基于AT89C51单片机的数字直流电流表的设计
摘要
传统电流测量一般采用电流表和万用表, 但随着嵌入式技术与传感器技术的发展 数字电流测量实用日益广。本论文描述了交直流数字电流测量系统的设计系统包括微控制器最小系统模块、电流采集模块、AD转换模块、显示模块、电源管理模块等。通过输入电路把交、直流模拟信号送给ADC0809转换为数字信号再送至AT89C52单片机,通过P0口经LCD1602显示出测量值,其中交流信号通过单向桥式整流电路将交流信号转换成直流信号在通过ADC0809转换器。论文还详细阐述了与系统硬件相应的系统软件设计。本系统经测试运行良好具有一定的实用价值和推广价值。
关键字：单片机，数字电流表，A/D
Abstract
The traditional current measurement generally use the ammeter and multimeter, but with the development of embedded technology and sensor technology, digital current measurement utility is increasingly widespread. This paper describes the design of the DC and digital current measurement system, the system including the minimum system module of the microcontroller, the current acquisition modules, AD converter module, display module, the power management module. Through the input circuit AC and DC analog signal is sent to the ADC0809 into digital signals and then sent to the AT89C52 microcontroller, the LCD1602 display the measured value through the P0 port; AC signal through the one-way bridge rectifier circuit of the AC signal into a DC signal by the ADC0808 converter. The paper also elaborates the corresponding system software design and system hardware. This system has been tested and runs well, has some practical value and promotional value.
Keywords:single-chip ,digital ammeter, A / D, rectifier circui
目录
1 绪论 (1)
1.1 课题研究问题 (1)
1.2 课题背景及意义 (1)
2 背景知识介绍 (3)
2.1 单片机发展详细介绍 (3)
2.1.1 单片机的工作原理 (4)
2.1.2 单片机的基本特点 (4)
2.2 A/D转换器的介绍 (5)
2.3 A/D转换器的工作原理 (5)
2.4 A/D转换器的基本特点 (7)
3 系统硬件设计 (8)
3.1 系统整体设计方案 (8)
3.2 主控制器模块设计 (8)
3.2.1 主控制器的选择 (8)
3.2.2 AT89C52 (10)
3.2.3 AT89C52最小系统 (11)
3.3 转换模块设计 (11)
3.3.1 A/D转换器的选择 (11)
3.3.2 ADC0809 (11)
3.3.3 ADC0809转换电路 (12)
3.4 数据采集模块的设计 (13)
3.4.1 直流电流采集电路 (13)
3.4.2 交流电流采集电路一 (13)
3.4.3 交流电流采集电路二 (13)
3.5 显示模块设计 (14)
4 系统软件设计 (15)
4.1 系统主控程序设计 (15)
4.2 数据采集处理程序设计 (16)
4.3 显示模块程序设计 (17)
5 测量结果显示 (18)
6 结论 (19)
参考文献 (20)
致谢 (21)
1 绪论
随着微电子技术的迅速发展和超大规模集成电路的出现，特别是单片机的出现，正引起测量、控制仪表领域新的技术革命。采用单片机作为测量仪器的主控制器，这种以单片机为主体的新型智能仪表将计算机与测量控制技术结合在一起，在测量工程自动化测量结果所举处理以及功能的多样化方面取得了巨大的进步。基于单片机的智能综合仪表是基于智能化、数字化、网络化、新一代智能仪表的设计理念，采用智能调理、灵巧总线、工业网络、液晶显示、电子储存技术、综合指示仪表、调节仪表、计算仪表与记录仪表功能。具有高测量控制精度、工可靠性稳定性的特点。通过数字电流表的设计方案，掌握了C语言的编程方，并熟练的运用AT89C52单片机定时器以及ADC0808模/数转换芯片将模拟电流量转变为数字量，然后在液晶显示屏上直接显示数字的电流值。
1.1 课题研究问题
设计一个电流测量模块,可对直流或交流的电流大小进行测量,测量范围为0-10A 测量结果可显示或以标准接口方式输出。主要技术指标供电电压:220V +_10%测量范围 0—10A 设计拟采用电流耦合器,把大电流转变为小电流,然后再对其采样。控制器可采用其它AT89C52单片机或其它高级处理器。
1.2 课题背景及意义
85C1电流表经过多年来的发展在国内已经形成完整成熟的产业链，上下游厂家近万家。对85C1的生产和发展提供了良好的氛围。据目前统计来看国内生产厂家有近千家 大都完成了技术改造。由单一走向全面。CS5460A是美国Crystal公司推出的一款用于测量电压、电流、功率、能量的集成芯片，该芯片的主要特点是精度高、性能强、成本低且无需微控制器也可独立运行，它是CS5460的增强版。C8051F310是美国Silicon Labs公司推出的一款具有8051内核的高性能单片机，它的运行速度为普通8051单片机的12倍 主要特点是高速率、低功耗、外围器件少、可靠性高。
直流大电流测量技术的意义直流大电流测量技术在工业生产和科研实验中有着较广泛的应用，如：在地铁和电气化铁道等直流牵引系统中；电力工业中的高压直流输电系统也有直流大电流的测量问题;在核物理、大功率电子学等科研实验中常常涉及到大电流测量问题。对于测量到的大电流，也有计量、监视、控制及保护等不同的用途，它们对测量准确度指标的要求也不完全一致。对于计量用的测量互感器的准确度要求最高，对保护和控
制用的互感器要求次之，对监视用的互感器要求最低。直流大电流的测量，已成为电磁测量技术领域中不可缺少的独立部分。
2 背景知识介绍
2.1 单片机发展详细介绍
1946年第一台电子计算机诞生至今，依靠微电子技术和半导体技术的进步从电子管——晶体管——集成电路——大规模集成电路，使得计算机体积更小，功能更强。特别是近20年时间里，计算机技术获得飞速的发展，计算机在工农业、科研、教育、国防和航空航天领域获得了广泛的应用。计算机技术已经是一个国家现代科技水平的重要标志。单片机诞生于20世纪70年代象Fairchild公司研制的F8单片微型计算机。所谓单片机是利用大规模集成电路技术把中央处理单元(Center Processing Unit，也即常称的CPU)和数据存储器(RAM)、程序存储器(ROM)及其他I/O通信口集成在一块芯片上，构成一个最小的计算机系统，而现代的单片机则加上了中断单元，定时单元及A/D转换等更复杂、更完善的电路使得单片机的功能越来越强大应用更广泛。20世纪70年代微电子技术正处于发展阶段。集成电路属于中规模发展时期，各种新材料新工艺尚未成熟，单片机仍处在初级的发展阶段，元件集成规模还比较小，功能比较简单一般均把CPU、RAM有的还包括了一些简单的I/O口集成到芯片上，象Fairchild公司就属于这一类型它还需配上外围的其他处理电路方才构成完整的计算系统。类似的单片机还有Zilog公司的Z80微处理器。1976年INTEL 公司推出了MCS-48单片机，这个时期的单片机才是真正的8位单片微型计算机，并推向市场。它以体积小、功能全、价格低赢得了广泛的应用。为单片机的发展奠定了基础，成为单片机发展史上重要的里程碑。在MCS-48的带领下，其后，各大半导体公司相继研制和发展了自己的单片机，象Zilog公司的Z8系列。到了80年代初单片机已发展到了高性能阶段，象INTEL公司的MCS-51系列，Motorola公司的6801和6802系列，Rokwell公司的6501及6502系列等等，此外，日本的著名电气公司NEC和HITACHI都相继开发了具有自己特色的专用单片机。80年代世界各大公司均竞相研制出品种多功能强的单片机，约有几十个系列300多个品种，此时的单片机均属于真正的单片化，大多集成了CPU、RAM、ROM、数目繁多的I/O接口、多种中断系统甚至还有一些带A/D转换器的单片机功能越来越强大，RAM和ROM的容量也越来越大寻址空间甚至可达64kB[1]。
