基于单片机的直流电压检测系统设计_课程设计说明书

基于单片机的直流电压检测系统设计_课程设计说明书
基于单片机的直流电压检测系统设计_课程设计说明书

山东建筑大学

课程设计说明书

题目:基于单片机的直流电压检测系统设计课程:单片机原理及应用B课程设计

院(部):信息与电气工程学院

专业:通信工程

班级:通信111

姓名:张安珍

学号:2011081342

指导教师:张君捧

完成日期:2015年1月

目录

摘要......................................................... I I 正文.. (1)

1 设计目的和要求 (1)

3 设计内容和步骤 (2)

3.1单片机电压测量系统的原理 (2)

3.2 单片机电压测量系统的总体设计 (3)

3.2.1 硬件选择 (4)

3.2.2 软件选择 (4)

3.3 硬件电路的设计 (4)

3.3.1 输入电路模块设计 (4)

3.3.2 LM7805稳压电源电路介绍 (5)

3.3.3 显示模块电路设计 (5)

3.3.4 A/D转换设计 (7)

3.3.5 单片机模块的简介 (9)

3.4系统软件的设计 (12)

3.4.1主程序的设计 (12)

3.4.2 各子程序的设计 (14)

总结与致谢 (16)

参考文献 (17)

附录一系统整体电路图 (18)

附录二 A/D转换电路的程序 (19)

附录三 1602LCD显示模块的程序 (21)

摘要

随着电子科学技术的发展,电子测量成为广大电子工作者必须掌握的手段。对测量的精度和功能的要求也越来越高,而电压的测量甚为突出,因为电压的测量最为普遍。本设计在查阅了大量前人设计的数字电压表的基础上,利用单片机技术结合A/D转换芯片ADC0832构建了一个直流数字电压表。本文首先简要介绍了单片机系统的优势,然后详细介绍了直流数字电压表的设计流程,以及硬件系统和软件系统的设计。

本文介绍了基于89S51单片机的电压测量系统设计,介绍1602LCD液晶的功能和ADC0832的转换原理。该电路设计简单,方便。该设计可以测量0~5V的电压值,并在1602LCD液晶上显示出来。

本系统主要包括三大模块:主程序模块、显示模块、A/D转换模块,绘制点哭原理图与工作流程图,并进行调试,最终设计完成了该系统的硬件电路,在软件编程上,采用了c语言进行编程,开发了显示模块程序,A/D转换程序。

关键词:89S51单片机;1602LCD液晶;ADC0832

正文

1 设计目的和要求

设计目的:

电压是属于电子测量中的一个重要组成部分。了解,测出各种电压的值,有助于让我们更加安全、方便的使用电压。因为研究电压的测量值具有重要价值。

传统的指针式电压表功能单一、精度低,已经满足不了现在时代的需求,而采用单片机的数字电压表,精度高、抗干扰能力强,可扩张性强、集成方便,还可与PC实行实时通信,目前,由各种单片机和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、自动测试系统等智能化测量领域。

基于单片机的电压检测系统设计,控制系统采用89S51单片机,A/D转换器采用ADC0832为主要硬件,实现数字电压表的硬件电路与软件设计。数字电压表可以测量0~5V的输入电压值,并在1602LCD液晶模块上显示。

要求:

1.根据已知参数对输入信号特征进行分析、需求分析,选择确定单片机型号、各种外围芯片型号,完成系统硬件设计。

2.基本教学要求:每人一台计算机,计算机安装Keil、Protel等软件。

3. (利用单片机设计并制作简易的直流数字电压表,能够测出0~5V的直流电压,电路组成框图如图所示。

(1)测量精度0.02V。

(2)利用数码管或者液晶显示器显示电压值。

(3)测量范围0~5V。

3 设计内容和步骤

3.1单片机电压测量系统的原理

运算放大器是一种直流耦合﹐差模(差动模式)输入、通常为单端输出的高增益(gain)电压放大器,因为刚开始主要用于加法,乘法等运算电路中,因而得名。一个理想的运算放大器必须具备下列特性:无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。最基本的运算放大器如图1-1。一个运算放大器模组一般包括一个正输入端(OP_P)、一个负输入端(OP_N)和一个输出端(OP_O)。

数模转换器数字量是用代码按数位组合起来表示的,对于有权码,每位代码都有一定的位权。为了将数字量转换成模拟量,必须将每1位的代码按其位权的大小转换成相应的模拟量,然后将这些模拟量相加,即可得到与数字量成正比的总模拟量,从而实现了数字—模拟转换。这就是组成D/A转换器的基本指导思想。

D/A转换器由数码寄存器、模拟电子开关电路、解码网络、求和电路及基准电压几部分组成。数字量以串行或并行方式输入、存储于数码寄存器中,数字寄存器输出的各位数码,分别控制对应位的模拟电子开关,使数码为1的位在位权网络上产生与其权值成正比的电流值,再由求和电路将各种权值相加,即得到数字量对应的模拟量。

单片机硬件特性:

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。

3.2 单片机电压测量系统的总体设计

本设计从各个角度分析了由单片机组成的数字电压表的设计过程及各部分电路的组成及其原理。框图如下:

本设计主要分为两部分:硬件电路及软件程序。而硬件电路又大体可分为单片机小系统电路、A/D转换电路、液晶显示电路,各部分电路的设计及原理将会在硬件电路设计部分详细介绍;程序的设计使用C语言编程。

