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1、海 南 师 范 大 学本 科 生 毕 业 论 文题目:基于单片机的振动观测仪设计与制作姓 名： 冯双喜 学 号： 200806302204 专 业：电子信息科学与技术年 级： 2008级 系 别：电子信息科学与技术完成日期： 2012年5月 指导教师： 邝雄（教授） i目 录前言1一设计要求11.1系统任务11.2 系统参数1二.设计思想22.1 设计思路22.2 系统原理2 2.3系统方案论证. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2.4方案设计. . . . . . . . . . .
2、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2三.系统的硬件设计与实现33.1 STC89C52单片机的功能介绍33.1.1 STC89C52引脚封装33.1.2 STC89C52主要性能参数53.2微压传感器SC0073模块工作原理53.2.1SC0073模块性能指标63.3模数转换模块（ADC0804）63.3.1ADC0804基本原理63.3.2 ADC0804的规格及引脚图73.4复位电路83.5电源电路部分93.6主控电路系统图102四.系统软件设计104.1系统软件设计流程图114.2串口通信电路部分114.2.1串
3、口通信工作原理114.3串口通信开发平台124.4系统调试13五收获与展望14六谢词 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14参考文献：14附录一：程序15附录二：PCB图19附录三：元器件清单20基于单片机的振动观测仪的设计与制作摘 要：传感器测得振动的模拟信号经过模数转换（ADC0804）模块转换成数字信号送入单片机，单片机再将数字信号用数码管显示出来；同时将数字信号通过串口在电脑上显示测得振动的波形，并用发光二极管闪烁显示波形的变化情况。关键词：传感器
4、 ；电脑显示波形 ；单片机Design and Manufacture of vibroscope Based on SCMAbstract : sensors that the vibration of the analog signal after modulus conversion (ADC0804) module converted into digital signals into a single-chip microcomputer, SCM and digital signal with a digital tube will be shown; And at the sam
5、e time, to digital signal through a serial port on the computer in the vibration of the waveform display, and the flashing light emitting diode shows the change of the waveform.Keywords: sensors; Computer display waveform; Single-chip microcomputer前言当今社会上，有越来越多振动现象产生，这些振动现象究竟哪些对人是有利的哪些对人是有害的呢！为了研究这些
6、振动现象我用单片机进行了振动观测仪的设计与制作。一.设计要求1.1 任务：观测振动的波形，通过振动的波形观测和分析波形的变化趋势和振动强度，同时将数据进行保存，便于以后的分析和对比观测。1.2 参数： 主要包含振动的频率和振幅，振幅主要反映的是波动的强度，频率主要是反映振动的速率。二.设计思想2.1 设计思路本电路分三条显示测得的波形，一是测得的波形用发光二极管的闪烁显示波形的变化，二是测得的波形变化通过数码管显示波形的变化情况，三是将测得的波形通过串口接入电脑上在电脑上显示测得的波形图。2.2 系统原理本系统是用STC89C52单片机来控制的模块化的设计，通过传感器模块SC0073采集测得的
7、波形振动数据的模拟量经过ADC0804模数转换将模拟量转换成数字量，将数字量送入单片机，在单片机的控制下通过发光二极管、数码管、电脑同时通过不同的形式显示测得的振动波形。2.3 系统方案论证方案一：本系统是利用STC89C52为控制核心的波形振动观测仪，通过采用HKG-07A传感器主要用来检测脉搏跳动引起指尖内微血容积发生的变化，预处理时间长，受温度、湿度的影响导致稳定性差。方案二：本系统是利用STC89C52为控制核心的波形振动观测仪，通过采用SC0073动态微压传感器检测振动的幅度，该传感器对具有灵敏度高，抗过载及冲击波能力强，抗干扰性好、操作简便、体积小、重量轻、成本低等特点，广泛应用于
8、医疗、工业控制、交通、安全防卫等领域。所以采用方案二。2.4系统方案设计本系统振动观测仪是一种新型的自动观测振动现象的产生，并用数码管显示振动的幅度。系统总体构成包括SC0073传感器模块、AD转换模块、复位电路、电源电路、显示模块等五大模块。总体框图如图1所示。图1 系统总体框图三.系统的硬件设计与实现3.1 STC89C52单片机的功能介绍3.1.1 STC89C52引脚封装STC89C52引脚功能介绍（其引脚图如图2所示）：图2 52单片机引脚图Vcc（40）：电源电压 GND（20）：接地P0口（32-39）：P0口是一个8位双向I/O接口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每
9、位吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用。P1口（1-8）：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平时，此时可作输入口。作为输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。P2口（21-28）：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路，对端口P2写“1”通过内部的上拉电阻把
10、端口拉到高电平时，此时可作输入口。作为输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行 MOVX DPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。 P3口（10-17）：P3是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路，对端口P3写“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口，此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表2所
11、示：表2 P3口的第二功能端口引脚第二功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2INT0（外部中断0）P3.3INT1（外部中断1）P3.4T0（定时/计数器0）P3.5T1（定时/计数器1）P3.6WR（外部数据存储器写通道）P3.7RD（外部数据存储器读通道）RESET（9）：复位信号输入端。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 ALE/PROG（30）：地址锁存有效信号输出端。当访问片外程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节，一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因
12、此它可对外输出时钟或用于定时目的，要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。PSEN（29）：程序存储允许输出端。是片外程序存储器的读选通信号，当STC89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。EA/VPP（31）：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地），需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。Flash存储器编程时，该引
13、脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。XTAL1（19）：振荡器反相放大器的内部时钟发生器的输入端。XTAL2（18）：振荡器反相放大器的输出端。通过XTAL1、XTAL2外接晶振后，即可构成自激振荡器，驱动内部时钟发生器向主机提供时钟信号。3.1.2 STC89C52主要性能参数1具有8k字节可擦写Flash ROM21000次擦写周期3全静态操作：0Hz24MHz4三级加密程序存储器5256字节片内RAM632个可编程I/O口线73个16位定时器/计数器86个中断源9低功耗空闲和掉电方式10可编程串行UART通道3.2 微压传感器SC0073模块
14、工作原理传感器（SC0073）通过力敏元件采集波形振动的模拟量通过输出端接入模数转换芯片（ADC0804）进行转换，其输出端要通过一个10K的上拉电阻接到高电平上，另一端接地。图4 SC0073模块工作原理图3.2.1 SC0073模块性能指标压力范围：1Kpa灵敏度：0.2mv/pa非线性度：1%F.S频率响应：11000HZ标准工作电压：3V（DC）扩充工作电压：1.5-6V（DC）标准负载电阻：10K扩充电阻：5K-20K3.3 模数转换模块（ADC0804）3.3.1 ADC0804基本原理ADC0804是将模拟信号转换成数字信号（A/D转换器即模拟/数字转换器），信号输入端可以是转换器的输出或传感器。3.3.2 ADC0804的规格及引脚图图5 ADC0804引脚图时钟信号输入端。:内部时钟发生器的外接电阻端，振荡无条件（R,C）频率范围100KHZ1460KHZ，与端配合可由芯片自身产生时钟脉冲，其振荡频率是1/（1.1RC）。片选信号输入端，低电平有效，一旦有效，表明A/D转换器被选中，可启动工作。 A/D转换结束信号，低电平表示本次转换已完成。外部读取转换转换后的结果控制信号的输出端。当为L0时，转换后的数据才会输出，当为HI时，DB0-DB7处于高阻抗状态。启动转换器的控制输入端，既是ADC的转换开始（=0时），当由HI变为L0时，转换器被清除；