可以说单片机发展到了一个新的平台。单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。(1)SCM即单片微型计算机Single Chip Microcomputer阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功,奠定了SCM 与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上,Intel公司功不可
没。(2)MCU即微控制器,Micro Controller Unit阶段，主要的技术发展方向是不断扩展满足嵌入式应用时对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素,在发展MCU方面,最著名的厂家当数Philips公司Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势,将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此当我们回顾嵌入式系统发展道路时,不要忘记Intel和Philips的历史功绩。(3)SoC单片机(System On Chip),单片机是嵌入式系统的独立发展之路,向MCU阶段发展的重要因素就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决因此专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此 对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。
2.1.1 单片机的工作原理
单片机由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成。单片机自动完成赋予它的任务的过程，也就是单片机执行程序的过程，即一条条执行的指令的过程，所谓指令就是把要求单片机执行的各种操作用的命令的形式写下来，这是在设计人员赋予它的指令系统所决定的，一条指令对应着一种基本操作，单片机所能执行的全部指令，就是该单片机的指令系统，不同种类的单片机，其指令系统亦不同。为使单片机能自动完成某一特定任务 必须把要解决的问题编成一系列指令，这些指令必须是选定单片机能识别和执行的指令，这一系列指令的集合就成为程序程序需要预先存放在具有存储功能的部件—存储器中。存储器由许多存储单元最小的存储单位组成就像大楼房有许多房间组成一样，指令就存放在这些单元里，单元里的指令取出并执行就像大楼房的每个房间的被分配到了唯一一个房间号一样，每一个存储单元也必须被分配到唯一的地址号，该地址号称为存储单元的地址，这样只要知道了存储单元的地址，就可以找到这个存储单元其中存储的指令就可以。
被取出然后再被执行。程序通常是顺序执行的，所以程序中的指令也是一条条顺序存放的单片机在执行程序时要能把这些指令一条条取出并加以执行必须有一个部件能追踪指令所在的地址，这一部件就是程序计数器PC包含在CPU中在开始执行程序时，给PC 赋以程序中第一条指令所在的地址，然后取得每一条要执行的命令，PC在中的内容就会自动增加，增加量由本条指令长度决定，可能是1、2或3以指向下一条指令的起始地址，保证指令顺序执行。
2.1.2 单片机的基本特点
单片机的基本特点(1)高集成度、体积小、高可靠性。单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片上，集成度很高体积自然也是最小的。芯片本身是按工业测控环境要求设计的，内部布线很短其抗工业噪音性能优于一般通用的CPU。单片机程序指令常数及表格等固化在ROM中不易破坏许多信号通道均在一个芯片内故可靠性高[2]。(2)控制功能强。为了满足对对象的控制要求单片机的指令系统均有极丰富的条件:分支转移I/O口的逻辑操作及位处理能力，非常适用于专门的控制功能。(3)低电压，低功耗，便于生产便携式产品。为了满足广泛使用于便携式系统许多单片机内的工作电压仅为1.8V-3.6V，而工作电流仅为数百微安。(4)易扩展。片内具有计算机正常运行所必需的部件。芯片外部有许多供扩展用的三总线及并行、串行输入/输出管脚，很容易构成各种规模的计算机应用系统。(5)优异的性能价格比，单片机的性能极高。为了提高速度和运行效率单片机已开始使用RISC流水线和DSP等技术。单片机的寻址能力也已突破64KB的限制有的已可达到1MB和16MB，片内的ROM容量可达62MB，RAM容量则可达2MB。由于单片机的广泛使用，因而销量极大，各大公司的商业竞争更使其价格十分低廉，其性能价格比较好。
2.2 A/D转换器的介绍
模数转换器即A/D转换器或简称ADC，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。模数转换器最重要的参数是转换的精度 通常用输出的数字信号的位数的多少表示。转换器能够准确输出的数字信号的位数越多 表示转换器能够分辨输入信号的能力越强，转换器的性能也就越好。A/D转换一般要经过采样、保持、量化及编码4个过程[3]。在实际电路中有些过程是合并进行的如采样和保持 量化和编码在转换过程中是同时实现的。
2.3 A/D转换器的工作原理
随着数字电子技术的迅速发展各种数字设备特别是数字电子计算机的应用日益广泛 几乎渗透到国民经济的所有领域之中。数字计算机只能够对数字信号进行处理处理的结果还是数字量它在用于生产过程自动控制的时候所要处理的变量往往是连续变化的物理量 如温度、压力、速度等都是模拟量这些非电子信号的模拟量先要经过传感器变成电压或者电流信号然后再转换成数字量才能够送往计算机进行处理。模拟量转换成数字量的过程被称为模数转换简称A/D(Analog to Digital)转换完成模数转换的电路被称为A/D 转
换器简称ADC(Analog to Digital Converter)。数字量转换成模拟量的过程称为数模转换 简称D/A(Digital to Analog)转换完成数模转换的电路称为D/A转换器简称DAC(Digital to Analog Converter)。模拟信号由传感器转换为电信号，经放大送入AD 转换器转换为数字量由数字电路进行处理再由DA转换器还原为模拟量去驱动执行部件。为了保证数据处理结果的准确性，AD转换器和DA转换器必须有足够的转换精度。同时为了适应快速过程的控制和检测的需要AD转换器和DA转换器还必须有足够快的转换速度。因此 转换精度和转换速度乃是衡量AD转换器和DA转换器性能优劣的主要标志。模数转换过程包括量化和编码。量化是将模拟信号量程分成许多离散量级，并确定输入信号所属的量级。编码是对每一量级分配唯一的数字码，并确定与输入信号相对应的代码。最普通的码制是二进制，它有2的n次方个量级n为位数，可依次逐个编号。模数转换的方法很多 从转换原理来分可分为直接法和间接法两大类:直接法是直接将电压转换成数字量,它用数模网络输出的一套基准电压。
间接法不将电压直接转换成数字，而是首先转换成某一中间量,再由中间量转换成数字。常用的有电压-时间间隔(V/T)型和电压-频率(V/F)型两种 其中电压-时间间隔型中的双斜率法又称双积分法，用得较为普遍。模数转换器的选用具体取决于输入电平、输出形式、控制性质以及需要的速度、分辨率和精度。
用半导体分立元件制成的模数转换器常常采用单元结构，随着大规模集成电路技术的发展，模数转换器体积逐渐缩小为一块模板、一块集成电路。
图2.1 A/D转换器原理图2.4 A/D转换器的基本特点
A/D转换器的基本特点是
（1）分辨率高。
（2）功耗低。
（3）价格低。
（4）需要外部计数电路共同完成A/D转换。
3 系统硬件设计
3.1 系统整体设计方案
本设计主要完成电流测量模块的设计。硬件部包括数据采集模块、主控制器模块、显示模块、转换模块四大组成部分。其中数据采集部分由交、直流输入电路组成，软件部分应用单片机C语言，实现了本设计的全部功能。能够测量出0—10A的交、直流电流，并且通过数字显示。
本系统由主控制器模块、数据采集模块、转换单元模块、显示模块组成。如图3.1所示。
据采数集模块
转换模块
主控制器模块
显示模块
图3.1 电流测量模块的设计系统框图
3.2 主控制器模块设计
3.2.1 主控制器的选择
选择单片机型号的出发点有以下几个方面[4]：
(1)单片机性能
①主流单片机包括CPU、4KB容量的ROM、128 B容量的RAM、2个16位定时/计数器、4个8位并行口、全双工串口行口、ADC/DAC、SPI、I2C、ISP、IAP。
②系统结构简单，使用方便，实现模块化。