电压是检测中最基本的测量值,主要过程是模拟信号经过输入电路调理,在经过放大电路,变换成合适范围的信号幅度,接着该信号,经过A/D转换电路转化成数字信号,数字信号既可以直接经过单片机的处理、保存,再由液晶显示器显示出来。

总体设计的内容:被测电压经过运算放大电路,可以被AD接收的电压范围,然后该信号经过ADC0832芯片A/D转换电路转化成数字信号,再经过89S51单片机的处理、保存,由1602LCD液晶模块显示出来。

该电压表可达到如下程度:

(1) 电压表量程范围0V~5V;

(2) 能用液晶显示电压值;

(3) 测量精度可达到0.02mV。

3.2.1 硬件选择

选择89S51作为单片机芯片,选用1602LCD液晶屏来实现电压显示,由于ADC0832的基准电压由它内部本身提供,所以为了方便,我就利用ADC0832作为数模转换芯片,利用P0至P4的各个串口来进行不同设备间的连接,计算机进行汇编,H51/L仿真器,单片机多功能实验箱。

3.2.2 软件选择

本设计是硬件电路和软件编程相结合的设计方案,选择合适的编程语言是一个重要的环节。在单片机的应用系统程序设计时,常用的是汇编语言和C语言。汇编语言的特点是占用内存单元少,执行效率高。执行速度快。但它依赖于计算机硬件,程序可读性和可移植性比较差。而C语言虽然执行效率没有汇编语言高,但语言简洁,使用方便,灵活,运算丰富,表达化类型多样化,数据结构类型丰富,具有结构化的控制语句,程序设计自由度大,有很好的可重用性,可移植性等特点。

由于现在单片机的发展已经达到了很高的水平,内部的各种资源相当的丰富,CPU的处理速度非常的快。用C语言来控制单片机无疑是一个理想的选择。所以在本设计中采用C语言编写软件程序。

3.3 硬件电路的设计

3.3.1 输入电路模块设计

电压测量原理如图所示,电压输入到LM358的正相端。最高输入电压可到5V ,使输入电压处于AD量程范围。LM358 构成一个电压跟随器,起到隔离前后通道的作用,其较低的输出电阻还可以提高带负载能力,输出端接入ADC。

由于该设计精度要达到0.01mV左右,所以我们加入了LM358的放大器,来放大较小的被测电压,输入到AD转换器中,再经过单片机处理从液晶上显示出来。

如图所示,是由LM358放大器组成的,LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器,适合于电源电压范围很宽的单电源使用,也适用于双电源工作模式,在推荐的工作条件下,电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。

电容C5是阻容滤波,为了使得信号更稳定。

3.3.2 LM7805稳压电源电路介绍

用lm78/lm79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件很少,电路内部有过流、过热和调整管的保护电路,使用方便、可靠,而且价格低廉。该系列集成稳压IC型号中的lm78或lm79后面的数字代表此三端集成稳压电路的输出电压。因为三端固定集成稳压电路的使用方便,电子制作中经常采用。

这是一个输出正5V直流电压的稳压电源电路。IC采集成稳压器lm7805,C4为输出端滤波电容,D1为输入反向保护。

3.3.3 显示模块电路设计

显示模块的选择关系到整个系统设计的功能多少,我们只需要显示最后电压的数字值和电压的单位,根据各种显示器件的特点:数码管只能显示数字,不能显示单位字符,不符合本设计的要求。而点阵显示器件驱动显示软件程序编写麻烦,占用的引脚相对也较多。也不是理想的显示器件。所以在本设计中,我们考虑用液晶显示器件,虽然12864液晶比1602液晶的功能强,不过在价格方面却贵了好多。而1602液晶也足够满足本设计的需要。因此,在本设计实验

我们选择1602液晶显示器件。

1602LCD分为带背光和不带背光两种,带背光的比不带背光的厚,是否带背光在应用中并无差别,1602液晶模块内部的字符发生存储器有存储了160个不同的点阵字符图形,这些字符有:阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号等,每一个字符都有一个固定的代码,比如大写的阿拉伯数字“8”的代码是00111000B(38H),显示时模块把地址38H中的点阵字符图形显示出来,我们就能看到数字“8”。1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行,每行16个字符液晶模块(显示字符和数字)。LCD1602与单片机接口如图所示。

GND为电源地,VCC接5V电源正极,V0为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地电源时对比度最高(对比度过高时则会产生“鬼影”,使用时则可以通过一个10K的电位器调整对比度)。

通过RW的高电平时读取输入电压的数字信号,再经过RW的低电平进行写操作,在LCD上显示出来。

RS为寄存器选择,高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。E(或EN)端为使能(enable)端。D0~D7与单片机的P0端口相接。

3.3.4 A/D转换设计

3.3.

4.1 A/D电路的介绍和选择

在该设计中,模数(A/D)转换模块是一个非常重要的模块,它关系到最后数字电压表电压值的精确度。所以,A/D芯片的选择是设计过程中一个很重要的环节。

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模拟电压信号转换为一个输出的数字信号。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。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。

ADC0832是8脚双列直插式双通道A/D转换器,能分别对两路模拟信号实现模—数转换,可以用在单端输入方式和差分方式下工作。ADC0832采用串行通信方式,通过DI 数据输入端进行通道选择、数据采集及数据传送。8位的分辨率(最高分辨可达256级),可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用,使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。具有双数据输出可作为数据校验,以减少数据误差,转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入,使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。ADC0832是8位精度,在本设计中,为了减少数字电压表的误差率,在同类比的AD转换器中,ADC0832性价比较高,于是我就选择了ADC0832作为这次设计的AD转换器。

3.3.

