工程測控設(shè)計(jì)報(bào)告數(shù)字時(shí)鐘渦流稱重

1、 2015工程測控設(shè)計(jì)報(bào)告 第37頁 工程測控設(shè)計(jì)報(bào)告班級：電子121班 姓名：馬明杰學(xué)號：122121分組序號：A15 同組人：焦亞男 1221001、課程設(shè)計(jì)目的及要求（1）、課程設(shè)計(jì)的目的1、掌握元器件及芯片的焊接與調(diào)試；2、 了解基于51單片機(jī)的軟件鐘的工作原理；3、 會用C語言編寫時(shí)鐘函數(shù)，復(fù)習(xí)用switch語句和do-while語句、for語句實(shí)現(xiàn)循環(huán)的方法；4、 會使用MEDWIN編譯調(diào)試程序，并生成HEX，通過數(shù)據(jù)線下載到電路板上；5、 根據(jù)自己焊接的板子在程序中設(shè)置按鍵控制時(shí)鐘的調(diào)整。（2）、課程設(shè)計(jì)的要求軟件時(shí)鐘的設(shè)計(jì)要求：使用中需要對時(shí)鐘進(jìn)行調(diào)整。在調(diào)整的時(shí)候需要一個(gè)按鍵

2、來進(jìn)入調(diào)整狀態(tài)。進(jìn)入調(diào)整狀態(tài)以后需要一個(gè)按鍵來向左移動(dòng)調(diào)整位置，一個(gè)按鍵來向右移動(dòng)調(diào)整位置，一個(gè)按鍵來增加所選位置的數(shù)值，一個(gè)按鍵來減小所選位置的數(shù)值。調(diào)整完成以后還需要一個(gè)按鍵來 退出調(diào)整位置，恢復(fù)時(shí)鐘的計(jì)數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)。以上所需按鍵可以根據(jù)需要合并。在調(diào)整中另外一個(gè)需要注意的問題是如何顯示目前所選定調(diào)整的位置（如秒的個(gè)位或者十位，分的個(gè)位或者十位等）?？梢圆捎檬欠耧@示數(shù)位右下的小數(shù)點(diǎn)或者所選需調(diào)整位是否閃爍來讓操作者明確目前自己所選定的需要調(diào)整的數(shù)位。本小組最終實(shí)現(xiàn)用第一個(gè)按鍵進(jìn)入調(diào)整狀態(tài)，并進(jìn)行循環(huán)左移，用第二個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)在軟件時(shí)鐘以及渦流稱重計(jì)兩種模式之間的切換，第三個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘設(shè)置時(shí)加法，第

3、四個(gè)按鍵退出調(diào)整狀態(tài)，并采用顯示數(shù)位右下的小數(shù)點(diǎn)來顯示當(dāng)前要調(diào)整的位。渦流稱重計(jì)的設(shè)計(jì)要求：使用時(shí)用2V的電壓來表示200g的重量，使用通道O來輸入模擬量。用按鍵2實(shí)現(xiàn)渦流稱重計(jì)在兩個(gè)不同函數(shù)之間的切換。光電轉(zhuǎn)速計(jì)的設(shè)計(jì)要求：本實(shí)驗(yàn)要求編寫程序?qū)崿F(xiàn)當(dāng)板子上的P3.5引腳接光電轉(zhuǎn)速計(jì)時(shí)，在數(shù)碼管上的后三位顯示轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)/分，前三位顯示脈沖頻率，單位是脈沖/秒。2、硬件電路的原理框圖（1）、軟件時(shí)鐘的硬件電路原理圖顯示電路電源及功能指示電路 單片機(jī)外圍電路（復(fù)位電路、時(shí)鐘電路） 按鍵控制電路 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路 4個(gè)按鍵的地址從左至右依次為：0xe0、0xd0、0xb0、0xff(2)、渦流稱重計(jì)

