基于51單片機的電阻測量課案

1、山東科技大學(xué)電工電子實驗教學(xué)中心創(chuàng)新性實驗研究報告2016 學(xué)年第1學(xué)期山東科技大學(xué)電工電子實驗教學(xué)中心創(chuàng)新性實驗研究報告實驗項目名稱 基于51單片機的電阻測量組長姓名李昌林學(xué)號 1301100611聯(lián)系電員姓名學(xué)號成員姓名學(xué)號專業(yè)班級指導(dǎo)教師及職稱年 月曰一、實驗摘要本實驗是設(shè)計一個51基于單片機的電阻測量表，利用LCD來顯示測量值第一行顯示 measures第二行顯示測的的值，如R=OO.OKQ。在電路中設(shè)定兩個按鍵一個是換電阻的按 鍵，其余為測電阻時的按鍵，當按下測電阻鍵時，顯示相應(yīng)的電阻值，在proteus軟件上仿真。、實驗?zāi)康睦胟eil以及proteus軟

2、件做模擬器件仿真。三、實驗場地及儀器、設(shè)備和材料：試驗場地：電力電子實驗室實驗儀器及材料：WindowsXP系統(tǒng)并且?guī)в衚eil以及proteus軟件四、實驗內(nèi)容1、實驗原理1.實驗硬件設(shè)備：如材料清單1, ADC0804在使用時，外圍電壓的連接比較簡單， 只需要對參考電壓和時鐘輸入端進行設(shè)計即可。通常情況下，時鐘的輸入可以選用RC諧振電路，ADC0804可以進行A/D轉(zhuǎn)換的時鐘頻率為100 1460KHZ 典型值為640KHZ這里選用 R=10K歐姆.C=150PF的諧振電路，利用公式 1/(1.1RC)計算后，此時的時鐘頻率約為606KHZ與典型值十分接近。2模擬電壓的計算：這里選用的是8

3、位A/D轉(zhuǎn)換器，數(shù)值的變化范圍是0255(00H-FFH),模擬電壓的輸入范圍是 0-5V，每個數(shù)碼的變化，對應(yīng)的電壓 值的變化為0.0196V,所以要計算模擬電壓值，就可以利用下面的公式進行計 算：V=D*0.0196式中，V為計算出的模擬電壓值，D為A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的數(shù) 字量。3.克服浮點運算方法：從上式不難看出，在計算過程，需要乘以一個0.0196，這是一個小數(shù)，在計算機中稱為浮點數(shù)。而對于 8位單片機來說，不具有浮點 運算能力，如果一定要計算浮點數(shù)，將占用單片機中大量的內(nèi)存單元和 CPU寸 間。這里采用一種簡單的方法：就是將從A/D讀取進來的數(shù)字量直接乘以196, 即進行整數(shù)運算，運

4、算結(jié)果是真正值的1000倍，這個整數(shù)運算的速度是非常 快的，不會占用過多的CPU寸間。由于是兩個8位的二進制數(shù)相乘，得到的結(jié) 果不會超過16位二進制數(shù)。4.電壓值的顯示：最常用到的二進制轉(zhuǎn)換成 BCD碼的方法是用除法。先用得到的 16位二進制數(shù)除以10000,得到的商就是模擬電壓值的整數(shù)部分 （模擬電壓的 輸入為0-5V，所以整數(shù)部分只有1位），得到的余數(shù)是模擬電壓值的小數(shù)部 分；接下來用余數(shù)除以1000,商是十分位，余數(shù)作為被除數(shù)再除以100,商為 百分位，余數(shù)再除以10,商為千分位。這樣就將16位的二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成了 4 位BCD碼。6.再將電壓值轉(zhuǎn)化為電阻值，并顯示2、實驗內(nèi)容2.1按鍵電

5、路設(shè)計按鍵是實現(xiàn)人機對話的比較直觀的接口，可以通過按鍵實現(xiàn)人們想讓單片 機做的不同的工作。鍵盤是一組按鍵的集合，鍵是一種常開型開關(guān)，平時按鍵 的兩個觸點處于斷開狀態(tài)，按下鍵是它們閉合。鍵盤分編碼鍵盤和非編碼鍵盤， 案件的識別由專用的硬件譯碼實現(xiàn)，并能產(chǎn)生鍵編號或鍵值的稱為編碼鍵盤， 而缺少這種鍵盤編碼電路要靠自編軟件識別的稱為非編碼鍵盤。在單片機組成 的電路系統(tǒng)及智能化儀器中，用的更多的是非編碼鍵盤。就是一種比較典型的 按鍵電路，在按鍵沒有按下的時候，輸出的是高電平，當按鍵按下去的時候， 輸出的低電平2.2LCD顯示器1602液晶也叫1602字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、 數(shù)字、符號等的