4.2 ADC0832与单片机的接口电路

CH0、CH1,是ADC0832的两个通道,在ADC0832的工作时,被测的电压进行通道选择进入CH0或者CH1通道,ADC0832采用串行通信方式,通过DI 数据输入端进行通道选择、数据采集及数据传送。CS,CLK,DI,DO四个是与单片机P3接口相连,只有在使能端CS为低电平时,ADC0832才开始工作,此时处理器向AD传送时钟信号,而根据DI和DO来选择需要通道的信号,传入单片机处理和保存。

在第一个时钟脉冲的下降之前DI端必须是高电平,表示开始信号。在第二、三个脉冲下将之前DI端应输入两个数据用于选择通道功能。

通道地址通道

工作方式说明

SGL/DIF ODD/SIGN 0 1

0 0 + -

差分方式

0 1 - +

1 0 +

单端输入方式

1 1 +

当此两个数据为“1”、“0”时,只对CH0 进行单通道转换。当两个数据为“1”、“1”时,只对CH1进行单通道转换。当两个数据为“0”、“0”时,将CH0作为正输入端IN+,CH1作为负输入端IN-进行输入。当两位数据为“0”、“1”时,将CH0作为负输入端IN-,CH1 作为正输入端IN+进行输入。到第三个脉冲的下降之后DI端的输入电平就失去输入作用,此后DO/DI端则开始利用数据输出DO进行转换数据的读取。从第4个脉冲下降沿开始由DO端输出转换数据最高位Data7,随后每一个脉冲的下降沿DO端输出下一个数据。直到第11个脉冲时发出最低位数据Data0,一个字节的数据输出就完成了。也正是从此位开始输出下一个相反字节的数据,即从第11个字节的下降沿输出Data0。随后输出8位数据,到第19 个脉冲时数据输出完成,也标志着一次A/D转换的结束。最后将CS置高电平停用芯片,直接将转换后的数据进行处理就可以了。

作为单通道模拟信号输入时ADC0832的输入电压是0—5V且8位分辨率时的电压精度为19.53mV,即(5/256)V。如果作为由IN+与IN-输入的输入时,可是将电压值设定在某一个较大范围之内,从而提高转换的宽度。但值得注意的是,在进行IN+与IN-的输入时,如果IN-的电压大于IN+的电压则转换后的数据结果始终为00H。

3.3.5 单片机模块的简介

单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统,具有一个完整计算机所需要的大部分部件:CPU,内存,总线系统等。而目前常用的单片机的8位有51系列单片机,AVR单片机,PIC单片机。

应用最广的8位单片机还是intel的51系列单片机。51系列单片机的特点是:硬件结构合理,指令系统规范,加之生产历史悠久,世界有许多芯片公司都买了51的芯片核心专利技术,并在其基础上扩充其性能,使得芯片的运行速度变得更快,性价比更高。

我们在本次设计中选择了89S51芯片,正因为具有功能强、体积小、成本低、功耗小等特点,所以它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能,能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。

89S51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的89S51是一种高效微控制器,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

3.3.5.1 单片机小系统

单片机最小系统包括晶振电路,电源。在此模块中,单片机的晶振是12MH Z。P1端口与AD转换器连接,RS、RW、EN和P0端口与1602LCD连接。

被测电压被AD转换后从P1端口输入,由单片机进行数据的采集然后保存在RAM中。再经过单片机系统的软件程序编写,适合1602LCD的输入,则通过P1端口输出,在1602LCD上显示出来被测的电压。

3.2.5.2 89S51单片机的基本组成

(1)一个8位的微处理器(CPU)。

(2)片内256字节数据存储器RAM/SFR,用以存放可以读/写的数据,如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据等。

(3)片内4KB程序存储器Flash ROM,用以存放程序、一些原始数据和表格。

(4)4个8位并行I/O端口P0-P3,每个端口既可以用作输入,也可以用作输出。

(5)两个16位的定时器/计数器,每个定时器/计数器都可以设置成计数方式。

(6)具有5个中断源、两个中断优先级的中断控制系统。

(7)一个全双工UART的串行I/O口,用于实现单片机之间或单片机与PC 机之间的串行通信。

(8)片内振荡器和时钟产生电路,但石英晶体和微调电容需要外接。

(9)具有节电工作方式,即休闲方式和掉电方式。

以上各个部分通过片内八位数据总线相连接。

3.3.5.3 89S51引脚及其功能

(1)XTAL1(19脚):振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。

(2)XTAL2(18脚):振荡器反相放大器的输出端。

(3)RST(9脚):复位输入,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。

(4)P0口(39~32脚):P0口是一个漏极开路的8位准双向I/O端口。作为漏极开路的输出端口,每位能驱动8个LS型TTL负载。当P0口作为输入口使用时,应先向口锁存器写入全1,此时P0口的全部引脚浮空,可作为高阻抗输入。

(5)P3口(10~17脚):P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O

多功能口。P3口输出缓冲器可驱动4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“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。当CPU不对P3口进行SFR寻址访问时,即用作第二功能输出/输入线时,由内部硬件使锁存器Q置1。