③单片机可靠性高，可工作到10^6 ~10^7小时无故障。
④处理功能强，速度快。
⑤低电压，低功耗，便于生产便携式产品。
⑥控制功能强。
⑦环境适应能力强。
(2)基本结构
①运算器
运算器由运算部件—算术逻辑单元（Arithmetic & Logical Unit，简称ALU）、累加器和寄存器等几部分组成。ALU的作用是把传来的数据进行算术或逻辑运算，输入来源为两个8位数据，分别来自累加器和数据寄存器。ALU能完成对这两个数据进行加、减、与、或、比较大小等操作，最后将结果存入累加器。例如，两个数6和7相加，在相加之前，操作数6放在累加器中，7放在数据寄存器中，当执行加法指令时，ALU即把两个数相加并把结果13存入累加器，取代累加器原来的内容6。
运算器有两个功能：执行各种算术运算；执行各种逻辑运算，并进行逻辑测试，如零值测试或两个值的比较。
运算器所执行全部操作都是由控制器发出的控制信号来指挥的，并且，一个算术操作产生一个运算结果，一个逻辑操作产生一个判决。
②控制器
控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序发生器和操作控制器等组成，是发布命令的“决策机构”，即协调和指挥整个微机系统的操作。其主要功能有：从内存中取出一条指令，并指出下一条指令在内存中的位置；对指令进行译码和测试，并产生相应的操作控制信号，以便于执行规定的动作；指挥并控制CPU、内存和输入输出设备之间数据流动的方向。
(3)主要寄存器
①累加器A
累加器A是微处理器中使用最频繁的寄存器。在算术和逻辑运算时它有双功能：运算前，用于保存一个操作数；运算后，用于保存所得的和、差或逻辑运算结果。
②数据寄存器DR
数据寄存器通过数据总线向存储器和输入/输出设备送（写）或取（读）数据的暂存单元。它可以保存一条正在译码的指令，也可以保存正在送往存储器中存储的一个数据字节等等。
③指令寄存器IR和指令译码器ID
指令包括操作码和操作数。
指令寄存器是用来保存当前正在执行的一条指令。当执行一条指令时，先把它从内存中取到数据寄存器中，然后再传送到指令寄存器。当系统执行给定的指令时，必须对操作码进行译码，以确定所要求的操作，指令译码器就是负责这项工作的。其中，指令寄存器中操作码字段的输出就是指令译码器的输入。
④程序计数器PC
PC用于确定下一条指令的地址，以保证程序能够连续地执行下去，因此通常又被称为指令地址计数器。在程序开始执行前必须将程序的第一条指令的内存单元地址（即程序的首地址）送入PC，使它总是指向下一条要执行指令的地址。
⑤地址寄存器AR
地址寄存器用于保存当前CPU所要访问的内存单元或I/O设备的地址。由于内存与CPU之间存在着速度上的差异，所以必须使用地址寄存器来保持地址信息，直到内存读/写操作完成为止。
(4) 研制周期
在研制任务重、时间紧的情况下，还要考虑所选的单片机型号是否熟悉，是否能马上着手进行系统的设计。与研制周期有关的另一个重要因素是开发工具，性能优良的开发工具能加快系统地研制进程。
在众多的51系列单片机中，要算ATMEL公司的AT89C51、AT89S51更实用，因他不但和8051指令、管脚完全兼容，而且其片内的4K程序存储器是FLASH工艺的，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写，一般专为ATMEL AT89xx 做的编程器均带有这些功能。显而易见 这种单片机对开发设备的要求很低开发时间也大大缩短。写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地保护了你的劳动成果。再着，AT89C51、AT89S51目前的售价比8031还低，市场供应也很充足。
功耗模式：可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。89C52有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封装形式。
所以主控单元拟采用AT89C52作为主控制器
3.2.2 AT89C52
AT89C52是一个低电压，高性能cmos 8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MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处
理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。
AT89C52主要功能特性
(1)兼容MCS51指令系统
(2)8kB可反复擦写(大于1000次）Flash ROM；
(3)32个双向I/O口；
(4)256x8bit内部RAM；
(5)3个16位可编程定时/计数器中断；
(6)时钟频率0-24MHz；
(7)2个串行中断，可编程UART串行通道；
(8)2个外部中断源，共8个中断源；
(9)2个读写中断口线，3级加密位；
(10)低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能；
(11)有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等几种封装形式，以适应不同产品的需求。3.2.3 AT89C52最小系统
单片机最小系统包括：复位电路；晶振电路；电源电路。复位电路的复位操作一般有两种基本形式，一种是上电复位；另一种是上电与按键均有效的复位[5]。复位电路接单片机的9管脚。晶振电路单片机的时钟信号通常有两种产生方式，一是内部时钟方式；二是外部时钟方式。晶振电路接单片机的18、19管脚。电源电路，单片机40管脚接电源，20管脚接地。
3.3 转换模块设计
3.3.1 A/D转换器的选择
逐次逼近式A/D是比较常见的一种A/D转换电路转换的时间为微秒级用逐次逼近法的A/D转换器是由一个比较器、D/A转换器、缓冲寄存器及控制逻辑电路组成。基本原理是从高位到低位逐位试探比较 好像用天平称物体，从重到轻逐级增减砝码进行试探。逐次逼近法转换过程是 初始化时将逐次逼近寄存器各位清零。
3.3.2 ADC0809
ADC0809的特点：
(1) 8路8位A/D转换器,即分辨率8位。
(2)具有转换起停控制端。
(3)转换时间为100μs。
(4)单个5V电源供电。
(5)模拟输入电压范围0-5V，不需零点和满刻度校准。
(6)工作温度范围为-40-85摄氏度。
(7)低功耗约15mW。
ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器,内部结构如图3.3所示,它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型D/A转换器、逐次逼近。
图3.3 ADC0809内部结构
3.3.3 ADC0809转换电路
将采集到的信号输入到ADC0809芯片中ADC0809会将接收到的模拟信号转化成数字信号，在输入到单片机中。转换电路图如图3.4所示。
图3.4 ADC0809转换电路图
3.4 数据采集模块的设计
3.4.1 直流电流采集电路
直流电流测量模块的数据采集模块的设计可通直流输入电路实现。
利用电阻量具测量直流电流是最早采用的一种方法，它根据被测电流流过已知电阻而测量其电压降来确定被测电流的大小。直流电流输入ADC0809转换器电路，由于被测电流为0—10A，需通过并联电阻进行分流、采样[6]。
3.4.2 交流电流采集电路一
交流电路输入电路的设计，首先考虑通过整流电路把交流信号转化为小直流信号，再输入ADC0808转换器进行模数转换。
通过整流电桥把交流信号转化为直流信号，再输入A/D转换器进行转换。
3.4.3 交流电流采集电路二
在硬件实现中，我们通过电流互感器将交流电流转化成小电流的直流信号，在经过LM324运算放大器在输入ADC0808转换器进行模数转换。
本系统采用电流互感器的型号为HTTA-23CE规格为10A/10mA。电流互感器的作用是电流互感器的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。将交流电流转换成可供仪表、继电器测量或应用的变流设备。如变比为400/5的电流互感器可以把实际为10A的电流转变为10mA的电流。利用电流互感器设计的交流电流采集电路。
3.5 显示模块设计
LED就是light emitting diode 发光二极管的英文缩写简称LED。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。基本的半导体数码管是由七个条状发光二极管芯片排列而成的。可实现0-9的显示[7]。其具体结构有“反射罩式”、“条形七段式”及“单片集成式多位数字式”等LED显示器与显示方式。
