要要本系统主要采用 AT89C52 芯片和 ADC0808 芯片来完成一个直流数字电流表的设计. 有 10A、1A、100mA 三档量程的切换,该量程切换是通过按键来完成的.测量的结果通过一 个 4 位一体的 8 段数码管进行显示.改电流表有三个部分组成:A/D 转换模块、数据处理模 块、显示模块.A/D 转换主要由 ADC0808 来完成,它负责把采集到的模拟量转换为相应的数 字量,再传到数据处理,进行标度变换,最后处理好的数据送数码管显示.关键词 数字电流表，单片机,A/D 转换，LED 显示1、系统的工作原理、系统的工作原理1.1 数字电流表的工作原数字电流表的工作原理 用单片机及其扩展
8、的外部电路先做成一个理想电压表3，图 1 中用 G 表示。由于通常 所说的电流表是指灵敏电流计其量程太小，不能直接测量电流，仅用于检测有无电流和电 流的方向，所以要想得到一个有多量程或量程较大的电流表需要将一个理想电压表改装而 成。本设计是用一个内阻视为无穷大的电压表并联分流电阻而成的数字电流表。待测电流 I 随搬动开关 K 的位置而流过 R1 或 R2，因而本电流表的两个量程就取决于 G 的满量程电 压和 R1、R2 的阻值，记 G 的满量程电压为 Ug，根据欧姆定律 Ug=RgIg，若 Ug 和 Rg 已知则 Ig 就是电流表的满量程电流。100R11R2VKiGt图 1 数字电流表的基本
9、原理1.21.2 过流、防反接保护过流、防反接保护用熔断器做过流保护二极管做防反接保护:1.31.3 放大器放大器放大部分的电路采用如下电路,并在串一级低通滤波:1.41.4A/D 转换转换A/D 转换部分本系统采用了 ADC0808 芯片. ADC0808 是采样分辨率为 8 位的、以逐 次逼近原理进行模/数转换的器件。其内部有一个 8 通道多路开关，它可以根据地址码锁存 译码后的信号，只选通 8 路模拟输入信号中的一个进行 A/D 转换。ADC0808 是 ADC0809 的简化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真时采用 ADC0808 进行 A/D 转换，实际使用 时采用 ADC0809
10、进行 A/D 转换。内内部部结结构构 ADC0808 是 CMOS 单片型逐次逼近式 AD 转换器，它有 8 路模拟开关、地址锁存与译码器、 比较器、8 位开关树型 A/D 转换器。 引脚功能（外部特性）引脚功能（外部特性）ADC0808 芯片有 28 条引脚，采用双列直插式封装，如右图所示。各引脚功能如下： 15 和 2628（IN0IN7）：8 路模拟量输入端。 8、14、15 和 1721：8 位数字量输出端。 22（ALE）：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 6（START）： AD 转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少 100ns 宽）使其启 动（脉冲上升沿使 0809 复位
11、，下降沿启动 A/D 转换）。 7（EOC）： AD 转换结束信号，输出，当 AD 转换结束时，此端输出一个高电平 （转换期间一直为低电平）。 9（OE）：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当 AD 转换结束时，此端输入一 个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 10（CLK）：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于 640KHZ。 12（VREF（+）和 16（VREF（-）：参考电压输入端 11（Vcc）：主电源输入端。 13（GND）：地。 2325（ADDA、ADDB、ADDC）：3 位地址输入线，用于选通 8 路模拟输入中 的一路 通道选择通道选择极限参数极限参数电源电压（Vcc）
12、：6.5V 控制端输入电压：-0.3V15V 其它输入和输出端电压：-0.3VVcc+0.3V 贮存温度：-65+150 功耗（T=+25）：875mW 引线焊接温度：气相焊接（60s）：215；红外焊接(15s)：220 抗静电强度：400V ADC0808ADC0808 的输出端注意的输出端注意: : out8 为最低位-out1 为最高位，out8-out1 分别接单片机的 P0.0 到 P0.7 端。1.51.5 量程选择及量程显示量程选择及量程显示 本系统量程的选择通过按键来实现.通过判断案件的次数来选择量程,以及通过实现发光二极管来显示当前量程.1.6LED 显示显示 本系统测量结
13、果用 4 个数码管显示2、测量系统的总体结构设计、测量系统的总体结构设计2.1系统的组成框图系统的组成框图负 反 馈 放 大 电 路采样A/D 转换 器及其外 围电路单片机LED 数码 管独立式按 键量 程 选 择2.22.2硬件图硬件图2.32.3软件流程图软件流程图N读 键 值开 始判断按键 次数 n=4 则 n=1显示 量程 1 进入 量程 1 显示 量程 2 进入 量程 2显示 量程 3 进入 量程 3初 始 化启动 AD 转换数据处理 送数码管 显示结 束YYYNN2.42.4程序代码程序代码ORG 0000HSJMP STARTORG 0080HLED0 EQU 40HLED1 E
14、QU 41HLED2 EQU 42H LED3 EQU 43H ;存放四个数码管的段码ADC EQU 45H ;存放转 AD 换后的数STR BIT P3.0OE BIT P3.1EOC BIT P3.2START: MOV LED0,#00H ;清零MOV LED1,#00HMOV LED2,#00HMOV LED3,#00HMOV P1,#00HMOV P2,#0F1HMOV P3,#9FHMOV R1,#00HMOV DPTR,#TABLE ;送段码首地址到 DPTRWAIT: CLR STRSETB STRCLR STR ;产生下降沿启动 AD 转换JNB EOC,$ ;等待转换结束SETB