整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合,并保持ALE管脚处低电平10ms来完成。在芯片擦除操作中,代码陈列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前,该操作必须被执行。此外,89S51设有稳态逻辑,支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下,CPU停止工作。但RAM,定时器,计数器,串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下,保存RAM 的内容并且冻结振荡器,禁止所用其他芯片功能,直到下一个硬件复位为止。

3.4系统软件的设计

本设计是硬件电路和软件编程相结合的设计方案,选择合适的编程语言是一个重要的环节。在单片机的应用系统程序设计时,常用的是汇编语言和C语言。汇编语言的特点是占用内存单元少,执行效率高。执行速度快。但它依赖于计算机硬件,程序可读性和可移植性比较差。而C语言虽然执行效率没有汇编语言高,但语言简洁,使用方便,灵活,运算丰富,表达化类型多样化,数据结构类型丰富,具有结构化的控制语句,程序设计自由度大,有很好的可重用性,可移植性等特点。

由于现在单片机的发展已经达到了很高的水平,内部的各种资源相当的丰富,CPU的处理速度非常的快。用C语言来控制单片机无疑是一个理想的选择。所以在本设计中采用C语言编写软件程序。

3.4.1主程序的设计

初始化中,主要针对89S51、ADC0832的管脚和1602LCD液晶的位选进行初始化的设置。

利用公式VOT=(unsigned int)((unsigned long)val*5000/255);得出数据显示在液晶显示器上的第一行;利用VAL= GetVal0832(1);得出的数据显示在液晶显示器上的第二行。

主程序:

void main()

{

uchar val;

init();

while(1)

{

val = GetVal0832(1);

Vot = (unsigned int)((unsigned long)val*5000/255);

//显示电压

WriteChar(0,0,'V');

WriteChar(1,0,'O');

WriteChar(2,0,'T');

WriteChar(3,0,':');

WriteChar(4,0,(Vot%10000)/1000+0x30);

WriteChar(5,0,'.');

WriteChar(6,0,(Vot%1000)/100+0x30);

WriteChar(7,0,(Vot%100)/10+0x30);

WriteChar(8,0,(Vot%10)+0x30);

WriteChar(0,1,'V');

WriteChar(1,1,'A');

WriteChar(2,1,'L');

WriteChar(3,1,':');

WriteChar(4,1,val/1000+0x30);

WriteChar(5,1,(val%1000)/100+0x30);

WriteChar(6,1,(val%100)/10+0x30);

WriteChar(7,1,(val%10)+0x30);

delay(10);

}

}

3.4.2 各子程序的设计

3.3.2.1 A/D程序的流程图

为了高速有效的实现通信,我们采用汇编语言编写接口程序。由于ADC0832的数据转换时间仅为32μS,所以A/D转换的数据采样频率可以很快,从而也保证的某些场合对A/D转换数据实时性的要求。数据读取程序以子程序调用的形式出现,方便了程序的移植。

程序占用资源有累加器A,工作寄存器R7,通用寄存器B和特殊寄存器CY。通道功能寄存器和转换值共用寄存器B。在使用转换子程序之前必须确定通道功能寄存器B的值,其赋值语句为“MOV B,#data”(00H~03H)。运行转换子程序后的转换数据值被放入B中。子程序退出后即可以对B中数据处理。

3.4.2.2显示程序的流程图

LCD进行初始化,从通电开始延时,先经过判忙后再进行功能设置,过一段时间后可以设置显示状态再经过延时清屏后才可以设置输入方式,具体实现

过程如下图所示:

LCD显示程序的设计一般先要确定LCD的初始化、光标定位、确定显示字符后,显示程序流程图如下:

总结与致谢

目前电子测量设备在性能、测试功能、工艺结构等各方面都取得了巨大的发展,其研制和生产正向着系统化、数字化、高性能、多功能、快速、小型等方面发展。更不用说电压的测量。拥有先进的科学实验手段,这是科学技术现代化的一个重要标志,而一个国家电子测量水平的高低,往往是反映这个国家科技水平的重要方面。所以,我们必须努力提高我们的电子测量技术,争取早日达到国际先进水平[4]。

传统的指针式电压表功能单一、精度低,已经满足不了现在时代的需求,而本次设计设计的系统具有精度高、速度快、读数方便、抗干扰能力强、可扩展性强、集成方便,还可与PC进行实时通信等优点,但同时存在一些不足,比如采样缓慢,难以操作等缺点。

单片机的应用如今已经是在工业,电子等方面展示出了它的优越性,利用单片机在设计电路逐渐成了趋势,它与外围电路再加上软件程序就可以构建任意的产品,使得本设计成为现实。随着单片机的日益发展,它必将在未来显示出更大的活力,为电子设计更多精彩。对于数字电压表而言,功能将会越来越强大,以后一定要加强单片机知识的学习。

通过本次课程设计,使我对单片机及数模电等知识的掌握和理解有了进一步加深,巩固了我在《单片机原理及应用B》课程中所学的基本理论知识和实验技能,使我对《单片机原理及应用B》课程有了更深入的了解,同时对《数字电子技术》、《模拟电子技术》等课程加深了理解,进一步激发了我对所学专业学习的兴趣;提高了我的认识和理解以及实践能力。

在设计的过程和设计说明书的撰写过程中,高老师给予了我热心的帮助和大力的支持,给我提了诸多的宝贵意见,拓宽了我的思路。在此我向老师致以崇高的敬意和衷心的感谢!