LED显示块是由发光二极管显示字段的显示器件。通常使用的是七段LED。这种显示块有共阴极与共阳极两种。共阴极LED显示块的发光二极管阴极共地。当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮，共阳极LED显示块的发光二极管阳极并接。
在设计中使用LED显示块构成N位LED显示器。N位LED显示器有N根位选线和8*N根段选线。根据显示方式不同，位选线与段选线的连接方法不同。段选线控制字符选择，位选线控制显示位的亮、暗。
LED显示器有静态显示与动态显示两种方式。我们使用的为动态显示方式。在多位LED显示时为了简化电路降低成本将所有位的段选线并联在一起。由一个8位I/O口控制而共阴极点或共阳极点分别由响应的I/O口线控制。其中两片74LS244分别用于段信号和位信号的驱动，74LS273用于段信号的锁存，其锁存地址为7FFFH。
图3.5 LED引脚图
4 系统软件设计
4.1 系统主控程序设计
统主控程序实现的功能是，交直流电路采集到的电流信号经系过ADC 转换成数
字信号再输入单片机中进行处理，最终在LCD 中显示。
N
Y
图4.1 系统主控程序框图
开 始 系统初始化
是否按下
向下的键
直流电流输出
ADC 转换 89c52执行运算 并将数据送将LCD 显示
结 束
交流电路输出
系统主控程序框图中的系统初始化包括89c52初始化、LCD初始化、ADC初始化三大模块。通过按键分别将采集到的交直流电流输入到ADC0809中ADC将采集到的模拟信号转化为数字信号再输入单片机中进行处理并将结果送到LCD中进行显示。
4.2 数据采集处理程序设计
数据采集处理程序主要实现的功能是，将采集到的模拟信号转化为数字信号。
开始
使用芯片
产生时钟信号
输入通道控制字
读取字节数据
字节数据校验
将值送入相应寄
存器
结束
图4.2 数据采集处理程序设计
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[8]。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。直到A/D转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作
简易数字电流表设计报告
目录 摘要 2 关键词2 1 概述 3 1.1设计意义 3 1.2系统主要功能 3 2 硬件电路设计方案及描述3 2.1 设计方案 3 2.2 主要元器件的介绍 4 2. 3控制电路模块13 2.4 元件清单16 3数字式电流表的软件设计16 3.1系统程序设计总方案 16 3.2系统子程序设计 17 4数字式电流表的调试19 4.1软件调试 19 4.2显示结果及误差分析 20 5总结22附录1.电路原理图及仿真图23附录2. 程序代码24参考文献 26
基于单片机的简易数字电流表设计 摘要 数字电流表的诞生打破了传统电子测量仪器的模式和格局。它显示清晰直观、读数准确，采用了先进的数显技术，大大地减少了因人为因素所造成的测量误差事件。数字电流表是建立在数字电压表的基础上，让电压表与电阻串联，其显示的是电流，数字电压表是把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式，并加以显示的仪表。数字电流表把电子技术、计算技术、自动化技术的成果与精密电测量技术密切的结合在一起，成为仪器、仪表领域中独立而完整的一个分支，数字电流表标志着电子仪器领域的一场革命，也开创了现代电子测量技术的先河。本设计采用了以单片机为开发平台，控制系采用AT89C52单片机，A/D转换采用ADC0809。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便进行8路其它A/D转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。简易数字电流测量电路由A/D转换、数据处理、显示控制等组成。 关键词：单片机 AT89C51 A/D转换ADC0809数据处理
1 .概述 1.1设计意义 通过课程设计，掌握电子设计的一般步骤和方法，锻炼分析问题解决问题的能力，学会如何查找所需资料，同时复习以前所学知识并加深记忆，为毕业设计打好基础，也为以后工作作准备。通过对选题的分析设计，学习数字电流表的工作原理、组成和特性；掌握数字电流表的校准方法和使用方法； 1.2系统主要功能 A、利用AD转换芯片和精密电阻测量0~20mA电流 B、系统工作符合一般数字电流表要求 2 硬件电路设计方案及描述 2.1 数字式电流表系统硬件设计 硬件电路设计主要包括：AT89S51单片机系统，A/D转换电路，显示电路。测量最大电流为20ma，显示最大值为20.00ma。本实验采用AT89S51单片机芯片配合ADC0809模/数转换芯片构成一个简易的数字电流表。 硬件电路设计由6个部分组成; A/D转换电路，AT89C51单片机系统，LED显示系统、时钟电路、复位电路以及测量电流输入电路。硬件电路设计框图如图2.1所示。 2.1数字式电流表系统硬件设计框图
简单51单片机数字时钟设计
题目：简单51单片机数字时钟设计 院系: 物理与电气工程学院 专业：自动化专业 班级：10级自动化 姓名：苏吉振 学号：2 老师：李艾华
引言 20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。 时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS 化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。 单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。 单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 数字钟是采用数字电路实现对时,分,秒数字显示的计时装置,广泛用于个 人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。
基于51单片机的数字电流表设计
湖南科技大学 单片机课程设计 题目基于单片机的数字电流表设 计 姓名 学院 专业 学号 指导教师 成绩
二〇一一年五月二十六日
单片机课程设计任务书 一、设计题目： 基于单片机的数字电流表设计 二、设计要求： 1、数字电流表在平常工作环境中能良好工作 2、能测0——1000mA电流，至少能达1%的精度 3、要求掌握I/V信号转换，A/D转换器的使用和数据采集系统的 设计 4、电流表能数字显示，且由单片机处理采集数据并驱动LED显 示
摘要 本设计是通过采样电阻及信号放大电路将待测的电流信号I转换成0—1V电压信号, 由A/D转换器采集电压信号，并将电压转换的数字信号传输给单片机，由单片机完成对采样信号的处理、分析，最后输出信号驱动LED显示器，显示被测的电压值。
目录 一、功能要求 (1) 二、原理及方案论证 (2) 三、系统硬件电路的设计 (3) 四、系统程序的设计 (4) 五、调试及设计结果 (5) 参考文献 (6)
一、功能要求 1、数字电流表在平常工作环境中能良好工作 2、能测0——1000mA电流，至少能达1%的精度 3、要求掌握I/V信号转换，A/D转换器的使用和数据采集系统的 设计 4、电流表能数字显示，且由单片机处理采集数据并驱动LED显 示 二、原理及方案论证 1、数字电流表工作原理 1.1采样电阻网络 原理如下图所示，输入被测电流通过量程转换开关S1——S4，流经采样电阻R1——R4，由欧姆定律可知：U=I*R，因而转换输出电压为0V——0.1V的电压，输出电压可再经后续放大电路放大处理。 1.2高共模抑制比放大电路 如下图，由双运放组成的同相输入高共模抑制比放大电路，其
数字式转速表的应用设置
数字式转速表的应用设置 应用时各种数据的调整和设置都是通过支架上的三个按键来完成的，如左上图所示，支架上左边的倒三角形符号是“DOWN”按键，中间的是“SET”按键，右边的三角形符号是“UP”按键。通过连续按动“SET”按键，转速表的功能按“时钟---转速---设定警告---设定缸数---发动机累计工作时间”五种状态循环，下面具体说明每一种状态： 1、时钟状态 该状态下弧形LED光柱动态显示转速，四位数码管按24小时制显示时间，7:00--19:00期间显示亮度加倍，以适应白天的环境亮度，其他时间（夜间）则保持柔和的亮度。 按“DOWN”按键调整分钟，按“UP”按键调整小时。 2、转速状态 该状态下弧形LED光柱动态显示转速，四位数码管动态精确显示转速，数码管显示每0.5秒刷新一次。 3、设定警告状态 该状态下四位数码管无显示，弧形LED光柱中有一个单元熄灭，其他的全亮，熄灭的单元表示当前设定的警告转速。 通过按“DOWN”按键向下调整警告转速，按“UP”按键向上调整警告转速，运行中当发动机转速高于设定的警告转速时，警告灯点亮，否则熄灭。这个功能可以灵活运用，如将警告转速设定于低中速区，用于换档提示，也可设定于高速区，表示超速警告。 是该状态下的效果图，表示当前的警告转速是4600RPM，右下角的红灯为警告灯。 4、设定缸数状态 尽管该功能是为了适应多缸车的应用而开发，但是严格意义上来说，它是输入信号的倍率设定，因此不能简单的理解为几缸车就设定为几，正确理解这个功能是保证转速表正常运行的关键。 数码管显示的是“11”，数字“11”就是我们要说的信号倍率，这个转速表的倍率设置分两段，“0”字头字段包含“01－09”共9种倍率设置，用于汽车信号；“1”字头字段包含“11－18”共8种倍率设置，用于摩托车信号。 “0”字头字段：用于汽车，“01”表示发动机每转一圈送一个信号的情况，当然没有单缸的汽车，那么“01”有什麽意义呢？因为汽车版转速表的标准配
