单片机课程设计电阻测量

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1、课程设计报告课程名称 :单片机课程设计设计题目 ：电阻测量院系： 通信与控制工程系专业：通信工程班级：学生姓名 :学号 :08409212起止日期 :指导教师 :教研室主任：摘要本设计电阻测量是利用 A/D 转换原理，将被测模拟量转换成数字量 ,并用数字方式显示测量结果的电子测量仪表。通常测量电阻都采用大规模的A/D 转换集成电路，测量精度高，读数方便，在体积、重量、耗电、稳定性及可靠性等方面性能指标均明 显优于指针式万用表。其中， A/D 转换器将输入的模拟量转换成数字量，逻辑控制电 路产生控制信号，按规定的时序将 A/D 转换器中各组模拟开关接通或断开，保证 A/D 转换正常进行。 A/D

2、 转换结果通过计数译码电路变换成 BCD码，最后驱动显示器显示 相应的数值。本系统以单片机 AT89C52为系统的控制核心 ,结合 A/D转换芯片 ADC0809 设计一个电阻测量表， 能够测量一定数值之间的电阻值， 通过四位数码显示。 具有读 数据准确，测量方便的特点。关键词：单片机 ( AT89C52) ； 电压； A/D 转换； ADC0809目录设计要求 01、方案论证与对比 01.1 方案一 11.2 方案二 01.3 方案对比与比较 错误! 未定义书签。2、系统硬件电路的设计 12.1 振荡电路模块 12.2 A/D 转换电路模块 22.2.1 主要性能 22.2.2 ADC080

3、9 芯片的组成原理 32.2.3 ADC0809 引脚功能 32.3 主控芯片 AT89C52模块 42.3.1 主要功能特性 52.3.2 主要引脚功能 52.4 显示控制电路的设计及原理 73、程序设计 83.1 初始化程序 83.2 主程序 93.3 显示子程序 93.4 A/D 转换测量子程序 104、调试及性能分析 104.1 调试与测试 104.2 性能分析 115、元件清单 126、总结与思考及致谢 错误! 未定义书签。参考文献 121 / 22附一：原理图 15附二：程序 15设计要求电阻测量（需要简单的外围检测电路，将电阻转换为电压） 测量 100,1k,4.7k,10k,2

4、0k 的电阻阻值，由数码管显示。 测试：误差 10%。1、方案论证与对比1.1 方案一 利用单稳或电容充放电规律等，可以把被测电阻量的大小转换成脉冲的宽窄， 即脉冲的宽度 Tx与 Rx成正比。只要把此脉冲和频率固定不变的方波 （以下称为时钟 脉冲）相与，便可以得到计数脉冲，将它送给数字显示器。如果时钟脉冲的频率等参 数合适，便可实现测量电阻。 计数控制电路输出的脉冲宽度 Tx 应与 Rx成正比，其电 路原理图及具体 555 单稳态触发器的构成及仿真如图 1 所示。用 555 构成的单稳态电路在正常工作条件下输出脉冲的宽度 Tx 与 Rx 的函数 关系是：TXR CX ln3所产生的时间误差可能

5、达到百分之十五，再加上其他原因产生的误差， 测量是的时间延迟太大图 1 方案一原理图1.2 方案二用 ADC0809 电阻测量，以一个 1K 的电阻作为基准电阻。和被测电阻进行分压，分压比例得出电阻比例R1 =V1R2 V 2用 ACD0809测量电阻时间误差为 %10以下，分辨率高，输出能与 TTL 电平兼容 其原理图如图 2 所示。图 2 方案二原理图1.3 方案对比与比较 由于课程设计的要求是电阻测量需要简单的外围检测电路，将电阻转换为电压， 测量 100,1k,4.7k,10k,20k 的电阻阻值，由数码管显示。测试：误差 10%。通过比较 以上两个方案，可知方案二相对来说比较适合。所

6、以选用方案二作为实验方案。2、系统硬件电路的设计2.1 振荡电路模块 振荡电路通过这两个引脚外并接石英晶体振荡器和两只电容（电容和一般取 33pF），这样就构成一个稳定的自激振荡器。为单片机提供时钟信号。如图3 所示8051XTAL1XTAL2C1图 3. 振荡电路2.2 A/D 转换电路模块ADC0809是采用逐次逼近式原理的 A/D 转换器。ADC0809的工作过程是：首先输入 3 位地址，并使 ALE=1，将地址存入地址锁存 器中。此地址经译码选通 8 路模拟输入之一到比较器。 START上升沿将逐次逼近寄存 器复位。下降沿启动 A D转换，之后 EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直

7、到 A D转换完成， EOC变为高电平，指示 AD 转换结束，结果数据已存入锁存器，这 个信号可用作中断申请。当 OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量 输出到数据总线上， 9 电路图如图 4所示。图 4 A/D 转换电路原理图2.2.1 主要性能1 分辨率为 8 位二进制数。2 模拟输入电压范围 0V5V，对应 A/D 转换值为 00HFFH。3 每路 A/D 转换完成时间为 100 s。4 允许输入 4 路模拟电压，通过具有锁存功能的 4 路模拟开关，可以分时进行 4 路 A/D 转换。5 工作频率为 500kHz, 输出与 TTL 电平兼容。2.2.2 ADC0809 芯片的