在我的学习过程中,张老师,高老师等其它老师也给了我耐心的指导和帮助。我在此对各位老师表示诚挚的感谢!

参考文献

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[6] 赵亮GPRS无线网络在远程数据采集中的应用计算机工程与设计.2005. 26(9).

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基于DS18B20的温度采集显示系统的设计

《单片机技术》课程设计任务书(三) 题目:基于DS18B20的温度采集显示系统的设计 一、课程设计任务 传统的温度传感器,如热电偶温度传感器,具有精度高,测量范围大,响应快等优点。但由于其输出的是模拟量,而现在的智能仪表需要使用数字量,有些时候还要将测量结果以数字量输入计算机,由于要将模拟量转换为数字量,其实现环节就变得非常复杂。硬件上需要模拟开关、恒流源、D/A转换器,放大器等,结构庞大,安装困难,造价昂贵。新兴的IC温度传感器如DS18B20,由于可以直接输出温度转换后的数字量,可以在保证测量精度的情况下,大大简化系统软硬件设计。这种传感器的测温范围有一定限制(大多在-50℃~120℃),多适用于环境温度的测量。DS18B20可以在一根数据线上挂接多个传感器,只需要三根线就可以实现远距离多点温度测量。 本课题要求设计一基于DS18B20的温度采集显示系统,该系统要求包含温度采集模块、温度显示模块(可用数码管或液晶显示)和键盘输入模块及报警模块。所设计的系统可以从键盘输入设定温度值,当所采集的温度高于设定温度时,进行报警,同时能实时显示温度值。 二、课程设计目的 通过本次课程设计使学生掌握:1)单总线温度传感器DS18B20与单片机的接口及DS18B20的编程;2)矩阵式键盘的设计与编程;3)经单片机为核心的系统的实际调试技巧。从而提高学生对微机实时控制系统的设计和调试能力。 三、课程设计要求 1、要求可以从键盘上接收温度设定值,当所采集的温度高于设定值时,进行报警(可以是声音报警,也可是光报警) 2、能实时显示温度值,若用Proteus做要求保留一位小数; 四、课程设计内容 1、人机“界面”设计; 2、单片机端口及外设的设计; 3、硬件电路原理图、软件清单。 五、课程设计报告要求 报告中提供如下内容:

单片机课程设计-数字电压表

目录 1 引言 (1) 2设计原理及要求 (2) 2.1数字电压表的实现原理 (2) 2.2数字电压表的设计要求 (2) 3软件仿真电路设计 (3) 3.1设计思路 (3) 3.2仿真电路图 (3) 3.3设计过程 (3) 3.4 AT89C51的功能介绍 (4) 3.4.1简单概述 (4) 3.4.2主要功能特性 (5) 3.4.3 AT89C51的引脚介绍 (5) 3.5 ADC0808的引脚及功能介绍 (7) 3.5.1芯片概述 (7) 3.5.2 引脚简介 (7) 3.5.3 ADC0808的转换原理 (7) 3.6 74LS373芯片的引脚及功能 (8) 3.6.1芯片概述 (8) 3.6.2引脚介绍 (8) 3.7 LED数码管的控制显示 (8) 3.7.1 LED数码管的模型 (8) 3.7.2 LED数码管的接口简介 (9) 4系统软件程序的设计 (10) 4.1 主程序 (10) 4.2 A/D转换子程序 (10) 4.3 中断显示程序 (12) 5电压表的调试及性能分析 (13) 5.1 调试与测试 (13) 5.2 性能分析 (13) 6电路仿真图 (14) 7总结 (15) 参考文献 (16)

附录1 源程序 (17) 附录2 仿真原理电路 (23)

1 引言 随着微电子技术的不断发展,微处理器芯片的集成程度越来越高,单片机已可以在一块芯片上同时集成CPU、存储器、定时器/计数电路,这就很容易将计算机技术与测量控制技术结合,组成智能化测量控制系统。 数字电压表(DigitalVoltmeter)简称DVM,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。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。本章重点介绍单片机A/D 转换器以及由它们构成的基于单片机的数字电压表的工作原目前,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、自动测试系统等智能化测量领域,示出强大的生命力理。 本设计AT89C51单片机的一种电压测量电路,该电路采用ADC0808一种基于A/D转换电路,测量围直流0~5V 的4路输入电压值,并在四位LED数码管上显示或单路选择显示。测量最小分辨率为0.019V,测量误差约为正负0.02V。

工业机器人课程设计说明书

工业机器人课程设计基于Matlab的工业机器人运动学和雅克比运动分析 班级: 学号 姓名:

目录 摘要 ..................................................................................................................................................... - 2 - PUMA560机器人简介 ...................................................................................................................... - 3 - 一、PUMA560机器人的正解 .......................................................................................................... - 4 - 1.1、确定D-H 坐标系 .................................................................................................................... - 4 - 1.2、确定各连杆D-H 参数和关节变量 ........................................................................................ - 4 - 1.3、求出两杆间的位姿矩阵 ......................................................................................................... - 4 - 1.4、求末杆的位姿矩阵 ................................................................................................................. - 5 - 1.5、M A TLAB 编程求解 .................................................................................................................. - 6 - 1.6、验证 ......................................................................................................................................... - 6 - 二、PUMA560机器人的逆解 .......................................................................................................... - 7 - 2.1、求1θ ........................................................................................................................................ - 7 - 2.2、求3θ ........................................................................................................................................ - 7 - 2.3、求2θ ........................................................................................................................................ - 8 - 2.4、求4θ ........................................................................................................................................ - 9 - 2.5、求5θ ........................................................................................................................................ - 9 - 2.6、求 6 θ ...................................................................................................................................... - 10 - 2.7、解的多重性 ........................................................................................................................... - 10 - 2.8、M A TLAB 编程求解 ................................................................................................................ - 10 - 2.9、对于机器人解的分析 ........................................................................................................... - 10 - 三、机器人的雅克比矩阵 ............................................................................................................... - 11 - 3.1、定义 ....................................................................................................................................... - 11 - 3.2、雅可比矩阵的求法 ............................................................................................................... - 11 - 3.3、微分变换法求机器人的雅可比矩阵 ................................................................................... - 12 - 3.4、矢量积法求机器人的雅克比矩阵 ....................................................................................... - 13 - 3.5、M A TLAB 编程求解 ................................................................................................................ - 14 - 附录 ................................................................................................................................................... - 15 - 1、M ATLAB 程序 ........................................................................................................................... - 15 - 2、三维图 ...................................................................................................................................... - 24 -

机电控制系统课程设计

J I A N G S U U N I V E R S I T Y 机电系统综合课程设计 ——模块化生产教学系统的PLC控制系统设计 学院:机械学院 班级:机械 (卓越14002) 姓名:张文飞 学号: 指导教师:毛卫平 2017年 6月 目录 一: MPS系统的第4站PLC控制设计 (3) 1.1第四站组成及结构 (3) 1.2 气动回路图 (3) 1.3 PLC的I/O分配表,I/O接线图(1、3、6站电气线路图) (4) 1.4 顺序流程图&梯形图 (5) 1.5 触摸屏控制画面及说明,控制、信息软元件地址表 (10) 1.6 组态王控制画面及说明 (13) 二: MPS系统的两站联网PLC控制设计 (14) 2.1 PLC和PLC之间联网通信的顺序流程图(两站)&从站梯形图 (14) 2.2 通讯软元件地址表 (14) 三:调试过程中遇到的问题及解决方法 (18) 四:设计的收获和体会 (19)

五:参考文献 (20) 一:MPS系统的第4站PLC控制设计 1.1第四站组成及结构: 由吸盘机械手、上下摆臂部件、料仓换位部件、工件推出部件、真空发生器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、多种类型电磁阀及气缸组成,主要完成选择要安装工件的料仓,将工件从料仓中推出,将工件安装到位。 1.吸盘机械手臂机构:机械手臂、皮带传动结构真空吸嘴组成。由上下摆臂装置带动其旋转完成吸取小工件到放小工件完成组装流程的过程。 2.上下摆臂结构:由摆臂缸(直线缸)摆臂机械装置组成。将气缸直线运动转化为手臂旋转运动。带动手臂完成组装流程。 3.仓料换位机构:由机构端头换仓缸带动仓位装置实现换位(蓝、黑工件切换)。 4.推料机构:由推料缸与机械部件载料平台组成。在手臂离开时将工件推出完成上料。 5.真空发生器:当手臂在工件上方时,真空发生器通气吸盘吸气。 5.I/O接口板:将桌面上的输入与输出信号通过电缆C1与PLC的I/O相连。 6.控制面板:完成设备启动上电等操作。(具体在按钮上有标签说明)。 1.2气动回路图

单片机课程设计数字电压表

单片机课程设计 ——电压表的设计 学院:信息工程学院 专业:电子信息科学与技术 班级:2011150 学号:201115002 姓名:王冬冬 同组同学:凡俊兴 201115001

目录 1 引言 (1) 2设计原理及要求 (2) 2.1数字电压表的实现原理 (2) 2.2数字电压表的设计要求 (2) 3软件仿真电路设计 (2) 3.1设计思路 (2) 3.2仿真电路图 (3) 3.3设计过程 (3) 3.4 AT89C51的功能介绍 (4) 3.4.1简单概述 (4) 3.4.2主要功能特性 (5) 3.4.3 AT89C51的引脚介绍 (5) 3.5 ADC0809的引脚及功能介绍 (7) 3.5.1芯片概述 (7) 3.5.2 引脚简介 (8) 3.5.3 ADC0809的转换原理 (8) 3.6 74LS373芯片的引脚及功能 (8) 3.6.1芯片概述 (8) 3.6.2引脚介绍 (9) 3.7 LED数码管的控制显示 (9) 3.7.1 LED数码管的模型 (9)

LED数码管模型如图3-6所示。 (9) 3.7.2 LED数码管的接口简介 (9) 4系统软件程序的设计 (9) 4.1 主程序 (10) 4.2 A/D转换子程序 (11) 4.3 中断显示程序 (12) 5使用说明与调试结果 (13) 6总结 (13) 参考文献 (14) 附录1 源程序 (15) 附录2原理电路 (19)