6、點陣型液晶模塊它有若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符 位都可以顯示一個字符。每位之間有一個點距的間隔每行之間也有間隔起到了 字符間距和行間距的作用，正因為如此所以他不能顯示圖形（用自定義CGRAJM顯示效果也不好）1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行 16 個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。+5V電壓，對比度可調(diào) 內(nèi)含復(fù)位電路提供各種控制命令,如：清屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多 種功能有

7、80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器DDRAI內(nèi)建有192個5X7點陣的字型的字符發(fā) 生器CGROM個可由用戶自定義的5X7的字符發(fā)生器CGRA電壓，對比度可調(diào) 內(nèi)含復(fù)位電路提供各種控制命令，如：清屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等 多種功能有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器DDRAI內(nèi)建有192個5X7點陣的字型的字符發(fā)生器CGROM 8個可由用戶自定義的5X7的字符發(fā)生器CGRAM2.3 ADC0804 轉(zhuǎn)換ADC0804 是一個8位CMO型逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器，具有三態(tài)鎖存輸出功 能,最短轉(zhuǎn)換時間為100us。CS:片選信號，低電平有效；RD外部讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的控制信號，當RD為高電平時，DB0-DB7為高阻態(tài)

8、；當RD為低電平時，數(shù)據(jù)才會通過 DB0-DB7輸出；WR:A/D轉(zhuǎn)換器啟動控制信號，當 WF由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，轉(zhuǎn)換器被清零，當WF由低電平變?yōu)楦唠娖綍r，A/D轉(zhuǎn)換正式開始；CLKIN和CLKR:時鐘輸入端，在ADC080叭內(nèi)有時鐘發(fā)生器，采用內(nèi)部時鐘時，在CLKIN， CLKR和地線之間連接RC電路即可，ADC0804勺工作頻率約為100-1460khz,若 使RC電路作為時鐘，其振蕩頻率為1/ （1.1RC）；INTR:中斷請求輸出信號，當A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，INTR引腳輸出低電平，只有當數(shù)據(jù)被取 走后（單片機發(fā)出讀數(shù)據(jù)指令），此引腳才會變?yōu)楦唠娖?；VIN+和VIN-:差動模擬電壓輸入端

9、，若輸入為單端正電壓，VIN-應(yīng)接地，若差動輸入，則輸入信號直接加入VIN+和VIN-；AGND.DGN模擬信號地與數(shù)字信號地，若系統(tǒng)對抗干擾要求嚴格，則這兩條地線分接地； VREF/2參考電壓值的一半，若在 ADC0804S成的電路中需要的參考電壓為 5V,則此引 腳可以懸空。若電路中需要使用的參考電壓小于5V,即參考電壓值的一半小于2.5V，這時可將此引腳連接到需要的參考電壓值（如4V）的 1/2電壓值上（如2V），在ADC0804芯片內(nèi)部會自動判斷參考電壓的選擇，當VREF/2引腳的電壓值低于2.5V時，芯片會自動選擇由 VREF/2引腳電壓放大2倍以后的電壓值作為參考電壓。DB0-DB

10、7 8位數(shù)字輸出端。2.4顯示模塊用LCD顯示屏的顯示功效來設(shè)計。 采用LCD1602來顯示，1602液晶也叫1602 字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊它有若 干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符。每位之間有一個點距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正 因為如此所以他不能顯示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）n 1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和 數(shù)字）。目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD

11、44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分 的字符型液晶。+5V電壓，對比度可調(diào) 內(nèi)含復(fù)位電路提供各種控制命令,女口 ：清屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功能有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器DDRAI內(nèi)建有192個5X7點陣的字型的字符發(fā)生器 CGROM個可由用戶自定義的 5X7的字符發(fā)生器CGRAI電壓，對比度可調(diào)內(nèi)含復(fù)位電路提供各種控制命令,如：清屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功能有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器DDRAI 內(nèi)建有192個5X7點陣的字型的字符發(fā)生器 CGROM個可由用戶自定義的5X7的 字符發(fā)生器CGRAM 2.5產(chǎn)生脈沖模塊NE555是屬于555系列的計時IC的