基于单片机的数字钟设计-(1)
基于单片机的数字时钟摘要 20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。 单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 本课题主要研究的是基于单片机的数字钟设计，采用AT89C51单片机作为系统的主控芯片,外接LED显示电路,按键电路，晶振电路，复位电路模块构成一个简单的数字钟。通过按键电路能对时、分、秒分别进行设置和实时调整，并将结果显示在数码管上。 关键词：数字钟，单片机，数码管
Abstract Author：cheng dong Tutor：wang xin Electronic technology has been developed rapidly in the 20 century,with its modern electronic products, pushed by almost permeated every area of society has vigorously promoted social productive forces development and improvement of social informatization level, also make modern electronic product performance further improved, and the rhythm of upgrade its products is becoming more and more quickly. The most common SCM module is a digital clock, a digital clock is a kind of digital circuit technology implementation, minutes and seconds, the timing device with mechanical clock compared with higher accuracy and intuitive and no mechanical device, has more longer service life, so it has been widely used. This topic research is the digital clock design based on SCM, AT89C51 SCM as the main control chip system, external LED display circuit, key circuits, crystals circuit, reset circuit module constitute a simple digital clock. Through the key circuits can respectively the diffculties, minutes and seconds setting and real-time adjustment, and the result showed that in the digital tube. Key words:digital clock SCM ; digital
直流数字电压表毕业设计
毕业设计 姓名：孟冬冬 专业：电气自动化 班级：电气1001班 设计课题：数字电压表的设计指导教师：杨喜录 电子信息工程系印制 二○一二年九月
宝鸡职业技术学院毕业设计任务书 姓名：孟冬冬 专业：电气自动化 班级：电气1001班 设计课题：数字电压表的设计 指导教师：杨喜录 电子信息工程系印制 二○一二年九月
引言 数字电压表是采用数字化电路测量的电压仪表。它以其高准确度、高可靠性、高分辨率、高性价比、读数清晰方便、测量速度快、输入阻抗高等优良特性而倍受人们的青睐。数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础。以数字电压表为核心，可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表(如：温度计、湿度计、酸度计、重量、厚度仪等)，几乎覆盖了电子电工测量、工业测量、自动化仪表等各个领域。因此对数字电压表作全面深入的了解是很有必要的。传统的模拟式（即指针式）电压表已有100多年的发展史，虽然不断改进与完善，仍无法满足现代电子测量的需要，数字电压表自1952年问世以来，显示强大的生命力，现已成为在电子测量领域中应用最广泛的一种仪表。
数字电压表简称DVM （Digital Voltmeter ），它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。目前，由各种单片A/D 转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等领域，显示出强大的生命力。与此同时，由DVM 扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。智能化数字电压表则是最大规模集成电路（LSI ）、数显技术、计算机技术、自动测试技术（ATE ）的结晶。一台典型的直流数字电压表主要由输入电路、A/D 转换器、控制逻辑电路、计数器（或寄存器）、显示器，以及电源电路等级部分组成。它的数字输出可由打印机记录，也可以送入计算机进行数据处理。 系统概述 数字电压表是将被测模拟量转换为数字量，并进行实时数字显示的数字系统。 该系统（如图1所示）可由MC14433--32 1位A/D 转换器、MC1413七路达林顿驱动器阵列、CD4511 BCD 到七段锁存-译码-驱动器、能隙基准电源MC1403和共阴极LED 发光数码管组成。
基于单片机的电机转速测量系统
兰州交通大学 毕业设计文献综述 题目：基于单片机的电机转速测量系统Title:Motor speed measuring system based on single chip microcomputer 姓名：韦宝芸
学号：3 班级：机设1202班 摘要 本文首先叙述了单片机测量转速的系统构成及转速测量的几种常用方法，分析了相应方法在测量上的特点、误差和计算。其次，针对特定的应用环境，设计出一种基于 80C51单片机的全数字式测速系统，详细阐述了系统的工作原理，指出产生误差的可能原因，并给出了具体解决的方法；根据系统要求编制了源程序，分析其工作流程。最后，对构建的系统利用仿真机进行调试，对测量指标进行了分析、比较并提出改进方案。 关键词：单片机、转速、测量精度 Abstract
This paper first discussed some ways for rotary speed measure. It analyzed characters and errors of these ways. Second, it designed full digital measure system based on a Single-Chip Microprocessor(80C51) responding to special application, stated the working theory of the system and the methods to solve the errors, writed the working programmes by A51 assemble language. Finally, this system implementation was confirmed by using of Keil-51 simulator. The characters on the error margin and accuracy was summarized. Keywords : Single-Chip Microprocessor、rotary speed 、measureprecision Keil-51