1 引言 在电量的测量中,电压、电流和频率是最基本的三个被测量,其中电压量的测量最为经常。而且随着电子技术的发展,更是经常需要测量高精度的电压,所以数字电压表就成为一种必不可少的测量仪器。数字电压表简称DVM,它是采用数字化测量技术,把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、测量速度快等特而得到广泛应用[1]。 传统的指针式刻度电压表功能单一,进度低,容易引起视差和视觉疲劳,因而不能满足数字化时代的需要。采用单片机的数字电压表,将连续的模拟量如直流电压转换成不连续的离散的数字形式并加以显示,从而精度高、抗干扰能力强,可扩展性强、集成方便,还可与PC实时通信。数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础[2]。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。目前,由各种单片机和A/D转换器构成的数字电压表作全面深入的了解是很有必要的。 最近的几十年来,随着半导体技术、集成电路(IC)和微处理器技术的发展,数字电路和数字化测量技术也有了巨大的进步,从而促使了数字电压表的快速发展,并不断出现新的类型[4]。数字电压表从1952年问世以来,经历了不断改进的过程,从最早采用继电器、电子管和形式发展到了现在的全固态化、集成化(IC 化),另一方面,精度也从0.01%-0.005%。 目前,数字电压表的内部核心部件是A/D转换器,转换的精度很大程度上影响着数字电压表的准确度,因而,以后数字电压表的发展就着眼在高精度和低成本这两个方面[3]。 本文是以简易数字直流电压表的设计为研究内容,本系统主要包括三大模块:转换模块、数据处理模块及显示模块。其中,A/D转换采用ADC0808对输入的模拟信号进行转换,控制核心AT89C51再对转换的结果进行运算处理,最后驱动输出装置LED显示数字电压信号

温度控制系统课程设计

前言 温度是一种最基本的环境参数,日常生活和工农业生产中经常要检测温度。传统的方式是采用热电偶或热电阻,但是由于模拟温度传感器输出为模拟信号,必须经过AD 转换环节获得数字信号后才能与单片机等微处理器接口,使得硬件电路结构复杂,制作成本较高。近年来,美国DALLAS公司生产的DSI18B20为代表的新型单总线数字式温度传感器以其突出优点广泛使用于仓储管理、工农业生产制造、气象观测、科学研究以及日常生活中。 随着科学技术的不断进步与发展,温度传感器的种类日益繁多,数字温度传感器更因适用于各种微处理器接口组成的自动温度控制系统具有可以克服模拟传感器与微处理器接口时需要信号调理电路和A/D转换器的弊端等优点,被广泛应用于工业控制、电子测温计、医疗仪器等各种温度控制系统中.其中,比较有代表性的数字温度传感器有DS1820、MAX6575、DS1722、MAX6635等. 智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE_)的结晶.目前,国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。智能温度传感器内部包含温度传感器、A/D传感器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路.有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能温度传感器能输出温度数据及相关的温度控制量,适配各种微控制器(MCU),并且可通过软件来实现测试功能,即智能化取决于软件的开发水平。 为了准确获取现场的温度和方便现场控制,本系统采用了软硬件结合的方式进行设计,利用LED数码管显示温度,利用DS18B20检测当前的温度值,通过和设定的参数进行比较,若实测温度高于设定温度,则通过555定时器产生频率可变的报警信号,若实测温度低于设定温度,则加热电路自动启动,到达设定温度后停止。在软件部分,主要是设计系统的控制流程和实现过程,以及各个芯片的底层驱动设计已达到所要求的功能。在近端与远端通信过程中,采用串行MAX232标准,实现PC机与单片机间的数据传输。

单片机课程设计报告——数字电压表[1]剖析

数字电压表 单片机课程设计报告 班级: 姓名: 学号: 指导教师: 2011 年3 月29 日

数字电压表电路设计报告 一、题目及设计要求 采用51系列单片机和ADC设计一个数字电压表,输入为0~5V线性模拟信号,输出通过LED显示,要求显示两位小数。 二、主要技术指标 1、数字芯片A/D转换技术 2、单片机控制的数码管显示技术 3、单片机的数据处理技术 三、方案论证及选择 主要设计方框图如下: 1、主控芯片 方案1:选用专用转化芯片INC7107实现电压的测量和实现,用四位数码管显示出最后的转换电压结果。缺点是京都比较低,内部电压转换和控制部分不可控制。优点是价格低廉。 方案2:选用单片机AT89C51和A/D转换芯片ADC0809实现电压的转换和控制,用四位数码管显示出最后的转换电压结果。缺点是价格稍贵;优点是转换京都高,且转换的过程和控制、显示部分可以控制。 基于课程设计的要求和实验室能提供的芯片,我选用了:方案2。 2、显示部分 方案1:选用4个单体的共阴极数码管。优点是价格比较便宜;缺点是焊接时比较麻烦,容易出错。 方案2:选用一个四联的共阴极数码管,外加四个三极管驱动。这个电路几乎没有缺点;优点是便于控制,价格低廉,焊接简单。 基于课程设计的要求和实验室所能提供的仪器,我选用了:方案2。