12、其中的一種型號，555系列IC的接腳功能 及運用都是相容的，只是型號不同的因其價格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振 蕩頻率也不大相同；而555是一個用途很廣且相當普遍的計時IC,只需少數(shù)的電 阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號。NE555的作用范圍很廣，但一般多應(yīng)用于單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器（Mon ostable Mutlivibrator）及無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器（Astable Multivibrator）。2.6轉(zhuǎn)換模塊ADC0804 是屬于連續(xù)漸進式（Successive Approximation Method ） ，即卩 AD 轉(zhuǎn)換器，這類型的A/D轉(zhuǎn)換器除了轉(zhuǎn)換速度快（幾十

13、至幾百 us）、分辨率高外， 還有價錢便宜的優(yōu)點，普遍被應(yīng)用于微電腦的接口設(shè)計上。以輸出8位的ADC0804 動作來說明“連續(xù)漸進式 A/D轉(zhuǎn)換器”的轉(zhuǎn)換原理，動作步驟如下表示（原則上 先從左側(cè)最高位尋找起）。第一次尋找結(jié)果：10000000 （若假設(shè)值w輸入值，則尋找位=假設(shè)位=1）第二次尋找結(jié)果：11000000 （若假設(shè)值w輸入值，則尋 找位=假設(shè)位=1）第三次尋找結(jié)果：11000000 （若假設(shè)值 輸入值，則尋找位= 亥假 設(shè)位=0）第四次尋找結(jié)果：11010000 （若假設(shè)值w輸入值，則尋找位=假設(shè)位=1） 第五次尋找結(jié)果：11010000 （若假設(shè)值 輸入值，則尋找位=該假設(shè)位=0

14、）第六次 尋找結(jié)果：11010100 （若假設(shè)值W輸入值，則尋找位=假設(shè)位=1）第七次尋找結(jié) 果：11010110 （若假設(shè)值W輸入值，則尋找位=假設(shè)位=1）第八次尋找結(jié)果：11010110 （若假設(shè)值 輸入值，則尋找位=該假設(shè)位=0）這樣使用二分法的尋找方 式，8位的A/D轉(zhuǎn)換器只要8次尋找，12位的A/D轉(zhuǎn)換器只要12次尋找，就能完 成轉(zhuǎn)換的動作，其中的輸入值代表圖1的模擬輸入電壓 Vin。各管腳的作用：D0-D7:八位數(shù)字量輸出端:CLK：為芯片工作提供工作脈沖，時鐘頻率計算方式是： fck=1/（1.1 x RX C）CS:片選信號；WR寫信號輸入端:RD :讀信號輸入端;INTR :

15、轉(zhuǎn)換完畢中斷提供端；其他管腳連接如圖，是供電和提供參考電壓的管 腳輸入端。2.7啟動/暫停，復(fù)位模塊該模塊的功能是實現(xiàn)秒表的啟動/暫停，復(fù)位。本實驗中第一次按下 09鍵進 入測量程序，開始測量，第二次按下 09鍵暫停測量，并返回到主程序，在電路中 設(shè)定三個按鍵一個是換電阻的按鍵，其余分別為測電容和測電阻時的按鍵，當按 下測電阻鍵時，顯示相應(yīng)的電阻值.3、實驗步驟在peoteus中建好工程，將各個仿真器件在庫中找到，按照事先想好的電路圖進行連 接電路圖如圖1,然后在keil中建好工程，編寫在51中所運行的測電阻電容的程序，運 行無誤生成HEX文件后，將仿真51中下載進去剛剛編好的HEX文件，點擊

16、運行。:二-十于耳利工一攜£3舊；亍可 口西於口山図也20聖鈴K曲制13Iff Shonotic CwCwd m丄T 0 DEVICESHI卜F-IHfl卜b £!l lu怙站豹AMMtfINB: ULtUlrjy BijjijJL (CPU IImkI SX1/r rwM丄nD 0?rtEflSOBEinEMTS R=07.9C2AreECSiAT89C52AWHl P*莎 T H BbnONLRrhALLkOIELNE55ERE5RESFACK-6T5-3(KI57MCllWrC0；!RID,i：rfc-匚亠»ii >.aus-TO暉j»t-W»iPn I aS>v -e- A ;m * c rvrmI'iN 1 TMKr JbKXi'JIE圖1實驗原理圖：|-Lrrc五、實驗結(jié)果與分析用8K的電阻代替待測電阻，如下圖:|jM p*a Mi IMt# IfW* Mu| 4 片 LtOMOl#MdFM.4 r2na«U " U -.: + 4 4«r4HCl>a-vri liiwJ rter LV du» - WMUE 砒H