简易数字电流表课程设计
课程设计 题目______ 简易数字电流表_____________ 二级学院电子信息与自动化 专业自动化 班级71-1 学生姓名—学号— 指导教师
2.4电路图和各元器件之间实际连接关系 3.1系统模块层次结构图 3.2程序流程图........ 3.3源程序代码........ 4测试 4.1测试方法及设备 4.2实测数据 4.3系统指标 5总结 5.1硬件电路设计总结 5.2软件程序设计总结
基于单片机的简易数字电流表设计 摘要 所谓数字电流表就是能将测得的模拟电流量经过A/D 转换转变为数字量，并在液晶显示屏上直接显示电流读数的电流表，相比针式电流表有着测量数据准确明了，读数精度高的特点，类似数字式万用表，有着相当的实用性。 随着微电子技术的迅速发展和超大规模集成电路的出现，特别是单片机的出现，正在引起测量、控制仪表领域新的技术革命。 采用单片机作为测量仪器的主控制器就是这场革命的产物之一。基于单片机的智能综合仪表是融合智能化、数字化、网络化等时代特性的新一代智能仪表，兼具指示仪表、调节仪表、积算仪表与记录仪表功能．具有高测量控制精度、高可靠性稳定性的特点。这种以单片机为主体的新型智能仪表将计算机技术与测量控制技术结合在一起，在测量过程自动化，测量结果数据处理以及功能的多样化方面都取得了巨大的进步。 作为电流直接测量和显示的必要常规仪器仪表，在注重性价比同时，必须具备精度高、稳定性好、抗干扰性强等优点。而实时响应电流变化并连续实时显示，能够真正实现动态测量的数字电流表将成为特定使用领域的标准配置。随着电子科技的快速发展，数字电流表的使用将愈发广泛。 关键词 数字电流表，电流采样，A/D 转换，单片机 1概述 1.1设计意义 通过课程设计，掌握电子设计的一般步骤和方法，锻炼分析问题解决问题的能力，学会如何查找所需资料，同时复习以前所学知识并加深记忆，为毕业设计打好基础，也为以后工作作准备。通过对选题的分析设计，学习数字电流表的工作原理、组成和特性；掌握数字电流表的校准方法和使用方法；学会分流电路的连接和计算；了解过压过流保护电路的功用。
数字转速表设计
数字转数表的电路如图所示。它主要由装有永久磁铁的磁盘、霍尔集成传感器、选通门电路、时基信号电路、电源计数及数码显示电路等组成。计数及数码显示电路采用CMOS-LED数码显示组件CLlO2，它可以计数并显示数码。 转盘的输入轴与被测旋转轴相连，当被测轴旋转时，便带动转盘随之转动。当转盘上的小永久磁铁经过霍尔集成传感器IC1时，IC1便会将磁信号转换为转速电信号。该信号经与非门l反相输人至与非门3的输入端，而与非门3的另一输大端接来自时基电路IC2的方波脉冲信号。这个时基信号是用来控制与非门3的开与刁，形成选通门，以此来控制转速信号能否从与非门3输出。 当接通电源后，转速信号立即被送往与非门3的输入端，如果此时时基信号为低电平，则选通门关闭，转速信号元法通过选通门。当第一个时基信号到来时，选通门才被打开，并同时使CMOS-LED数码显示组件IC4、IC5、IC6的LE端呈寄存状态。时基信号的上升沿也同时触发由与非门4、5组成的反相器及由R4、R5、R7、C3、VD2及VD3组成的微分复位电路，复位脉冲由VD3输出后加至IC4、IC5、IC6的R端，使址数器复位清零。在完成上述功能后，时基信号在一个单位时间(例如lmin)内保持高电平。在这段时间内，选通门与非门3一直处于开启状态，转速信号则通过选通门送至LED数码显示组件，实现了在单位时间内的计数。在单位时间结束时，时基信号又回到低电平，此时选通门关闭并自动置计数电路的LE端为选通状态。此时，计数器的计数内容送至寄存器并同时显示其内容。当第二个时基信号到来时，又把计数器的内容清零，并重复上述过程。但此时的寄存器及显示器的内容不变，只有当第二次采样结束后，才会更新而显示新的测试结果。 上一篇:LM35DZ摄氏温度传感受器温度计应用电路 - 相关文章返回分类首页 [传感器电路图] 基于磁传感器设 本文来自: https://www.sodocs.net/doc/e617267398.html, 原文网址：https://www.sodocs.net/doc/e617267398.html,/sch/sen/0073040.html 本文来 自: https://www.sodocs.net/doc/e617267398.html, 原文网址：https://www.sodocs.net/doc/e617267398.html,/sch/sen/0073040.html
基于单片机的数字电流表的设计
郑州电力职业技术学院毕业生论文
题目：＿基于单片机的数字电能表设计＿＿
系 别＿＿＿电力工程系＿＿＿＿＿＿
专 业＿＿＿建筑电气工程技术＿＿＿
班 级＿ ＿建筑电气班＿＿ ＿＿＿
学 号＿＿＿ 09401060170＿＿ ＿
姓 名＿＿＿＿周
莉＿＿＿＿＿＿＿
论文成绩 答辩成绩 综合成绩
指导教师 主答辩教师 答辩委员会主任
目录
摘 要..........................................................3 关键词 ......................................................... 3 一、工作原理 ................................................... 4
1.1 数字电流表的工作原理 ....................................5 1.2 电流采样电路的性能 ......................................5 1.3 显示电路与电流采样电路的逻辑关系 ........................5 1.4 放大器 ..................................................5 1.5 峰值保持电路 ...........................................10 1.6 双积分型 A 转换芯片 ....................................13
D
1.7 独立式非编码键盘的接口 .................................14 1.8 LED 动态显示器接口及显示方式 ...........................14 1.9 89C51 单片机 ...........................................16 二、 测量系统的总体结构设计 ...................................20 2.1 系统框图...............................................20 2.2 整机设计 ...............................................19 三、程序流程图 ................................................ 23 四、实验结果 .................................................. 26 参考文献 .................................................... 2725
摘要
2
基于51单片机的转速表系统设计
目录 1.前言 (1) 2 智能转速表的系统设计 (1) 2.1 系统硬件设计 (1) 2.1.1方案选择 (1) 2.1.2仪器各部分组成 (2) 2.2 系统软件设计 (3) 3 设计原理 (5) 3.1转速计算及误差分析 (5) 3.2转速测量 (6) 3.2.1门控方式计数 (6) 3.2.2中断方式计数 (7) 3.3串行显示接口 (7) 4 软件程序的设计 (8) 4.1 1s定时 (8) 4.2 T1计数程序 (8) 4.3 频率数据采集 (9) 4.4 进制转换 (10) 4.5 数码显示 (13) 5 软件设计总体程序 (15) 6 总程序调试 (21) 7 心得体会 (21) 参考文献 (22)