4、原理圖3、軟件設(shè)計(jì)(1)、軟件時(shí)鐘的軟件設(shè)計(jì)算法的原理概述所謂軟件時(shí)鐘就是利用51單片機(jī)制作一個(gè)電子時(shí)鐘。其算法就是以單片機(jī)的時(shí)鐘為基準(zhǔn)，記錄單片機(jī)時(shí)鐘脈沖的數(shù)量，當(dāng)數(shù)量足夠多（如脈沖為每秒12Mhz,那么記錄12M個(gè)脈沖所需時(shí)間即為1秒）就可以將顯示部分的“秒”位加一。加到60以后進(jìn)位為“分”，“秒”位清零以后繼續(xù)記錄。當(dāng)“分”累加為60以后進(jìn)位為“時(shí)”，“分”位清零以后繼續(xù)記錄，當(dāng)“時(shí)”位為24以后，“時(shí)”位清零并繼續(xù)記錄。程序流程圖見圖3-1源程序見本報(bào)告最后附加頁文檔。（2）、渦流稱重計(jì)的軟件設(shè)計(jì)算法的原理概述本項(xiàng)設(shè)計(jì)中用電位器的中間抽頭所輸出的電壓模擬采集的重量數(shù)據(jù)，單片機(jī)經(jīng)ADC0

5、832的通道0輸入該電壓信號，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息送6位共陽8段LED顯示。程序流程圖見圖3-2源程序見本報(bào)告最后附加頁文檔。（3）、光電轉(zhuǎn)速計(jì)的軟件設(shè)計(jì)算法的原理概述數(shù)字頻率計(jì)是直接用十進(jìn)制數(shù)字來顯示被測信號頻率的一種測量裝置。它不僅可以測量正弦波，方波，三角波和尖脈沖信號的頻率，而且還可以測量他們的周期。數(shù)字頻率計(jì)在測量其他物理量如轉(zhuǎn)速、振蕩頻率等方面獲得廣泛應(yīng)用。所謂頻率，就是周期性信號在單位時(shí)間（1s）里變化的次數(shù)。若在一定時(shí)間間隔T內(nèi)測得的這個(gè)周期性信號的重復(fù)變化次數(shù)N，則其頻率可表示為f =N/T，一般為簡單起見我們通常選擇測量間隔為1秒（即T1），這樣1秒內(nèi)信號重復(fù)變化的次數(shù)就是

6、信號的頻率1秒的計(jì)數(shù)周期要采用單片機(jī)本身的時(shí)鐘脈沖來計(jì)算，在1秒的時(shí)間內(nèi)，記錄的外部脈沖的數(shù)量就是外部信號的頻率。所以一共需要2個(gè)計(jì)數(shù)過程，一個(gè)是記錄單片機(jī)本身時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)以準(zhǔn)確劃定1秒的時(shí)間，一個(gè)是記錄外部脈沖的個(gè)數(shù)，以準(zhǔn)確記錄外部信號的頻率。因?yàn)轱@示的數(shù)碼管數(shù)量有限，所以在編寫程序時(shí)要注意采用小數(shù)點(diǎn)所在的位置來表示頻率單位程序流程圖見圖3-3源程序見本報(bào)告最后附加頁文檔。圖3-3圖3-2圖3-14、檢測裝置的使用方法（1）、軟件時(shí)鐘按按鍵1進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)并進(jìn)行移位，按鍵2減，按鍵3加，按鍵4退出，調(diào)整時(shí)間為23:59:57，若三秒后變?yōu)?0:00:00，則裝置沒有問題。（2）、渦流稱重計(jì)按

7、按鍵2切換測量函數(shù)，測量值與相應(yīng)函數(shù)線的理論值進(jìn)行比較，若誤差在允許范圍內(nèi)，則裝置沒有問題。（3）、光電轉(zhuǎn)速計(jì)將單片機(jī)P3.5腳接頻率發(fā)生器正極，40腳接負(fù)極，調(diào)整頻率發(fā)生器為方波，頻率150HZ，幅值4V，看數(shù)碼管顯示值是否正確。然后將其接入光脈沖上并用數(shù)字示波器對脈沖頻率進(jìn)行測量，調(diào)整轉(zhuǎn)速在1000以內(nèi)，查看數(shù)碼管值轉(zhuǎn)速值是否正確，并與數(shù)字示波器的頻率值進(jìn)行比較，查看大小是否相同，若均相同，則裝置沒有問題。5、測試結(jié)果分析（1）、軟件時(shí)鐘本實(shí)驗(yàn)共設(shè)置了5個(gè)按鈕，按鍵1設(shè)置小數(shù)點(diǎn)到達(dá)哪位數(shù)碼管的值，按鍵2減小設(shè)置位的值，按鍵3增加設(shè)置位的值，到達(dá)23:59:59后數(shù)據(jù)清零為00:00:00，