8、组成原理具体设计要求如图 5所示，它是由地址锁存器、 4路模拟开关、 8位逐次 A/D转 换器和三态锁存输出缓冲器构成。由 3 位地址输入线 ADDRA、ADDRB、ADDRC 决 定 4 路模拟输入中的 1 路进 8 位 A/D 转换器，A/D 转换值进入三态锁存输出缓冲器暂 存，在CPU发来输出允许控制信号 OE后，三态门打开，经 DB7DB0进入 CPU总 线，完成一次 A/D 转换全过程。图 5 A/D 转换电路原路图2.2.3 ADC0809 引脚功能ADC0809 采用 28 引脚的封装，双列直插式。 A/D 转换由集成电路 ADC0809 完 成。ADC0809具有 8路模拟输入

9、端口，地址线（ 23 25脚即 C,B,A,）可决定对哪 一路模拟输入作 A/D 转换。 22脚为地址锁存控制（ ALE），当输入为高电平时，对地 址信号进行锁存。 6 脚为测试控制（ START），当输入一个 2us 宽高电平脉冲时，就开 始 A/D 转换。 7 脚为 A/D 转换结束标志（ EOC），当 A/D 转换结束时， 7 脚输出高电 平。9脚为 A/D 转换数据输出允许控制（ OE），当 OE脚为高电平时， A/D转换数据 从该端口输出。 10脚为 ADC0809的时钟输入端 （CLOCK），利用单片机 30脚的六分 频晶振频率再通过 14024二分频得到 1MHz 时钟。单片机的

10、 P1、P3.0P3.3端口作为四位 LED 数码管显示控制。 P3.5端口用作单路显示 /循环显示转换按钮， P3.6 端口 用作单路显示时选择通道。 P0 端口作 A/D 转换数据读入用， P2 端口用作 ADC0809 的 A/D 转换控制。2.3 主控芯片 AT89C52模块AT89C52是一个低电压，高性能 CMOS8 位单片机，片内含 8k bytes 的可反复 擦写的 Flash 只读程序存储器和 256 bytes 的随机存取数据存储器（ RAM），器件 采用 ATMEL公司的高密度、 非易失性存储技术生产， 兼容标准 MCS51 指令系统， 片内置通用 8 位中央处理器和 F

11、lash 存储单元，功能强大的 AT89C52单片机可为 您提供许多较复杂系统控制应用场合。AT89C52有 40个引脚， 32个外部双向输入 /输出（ I/O ）端口，同时内含 2个 外中断口。 3个 16位可编程定时计数器 ,2 个全双工串行通信口， 2个读写口线， AT89C52 可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和 Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发 成本。如图 6 所示为 AT89C52 管脚图。图 6 AT89C52 管脚图主要功能特性与 MCS 51 产品指令和引脚完全兼容 8k 字节可重擦写 Flash

12、 闪速存储器 1000 次擦写周期全静态操作： 0Hz 24MHz三级加密程序存储器 32 个可编程 I/O 口线 低功耗空闲和掉电模式 3 个 16 位定时 / 计数器 可编程串行 UART通道主要引脚功能VCC : 电源GND: 地P0 口： P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/O 口，也即地址 /数据总线复用 口。P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的 8位双向 I/O 口，P1输出缓冲器能驱动 4个TTL逻辑电平。对 P1端口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为 输入口使用。作为输入使用时， 被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因， 将输出电流 （IIL ）。此外， P

13、1.0 和P1.2 分别作定时器 /计数器 2的外部计数输入（ P1.0 /T 2）和 时器/计数器 2的触发输入（ P1.1 /T 2EX）。P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 输出缓冲器能 驱动 4个 TTL逻辑电平。对 P2端口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以 作为输入口使用。 作为输入使用时， 被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因， 将输出 电流（ IIL ）。在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器（例如执行 MOVX DP）TR时， P2 口送出高八位地址。在这种应用中， P2口使用很强的内部上拉 发送 1。在使用

14、8 位地址（如 MOVX RI ）访问外部数据存储器时， P2口输出 P2锁存 器的内容。在 flash 编程和校验时， P2 口也接收高 8 位地址字节和一些控制信号。P1 口和 P2 口的第二功能如下表 1 所示。表 1 P0 和 P1 口的第二功能引脚号功能特性P1.0T2（定时/计数器 2外部计数脉冲输入 ） ，时钟输出P1.1T2EX（定时/计数 2捕获/重载触发和方向控制）P3 口： P3口是一个具有内部上拉电阻的 8位双向 I/O 口，P3口输出缓冲器能驱动 4 个 TTL逻辑电平。对 P3 端口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输 入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL ）。P3 口亦作为 AT89C52 特殊功能（第二功能）使用，在 flash 编程和校验时， P3 口也接收一些控制信号。具体功能如表 2 所示：表 2 P3 口的第二功能端口引脚第二功能P3.0RXD（串行