1.前言 单片微型计算机简称单片机，又称为微控制器（MCU）是20世纪70年代中期发展起来的一种面向控制的大规模集成电路模块，具有功能强、体积小、可靠性高、价格低廉等特点，在工业控制、数据采集、智能仪表、机电一体化、家用电器等领域得到了广泛的应用，极大的提高了这些领域的技术水平和自动化程度。单片机在我国大规模的应用已有十余年历史，单片机技术的研究和推广正方兴未艾。 MSC-51系列单片机是国内目前应用最广泛的一种8位单片机之一。经过20多年的推广与发展，51系列单片机形成了一个规模庞大、功能齐全、资源丰富的产品群。随着嵌入式系统、片上系统等概念的提出和普遍应用，MCS-51系列单片机的发展又进入了一个新的阶段。 我们使用的89C51单片机是目前各大高校及市场上应用最广泛的单片机型.其内部包含: 一个8位的CPU;4K的程序存储空间ROM;128字节的RAM数据存储器;两个16位的定时/计数器;可寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储器空间的控制电路;32条可编程的I/O线;具有两个优先级嵌套的中断结构的5个中断源。 本次课程设计便是设计一个基于89C51单片机转速表系统。要求进行电路硬件设计和系统软件编程，硬件电路要求动手制作并能够完成系统硬件和软件调试。 2 智能转速表的系统设计 2.1 系统硬件设计 2.1.1方案选择 由于单片机所具有的特性，它特别适用于各种智能仪器仪表，家电等领域中，可以减少硬件以减轻仪表的重量，便于携带和使用，同时也可能低存本，提高性能价格之比。 该转速表选用MCS-51系列单片机的8031芯片，外部扩展4KB EPROM和8155作为显示器的接口。该系统的整体结构框图见下图2.1所示：
毕业设计---数字转速计的设计
毕业设计（论文） 标题：数字转速计的设计 学生姓名： 系部：汽车电子系 专业：应用电子技术 班级： 指导教师：
目录 第1章序言 (1) 第2章工作原理和设计思路及方案 (2) 2.1 基本原理 (2) 2.2 设计思路 (2) 2.3 设计方案 (2) 第3章硬件电路设计 (4) 3.1 按键设计电路图 (4) 3.2 显示电路设计图 (4) 3.3脉冲产生电路设计图 (5) 第4章软件设计 (5) 4.1主程序流程及说明 (6) 4. 2中断服务子程序 (6) 4.3键盘扫描程序 (7) 第5章系统调试及软件仿真 (8) 5.1 程序调试 (8) 5.2 硬件电路调试 (9) 第6章总结 (10) 参考文献 (11) 附录 (12) 系统原理图： (12) 程序清单： (13)
第1章序言 随着科学技术特别是微型计算机技术的高速发展，单片微机技术也获得了飞速发展。目前，单片机已经在日常生活和控制领域等方面得到广泛的应用，它正为我国经济的快速发展发挥着举足轻重的作用。作为自动化专业的一名工科学生应该牢牢掌握这一重要技术。而课程设计这一环节是我们提高单片机应用能力的很好机会，也是我们学好这一课程的必经环节。通过课程设计可以进一步巩固我们前面所学理论知识，使我们对单片机理论知识有一个深刻的认识和全面的掌握。另外通过这一真正意义上的实践活动，我们可以从中发现自己不足之处并能够在自己的深思下和老师的指导下得到及时的解决。再次，它能使我们的应用能力和科技创新能力得到较大的提高。 本课程设计是单片机系统在测速方面的简单应用。目前单片机技术已经在电机转速等为控制对象的控制系统中得到了广泛的应用，而在这一控制过程中必须通过单片机来测量转速。本课程设计利用89C51单片机及外围电路来设计一个数字转速表。通过测量转速所对应的方波脉冲来测量转速，，同时其具体数值也可以在LED上显示出来。 单片机作为嵌入式微控制器在工业测控系统，智能仪器和家用电气中得到广泛应用。虽然单片机的品种很多，但MCS-51系列单片机仍不失为单片机中的主流机型。本课程以MCS-51系列与其特点是由浅入深，注重接口技术和应用。机电一体化是当今制造技术和产品发展的主要倾向，也是我国机电工业发展的必由之路。可以认为，它是用系统工程学的观点和方法，研究在机电系统和产品中如何将机械、计算机、信息处理和自动控制技术综合应用，以求机电系统和产品达到最佳的组合。机电一体化产品所需要的是嵌入式微机，而单片机具有体积小、集成度高、功能强等特点，适于嵌入式应用。智能仪器、家用电器、数控机床、工业控制等机电设备和产品中竟相使用单片机。
基于单片机的数字钟设计毕业设计
基于单片机的数字钟设计毕业设计 目录 1. 引言 (1) 2. 关于单片机 (3) 2.1单片机的发展 (3) 2.2 单片机的开发背景 (5) 2.2 单片机的开发背景 (6) 2.3 AT89S52单片机 (7) 2.3.1 AT89S52单片机引脚功能 (8) 2.3.2 AT89S52单片机硬件结构的特点 (9) 2.3.3 AT89S52单片机的硬件原理 (11) 3. 方案设计与论证 (13) 4. 系统总体结构框图 (14) 5. 系统的硬件设计 (14) 5.1 显示部分电路的设计 (14) 5.1.1 LED数码显示管的基本原理 (14) 5.1.2 数码管显示模块分析 (15) 5.1.3 LED显示电路 (16) 5.2 控制部分电路的设计 (16) 5.2.1 时钟模块 (16) 5.2.2 温度模块 (16) 5.2.3 音乐模块 (17) 5.2.4 复位模块 (17) 5.2.5 光识模块 (18) 6. 系统的软件设计 (19) .参考资料.
6.1 各模块的程序设计 (19) 6.1.1 计时程序 (19) 6.1.2 定时闹钟程序 (19) 6.1.3 温度程序 (19) 6.2 系统程序设计的总体框图 (20) 7. 系统电路的制作与调试 (21) 7.1 电路硬件焊接制作 (21) 7.2 调试的主要方法 (21) 7.3 系统调试 (21) 7.3.1 硬件调试 (21) 7.3.2 软件调试 (21) 7.3.3 联机调试 (22) 7.3.4调试中遇到的问题及解决方法 (22) 结论 (24) 参考文献 (25) 附录1 数字钟电路图 (27) 附录2 程序清单 (27) 附录3 英文资料 (65) 附录4 英文资料翻译 (76) 致谢 (84) .参考资料.
数字式直流电流表地设计
摘要 直流数字电流表的诞生打破了传统电子测量仪器的模式和格局。它显示清晰直观、读数准确，采用了先进的数显技术，大减少了因人为因素所造成的测量误差事件。数字电流表是建立在数字电压表的基础上，让电压表与电阻串联，其显示的是电流，数字电压表是把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式，并加以显示的仪表。数字电流表把电子技术、计算技术、自动化技术的成果与精密电测量技术密切的结合在一起，成为仪器、仪表领域中独立而完整的一个分支，数字电流表标志着电子仪器领域的一场革命，也开创了现代电子测量技术的先河。本设计采用了以单片机为开发平台，控制系采用AT89C52单片机，A/D转换采用ADC0809。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便进行8路其它A/D转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。简易数字电流测量电路由A/D转换、数据处理、显示控制等组成。
目录 第一章引言 (1) 1.1引言 (1) 1.2课题研究的现状和发展趋势 (1) 1.3智能仪表目前发展状况 (1) 第二章设计任务及可行性分析 (3) 2.1系统设计要求 (3) 2.2系统设计思路 (3) 2.3总体结构 (3) 2.3.1数字电流表的组成 (3) 2.3.2电路设计 (4) 2.3.310倍放大器电路 (4) 2.3.4A/D转换电路 (5) 2.3.5电桥输入电路 (6) 2.3.6测量电路 (6)
第三章元器件的选择 (8) 3.1单片机的选择 (8) 3.2A/D转换器的选择 (9) 3.3LED显示电路的选择 (9) 3.4所需元器件清单 (10) 第四章数字式电流表的软件设计 (11) 4.1系统程序设计总方案 (11) 4.2系统子程序设计 (11) 4.2.1初始化程序 (11) 4.2.2A/D转换子程序 (11) 4.2.3显示子程序 (12) 4.3系统程序代码 (13) 第五章数字式电流表的调试 (14) 5.1软件调试 (16) 5.2显示结果及误差分析 (16) 5.2.1显示结果 (16) 5.2.2误差分析 (17) 第六章结论 (19) 参考文献 (20)
数字转速表的设计方案
数字转速表的设计方案 第1章前言 单片机作为嵌入式微控制器在工业测控系统，智能仪器和家用电气中得到广泛应用。虽然单片机的品种很多，但MCS-51系列单片机仍不失为单片机中的主流机型。本课程一MCS-51系列以及派生系列单片机芯片为主介绍单片机的原理与应用，与其特点是由浅入深，注重接口技术和应用。 近年来，微型计算机的发展速度足以让世人惊叹，以计算机为主导的信息技术作为一种崭新的生产力，正在向社会的各个领域渗透，也使机电一体化的进程大大加快。 机电一体化是当今制造技术和产品发展的主要倾向，也是我国机电工业发展的必由之路。可以认为，它是用系统工程学的观点和方法，研究在机电系统和产品中如何将机械、计算机、信息处理和自动控制技术综合应用，以求机电系统和产品达到最佳的组合。机电一体化产品所需要的是嵌入式微机，而单片机具有体积小、集成度高、功能强等特点，适于嵌入式应用。智能仪器、家用电器、数控机床、工业控制等机电设备和产品中竟相使用单片机。 就目前而言，单片机的发展势头依然不减，各种型号和功能更强的单片机和超级接口芯片不断出现，进一步向高层次发展的重要标志就是构成多机系统和分布式网络。世界上单片机芯片的产量以每年27%的速度递增，到本世纪初已达30亿片，而我国的年需求量也超过了亿片的数量，这表明单片机有着广阔的应用前景。本课程设计主要针对目前我国早期应用比较广泛的“MCS-51”单片机进行系统的讲解和分析。为使用和开发各类机电一体化设备和仪表建立基础。 第2章基本原理 利用AT89C51作为主控器组成一个转速表。电机转速采用光电脉冲传感器来测量，设置定时器/计数器T0和T1，利用其部定时器T1设置为定时方式，且定时时间为1s。计数器T0设置为外部脉冲计数工作方式，设在1s测量的脉冲个数为n，又由于脉冲频率为60个脉冲/转，故测到转速n就是脉冲频率。定时1s，在1s允许中断，每中断一次，软件计数器加1，1s后，关闭中断，则软件计数器即为1s的脉冲数，通过计数一