8、按鍵1按下后進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)，按鍵5是復(fù)位按鍵。（2） 、渦流稱重計(jì)通過從電位器中調(diào)出一部分電壓，并將其進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，顯示高三位數(shù)碼管，測量值顯示在低三位數(shù)碼管，我們組測的最高值為1.96v 199g,超過此數(shù)，后三位數(shù)碼管顯示“EOR”。測試數(shù)據(jù)表格：測試值函數(shù)1測試結(jié)果函數(shù)2測試結(jié)果0.50.49 0000.49 0001.00.98 0670.98 0991.51.49 1331.49 1672.01.96 1991.96 1992.52.49 3492.49 349（3）、光電轉(zhuǎn)速計(jì)STC89C52芯片的P3.5引腳實(shí)現(xiàn)的是計(jì)數(shù)功能，將P3.5引腳轉(zhuǎn)速測量儀的正極接

9、，芯片的40引腳與轉(zhuǎn)速測量儀的負(fù)極接，板子通電后，即為顯示的頻率值。6、遇到的問題與解決辦法。(1) 遇到的問題：焊接完成后連接電源，狀態(tài)指示燈不亮； 解決辦法：利用萬用表測試焊接板的各點(diǎn)，檢測電路的問題。經(jīng)查狀態(tài)指示燈所用二極管損壞，更換后，狀態(tài)指示燈正常工作。(2)遇到的問題：下載電路測試程序(數(shù)碼管顯示程序)后，按下按鍵K1第一位數(shù)碼管不亮； 解決辦法：經(jīng)檢查使用數(shù)碼管應(yīng)為共陰數(shù)碼管，而實(shí)際使用的數(shù)碼管為共陽數(shù)碼管，更換數(shù)碼管之后問題解決。(3) 遇到的問題：渦流稱重中單片機(jī)測量的電壓，始終是萬用表測量值的1/2; 解決辦法：認(rèn)真檢查AD轉(zhuǎn)換中數(shù)字量讀取的程序，并和所給ADC0832時(shí)序

10、圖相比較，發(fā)現(xiàn)在讀取數(shù)據(jù)時(shí)少讀了一位數(shù)據(jù)，因此造成所得數(shù)字量向左少移一位，更改程序后問題解決。(4) 遇到的問題：在渦流稱重狀態(tài)下，數(shù)碼管顯示不穩(wěn)定，尤其是電壓和重量的最低位跳變迅速引起串紅，讀數(shù)困難。 解決辦法：經(jīng)老師指導(dǎo)，將顯示緩存的賦值改為每0.5秒一次，這樣數(shù)碼管的顯示至少需要0.5秒才會改變一次，從而消除了跳變太快導(dǎo)致的讀數(shù)困難。附加內(nèi)容1：軟件時(shí)鐘/*注：按鍵抬手時(shí)瞬間顯示*/#include <reg52.h> /定義8052的特殊功能寄存器、中斷#include <absacc.h> /絕對地址函數(shù)#include <string.h> /字

11、符串函數(shù)#include <stdio.h> /標(biāo)準(zhǔn)i/o函數(shù)#include <intrins.h> /內(nèi)部函數(shù)#include <MATH.H> /數(shù)學(xué)函數(shù)#define uint unsigned int /定義uint代替unsigned int #define uchar unsigned char /定義uchar代替unsigned char#define ulong unsigned long /定義ulong 代替 unsigned long /void display(void); /六位數(shù)碼管顯示程序void initsiu(void)

12、; /初始化單片機(jī)void delay(void); /延時(shí)程序void delay1ms(unsigned int i);void delay500us();uchar inkey(void); /鍵盤輸入程序void timeset();void DisplaySecond(unsigned char s);void DisplayMinute(unsigned char m);void DisplayHour(unsigned char h);uchar code seg=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /顯示緩存數(shù)碼

13、管 / 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 uchar int_time ; /中斷次數(shù)計(jì)數(shù)變量char second; /秒計(jì)數(shù)變量char minute; /分鐘計(jì)數(shù)變量char hour; /小時(shí)計(jì)數(shù)變量uchar keyscan;char set=0;/ timesetchar add=0;/ timesetchar swee=0;sbit zsd=P10;/LEDsbit P20=P20;/sbit P21=P21;/sbit P22=P22;/sbit P23=P23;/74LS138 - CS/* 主程序*/void main()/uchar i; initsiu(); /調(diào)

14、用：初始化單片機(jī)/i=inkey(); /調(diào)用：鍵盤輸入程序P23=0; while(1) DisplaySecond(second); /調(diào)用秒顯示子程序 delay1ms(1); DisplayMinute(minute); /調(diào)用分鐘顯示子程序 delay1ms(1);DisplayHour(hour); delay1ms(1); keyscan=inkey(); /調(diào)用：鍵盤輸入程序timeset(); /* 延時(shí)程序*/void delay(void)uchar i;for (i=0;i<201;i+)_nop_();void delay1ms(unsigned int i)

15、unsigned char j; while(i-) for(j=0;j<115;j+)/延時(shí)1ms的延時(shí)語句（11.0592M晶振時(shí)） void delay500us() unsigned char j; for(j=0;j<57;j+)/延時(shí)500us的延時(shí)語句（11.0592M晶振時(shí)） /* 初始化程序 */void initsiu(void)TMOD=0x11;/定時(shí)器1：gate0->TR11開始計(jì)數(shù)，C/T=0->對內(nèi)部計(jì)數(shù)，模式1->16位計(jì)數(shù)TH0=(65536-50000)/256; /51計(jì)數(shù)器為加計(jì)數(shù)TL0=(65536-50000)%256

16、;ET0=1;/打開定時(shí)器0中斷ET1=0;/關(guān)閉定時(shí)器1中斷TR0=1;/打開計(jì)數(shù)器0TR1=0;/關(guān)閉計(jì)數(shù)器1EA=1;/總中斷允許int_time=0; /中斷計(jì)數(shù)變量初始化second=0; /秒計(jì)數(shù)變量初始化 minute=30; /分鐘計(jì)數(shù)變量初始化hour=6; /小時(shí)計(jì)數(shù)變量初始化/* 鍵盤輸入程序 1：0x70 2：0xb0 3：0xd0 4: 0xe0 */uchar inkey(void)uchar jjj,keydat; /P2 = 0xff;/P2準(zhǔn)備讀入P2 |= 0xf0; /P2準(zhǔn)備讀入 高4位置1 低4位不變 keydat = P2;/讀入鍵值 keydat

17、= keydat & 0xf0;/找出四個(gè)鍵的值 if (keydat != 0xf0)/有鍵輸入 _nop_(); _nop_(); jjj = P2;/再讀，去抖動(dòng) jjj = jjj & 0xf0; if (jjj != keydat) keydat = 0xf0; do jjj = P2; jjj = jjj & 0xf0; /等待鍵松手 while (jjj != 0xf0); return (keydat);void timeset() switch(keyscan) case 0x70: /0111 0000ET0=1;/打開定時(shí)器0中斷 TR0=1;/打

18、開計(jì)數(shù)器0set-;if(set<0) set=2; break;case 0xb0: /1011 0000ET0=0;/關(guān)閉定時(shí)器0中斷 TR0=0;/關(guān)閉計(jì)數(shù)器0set+;if(set>2) set=0; break;case 0xd0: /1101 0000add-; break;case 0xe0: /1110 0000add+; break;default :break;switch(set) case(0): second+=add;if(second>60) second=0;if(second<0) second=59;add=0; break;case