基于单片机的数字钟设计
基于单片机的数字钟设计及时间校准研究﹡ 陈姚节戴泽军 （武汉科技大学计算机学院 430081 ） 摘要用单片机来设计数字钟，软件实现各种功能比较方便。但因软件的执行需要一定的时间，所以就会出现误差。对比实际的时钟，查找出误差的来源，并作出调整误差的方法，使得误差近可能的小，使得系统可以达到实际数字钟的允许误差范围内。 1 , 串 使用。采用一个频率为 11.0592 MHz 的晶振构成时钟电路。系统原理图如图 1 ： 图1 系统原理图 2．软件实现与流程 2.1 主程序
由于系统的主要功能都是有程序中断来完成的，主程序基本上没什么事可做，但因键盘扫描是通过程序查询的方式实现的，所以主程序只循环扫描键盘。主程序流程图如图2所示： 2.2 定时和串口程序 2.3 数据的显示与刷新 更新显示器涉及到两个操作：发数据和改片选信号。但实践发现，代码中无论是先改片选信号还是先发数据信号，都会出现重影（即相邻两位显示差不多）这也是动态扫描引起的。实践先该片选，则前一位的数据会在下一位显示一段时间；先发数据，则后一位的数据会在前一位显示一段时间。因而出现重影。解决这个问题的办法是先进行一个消影操作，然后再发片选，最后发数据。这样就很好地解决了重影问题。这样做的关键在于，在极短
的一段时间内让显示器都不亮，等一切准备工作都做好了以后再发数据，只要显示频率足够快，是看不出显示器有闪烁的（程序用定时中断频率作为显示更新频率，在表 1 中，只当更新率??00 赫兹时，才发现显示器有闪烁）。这段显示程序代码如下： P1=0 x00; // 消影 作为一次还是多次处理，必须有一个标准。程序中我用到了一个标志位，相当于中断系统的中断标志。当用户按下键时，标志清零，松开键时，标志恢复；键按下超过一定时间（靠一扫描计数器判定）后，恢复标志，则经过一定的时间延迟（也靠一扫描计数器判定）可以响应一次按键（即一次按键的多次响应）。而事实上，键盘响应程序就是一个事件触发器，键盘的每一个状态（按下，松开, 点击）都可能引发一段响应程序（如：重新设定键按下 =>
直流数字电压表设计说明书
专业资料 《电子测量技术》直流数字电压表设计 院系软件职业技术学院 专业应用技术2班 学生姓名郭妍 学号 5103130016
目录 一、题目及设计要求……………………………………………………………………3页 二、主要技术……………………………………………………………………………3页 三、方案选择…………………………………………………………………………… 3页 四、电路设计原理……………………………………………………………………… 3页 4.1 模数转换………………………………………………………………………… 4页 4.2 数字处理及控制……………………………………………………………………5页 五、电路图分介绍……………………………………………………………………… 5页 5.1 AT89C51介绍………………………………………………………………………6页 5.2排阻介绍……………………………………………………………………………7页 5.3 晶振电路……………………………………………………………………………7页 5.4 复位电路……………………………………………………………………………8页 5.5 ADC0808介绍………………………………………………………………………8页 5.6共阴极数码管………………………………………………………………………9页 5.7模拟输入电路………………………………………………………………………9页5.8总设计图……………………………………………………………………………10页 5.9仿真图………………………………………………………………………………10页 六、设计程序……………………………………………………………………………11页 七、心得体会……………………………………………………………………………14 页
数字转速表课程设计报告
目录 第1章概述 0 2.1 基本原理 (2) 2.2 设计思路 (2) 2.3 设计方案 (2) 第3章硬件电路设计 (4) 3.1按键设计电路图 (4) 3.2 显示电路设计图 (4) 第4章软件设计 (6) 4.1主程序流程及说明 (6) 4. 2中断服务子程序 (7) 4.3键盘扫描程序 (7) 第5章系统调试及软件仿真 (9) 5.1 程序调试 (9) 5.2 硬件电路调试 (10) 第6章总结 (12) 第6章总结 (12) 参考文献 (14) 附录A (15) 系统原理图： (15) 附录B (16) 程序清单： (16) 第1章概述 随着科学技术特别是微型计算机技术的高速发展，单片微机技术也获
得了飞速发展。目前，单片机已经在日常生活和控制领域等方面得到广泛的应用，它正为我国经济的快速发展发挥着举足轻重的作用。作为自动化专业的一名工科学生应该牢牢掌握这一重要技术。而课程设计这一环节是我们提高单片机应用能力的很好机会，也是我们学好这一课程的必经环节。通过课程设计可以进一步巩固我们前面所学理论知识，使我们对单片机理论知识有一个深刻的认识和全面的掌握。另外通过这一真正意义上的实践活动，我们可以从中发现自己不足之处并能够在自己的深思下和老师的指导下得到及时的解决。再次，它能使我们的应用能力和科技创新能力得到较大的提高。 本课程设计是单片机系统在测速方面的简单应用。目前单片机技术已经在电机转速等为控制对象的控制系统中得到了广泛的应用，而在这一控制过程中必须通过单片机来测量转速。基于此本课程设计利用89C51单片机及外围电路来设计一个数字转速表。通过测量转速所对应的方波脉冲来测量转速，其转速可以通过键盘输入给定，同时其具体数值也可以在LED 上显示出来。 单片机作为嵌入式微控制器在工业测控系统，智能仪器和家用电气中得到广泛应用。虽然单片机的品种很多，但MCS-51系列单片机仍不失为单片机中的主流机型。本课程一MCS-51系列以及派生系列单片机芯片为主介绍单片机的原理与应用，与其特点是由浅入深，注重接口技术和应用。 机电一体化是当今制造技术和产品发展的主要倾向，也是我国机电工业发展的必由之路。可以认为，它是用系统工程学的观点和方法，研究在机电系统和产品中如何将机械、计算机、信息处理和自动控制技术综合应用，以求机电系统和产品达到最佳的组合。机电一体化产品所需要的是嵌入式微机，而单片机具有体积小、集成度高、功能强等特点，适于嵌入式应用。智能仪器、家用电器、数控机床、工业控制等机电设备和产品中竟相使用单片机。
基于51单片机的数字钟设计
20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。 单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 本课题主要研究的是基于单片机的数字钟设计，采用AT89C51单片机作为系统的主控芯片,外接LED显示电路,按键电路，晶振电路，复位电路模块构成一个简单的数字钟。通过按键电路能对时、分、秒分别进行设置和实时调整，并将结果显示在数码管上。
1 引言 (3) 2 单片机介绍 (4) 3 数字钟硬件设计 (4) 3.1系统方案的确定 (4) 3.2功能分析 (4) 3.3数字钟设计原理 (5) 3.3.1键盘控制电路 (5) 3.3.2晶振电路 (6) 3.3.3复位电路 (7) 3.3.4数码显示电路 (7) 4.数字钟的软件设计 (8) 4.1程序设计内容 (8) 4.2源程序 (9)
1 引言 在单片机技术日趋成熟的今天，其灵活的硬件电路和软件电路的设计，让单片机得到广泛的应用，几乎是从小的电子产品，到大的工业控制，单片机都起到了举足轻重的作用。单片机小的系统结构几乎是所有具有可编程硬件的一个缩影，可谓是“麻雀虽小，肝胆俱全”，单片机的学习和研究是对微机系统学习和研究的简捷途径。基于单片机的定时和控制装置在许多行业有着广泛的应用，而数字钟是其中最基本的，也是最具有代表性的一个例子[1]，用数字电路实现对时、分、秒数字显示的计时装置。因为机具有体积小、功耗低、功能强、性价比高、易于推广应用的优点，在自动化装置、智能仪器表、过程控制、通信、家用电器等许多领域得到日益广泛的应用[2]，因此具有很大的研究价值。