19、(1): minute+=add;if(minute>60) minute=0;if(minute<0) minute=59;add=0; break;case(2): hour+=add; if(hour>24) hour=0;if(hour<0) hour=23;add=0; break; default :break; /*函數(shù)功能：顯示秒的子程序入口參數(shù)：s*/ void DisplaySecond(unsigned char s) P22=1;P21=0;P20=0;/xxxx x100 ->1111 0111 P0=segs/10; /顯示十位 del

20、ay1ms(2); P22=1;P21=0;P20=1;/xxxx x101 ->1111 1011 P0=segs%10; /顯示個(gè)位 delay1ms(2); /*函數(shù)功能：顯示分鐘的子程序入口參數(shù)：m*/void DisplayMinute(unsigned char m) P22=0;P21=1;P20=0;/xxxx x010 ->1110 1111 P0=segm/10;/顯示十位 delay1ms(2); P22=0;P21=1;P20=1;/xxxx x011 ->1101 1111P0=segm%10|0x80;delay1ms(2); /*函數(shù)功能：顯示小

21、時(shí)的子程序入口參數(shù)：h*/void DisplayHour(unsigned char h) P22=0;P21=0;P20=0;/xxxx x000 ->0111 1111 P0=segh/10; /顯示十位 delay1ms(2); P22=0;P21=0;P20=1;/xxxx x001 ->1011 1111 P0=segh%10|0x80; /顯示個(gè)位 delay1ms(2); /*函數(shù)功能：定時(shí)器T0的中斷服務(wù)子程序*/void interserve(void ) interrupt 1 using 1 /using Time0 int_time+;if(int_tim

22、e=20) int_time=0; /中斷計(jì)數(shù)變量清0 second+; /秒計(jì)數(shù)變量加1if(second=60)second=0; /如果秒計(jì)滿60，將秒計(jì)數(shù)變量清0minute+; /分鐘計(jì)數(shù)變量加1if(minute=60)minute=0; /如果分鐘計(jì)滿60，將分鐘計(jì)數(shù)變量清0hour+; /小時(shí)計(jì)數(shù)變量加1if(hour=24) hour=0; /如果小時(shí)計(jì)滿24，將小時(shí)計(jì)數(shù)變量清0TH0=(65536-50000)/256; /定時(shí)器重新賦初值TL0=(65536-50000)%256; 附加內(nèi)容2：渦流稱重計(jì)綜合程序/*程序名稱:*/#include <reg52.h&

23、gt;#include <intrins.h>#define uchar unsigned char /定義uchar代替unsigned char#define uint unsigned int /定義uint代替unsigned int #define ulong unsigned long /定義ulong代替unsigned long void delay1ms(unsigned int i);void convdata(unsigned char i);void display(void); /六位數(shù)碼管顯示程序sbit LED1=P10;/LEDsbit P23=P2

24、3;/74LS138 - CSsbit P22=P22;/74LS138sbit P21=P21;/74LS138sbit P20=P20;/74LS138sbit ADDI = P33; /數(shù)據(jù)輸入接口 P3.3接口進(jìn)行分時(shí)復(fù)用sbit ADDO = P33; /數(shù)據(jù)輸出接口sbit ADCLK = P34; /時(shí)鐘接口 sbit ADCS = P35; /使能接口uchar code seg=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /數(shù)碼管 / 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9uchar dis = 0,0,0,0,0,0

25、; /AD轉(zhuǎn)換為電壓顯示double adg=0;double adv=0;uchar Temp;/*函數(shù)名稱:void AD_init(uchar i)函數(shù)作用:初始化ADC0832參數(shù)說明:i=2,表示通道0，i=3，表示通道1 0010 0011*/uchar ADC0832(uchar ch) uchar temp = 0; uchar temp1 = 0; uchar temp2 = 0; uchar i = 0; /*在第1個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平，表示啟始信號*/ADCLK = 0; _nop_(); _nop_(); ADDI = 1; _nop_(); _nop

26、_(); ADCS = 0; /使能ADC0832 _nop_(); _nop_(); ADCLK = 1; _nop_(); _nop_(); ADCLK = 0; /形成下降沿1 _nop_(); _nop_(); /*在第2、3個(gè)脈沖下沉之前DI端應(yīng)輸入2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能*/ ADDI = 1; _nop_(); _nop_(); ADCLK = 1; _nop_(); _nop_(); ADCLK = 0; /形成下降沿2 _nop_(); _nop_(); ADDI = 0; _nop_(); _nop_(); ADCLK = 1; _nop_(); _nop_(); ADCL

27、K = 0; /形成下降沿3 _nop_(); _nop_();ADDI = 1; _nop_(); _nop_(); /第4-11個(gè)脈沖期間讀數(shù)據(jù)（MSB->LSB） DATA7DATA0 for(i = 0; i < 8; i+)/讀取前8位的值 ADCLK = 1; _nop_(); _nop_(); ADCLK = 0; /形成下降沿 _nop_(); _nop_(); if(ADDI) temp1 |= 0x01; else temp1 |= 0x00; /temp1 = temp1 << 1;temp1 = temp1 >> i; /第11-18

28、個(gè)脈沖期間讀數(shù)據(jù)（LSB->MSB） DATA0DATA7反向校驗(yàn) for(i = 0; i < 8; i+) /讀取后8位的值 if(ADDI) temp = 0x01; else temp = 0x00; temp = temp << i; temp2 |= temp; ADCLK = 1; _nop_(); _nop_(); ADCLK = 0; /形成下降沿 _nop_(); _nop_(); ADCS = 1; /ADC0832 _nop_(); _nop_();return temp2;void main() Temp=0; P23=0;/CS Temp=

29、ADC0832(2); while(1) Temp= ADC0832(2); convdata(Temp); display(); /*函數(shù)功能:將0-255級換算成0.00-5.00的電壓數(shù)值入口參數(shù):i出口參數(shù):*/void convdata(uchar i) adv=(double)i; /3.5+if(adv>125) adg=3.5; /1.52.5else if(adv>75) adg=adv/50+1.0; /0.51.5else if(adv>25)adg=adv/50*2.5-1.25; /00.5else adg=0;/adg=1.55; /13位 dis

30、0 = i/50; /個(gè)位 dis1 = (i%50)/5; /小數(shù)點(diǎn)后第一位 dis2 = (i%50)%5; /小數(shù)點(diǎn)后第二位/46位/dis3 = i/100; / /dis4 = (i%100)/10; / /dis5 = (i%100)%10; /46位dis3 = (uchar)adg%10; / dis4 = (uchar)(adg*10)%10; / dis5 = (uchar)(adg*100)%100%10; /*函數(shù)名稱:void display(void)函數(shù)作用:數(shù)碼管顯示參數(shù)說明:無函數(shù)返回:無返回*/void display(void) P22=0;P21=0;P

31、20=0;/xxxx x000 ->0111 1111 P0=segdis0|0x80; /顯示個(gè)位和小數(shù)點(diǎn) delay1ms(2); P22=0;P21=0;P20=1;/xxxx x001 ->1011 1111 P0=segdis1; /顯示小數(shù)點(diǎn)后第一位 delay1ms(2); P22=0;P21=1;P20=0;/xxxx x010 ->1101 1111 P0=segdis2; /顯示小數(shù)點(diǎn)后第二位 delay1ms(2); P22=0;P21=1;P20=1;/xxxx x011 ->1110 1111 P0=segdis3|0x80; delay1ms(2); P22=1;P21=0;P20=0;/xxxx x100 ->1111 0111 P0=segdis4; delay1ms(2); P22=1;P21=0;P20=1;/xxxx x101 ->1111 1011 P0=segdis5; delay1ms(2);/*函數(shù)名稱:void delay1ms(unsigned int i)函數(shù)作用:1ms延時(shí)程序*/void delay1ms(unsigned int i) unsigned char j; while(i-) for(j=0;j<125;j+)/延時(shí)1ms的延時(shí)語句 附加內(nèi)容