四、电路设计原理 模拟电压经过档位切换到不同的分压电路筛减后,经隔离干扰送到A/D 转换器进行A/D 转换。然后送到单片机中进行数据处理。处理后的数据送到LED 中显示。同时通过串行通讯与上位通信。硬件电路及软件程序。而硬件电路又大体可分为A/D 转换电路、LED 显示电路,各部分电路的设计及原理将会在硬件电路设计部分详细介绍;程序的设计使用汇编语言编程,利用Keil 和PROTEUS 软件对其编译和仿真。 一般I/O 接口芯片的驱动能力是很有限的,在LED 显示器接口电路中,输出口所能提供的驱动电流一般是不够的尤其是设计中需要用到多位LED ,此时就需要增加LED 驱动电路。驱动电路有多种,常用的是TTL 或MOS 集成电路驱动器,在本设计中采用了74LS244驱动电路。 本实验采用AT89C51单片机芯片配合ADC0808模/数转换芯片构成一个简易的数字电压表,原理电路如图1所示。该电路通过ADC0808芯片采样输入口IN0输入的0~5 V 的模拟量电压,经过模/数转换后,产生相应的数字量经过其输出通道 D0~D7传送给AT89C51芯片的P0口。AT89C51负责把接收到的数字量经过数据处理,产生正确的7段数码管的显示段码,并通过其P1口传送给数码管。同时它还通过其三位I/O 口P1.0、P1.1、P1.2、P1.3产生位选信号,控制数码管的亮灭。另外,AT89C51还控制着ADC0808的工作。其ALE 管脚为ADC0808提供了1MHz 工作的时钟脉冲;P2.4控制ADC0808的地址锁存端 (ALE);P2.1控制ADC0808的启动端(START);P2.3控制ADC0808的输出允许端(OE);P2.0控制ADC0808的转换结束信号(EOC)。 电路原理图如下所示,三个地址位ADDA,ADDB,ADDC 均接高电平+5V 电压,因而所需测量的外部电压可由ADC0808的IN7端口输入。由于ADC0808

课程设计(论文)基于mcs51系列单片机的数字温度监测装置设计

课程设计说明书 基于MCS-51系列单片机的 数字温度监测装置设计 学生班级: 学生姓名: 起止日期: 指导教师:

目录 一、引言 4 1. 本次课程设计的重要意义4 2. 温度传感器的发展4 二、设计内容及性能指标 5 三、系统方案总体概述 5 四、系统主要器件选择 6 (一)单片机的选择 6 1.主要性能参数6 2.功能特性概述7 3.引脚功能说明8 4.端口引脚第二功能9(二)温度传感器的选择10 1.总述10 2.温度传感器的选择11 2.1 DS18B20简介11 2.2 DS18B20内部结构11 2.3 DS18B20测温原理15 五、系统整体设计 17(一)系统硬件电路设计17 1.硬件电路设计总体概述17 2.CPU机器基本外围电路设计18 2.1单片机电路18 2.2晶振控制电路18 2.3 继电器电路19 2.4 锁存器74LS373引脚功能及工作原理19 2.4.1 74LS373引脚功能20 2.4.2 74LS373工作原理20 2.4.3 Intel2764引脚功能23 3.前向通道设计23 3.1温度检测电路23 3.2电源输入部分电路24 4.后向通道设计及人机通道设计25 4.1 后向通道设计25 4.1.1 LED显示电路25 4.1.1.1 LED显示器的结构25 4.1.1.2 LED显示器的工作原理26 4.1.1.3 LED 显示设计方案27 4.2键盘27 4.3温度报警电路28 4.4复位电路28

5.抗干扰措施29 5.1干扰产生的后果29 5.2抗干扰设计的基本原则30 5.3硬件抗干扰设计31 5.4软件的抗干扰设计32(二)系统软件设计33 1.概述33 2.主程序模块33 3. 部分程序清单34 3.1 温度传感器的驱动程序34 3.2 LED共阳极显示子程序36 六、附录 36 七、致谢 37 参考文献

机电综合课程设计

江苏省农村试验区自学考试毕业论文 机电综合课程设计 机电综合课程设计 摘要:本设计是完成一两坐标步进电机驱动运动工作台控制系统的设计; 完成交流电机启停的电气控制系统设计。其硬件部分共包括键盘操作、单片 机控制、输入电路、控制电路、显示电路等五个主要组成部分。设计的总体 思路是准确安全的对工作台和电机进行控制。 位置信号和按键信息通过传输线传送给单片机和键盘接口芯片,数据经过处理,将按键信息串行方式传送给单片机,单片机通过相应的程序, 向控制回路发送控制信号,进而控制工作台的动作,实现对硬件设备的控制。 关键词:键盘操作,单片机控制,数码管显示。 一.前言 机电一体化是以机械技术和电子技术为主题,多门技术学科相互渗透、相互结合的

产物,是正在发展和逐渐完善的一门新兴的边缘学科。机电一体化使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入了以“机电一体化”为特征的发展阶段。 本设计中提到的微机数控机床是利用单板或单片微机对机床运动轨迹进行数控及对机床辅助功能动作进行程序控制的一种自动化机械加工设备。采用微机数控机床进行机械加工的最大优点是能够有效地提高中、小批零件的加工生产率,保证加工质量。此外,由于微型计算机具有价格低、体积小、性能可靠和使用灵活等特点,微机数控机床的一次性投资比全功能数控机床节省得多,且又便于一般工人掌握操作和维修。因此将专用机床设计成微机数控机床已成为机床设计的发展方向之一。本设计中用到的步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件,具有快速起动和停止的特点。其驱动速度和指令脉冲能严格同步,具有较高的重复定位精度,并能实现正反转和平滑速度调节。它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响,因而被广泛应用于数模转换、速度控制和位置控制系统。 本设计完成了如下要求: (1)单片机控制系统电路原理图的设计 (2)控制系统电路印制版的绘制 (3)利用单片机编程实现两坐标系统的手动、自动和回位等运动 (4)实现两坐标工作台极限移动的保护及显示、报警 (5)设计交流电机的点动、正反转控制和星-三角形启动的电气控制原理图 (6)电气控制电路有相应的保护电路(过载、过压、欠压等) (7)熟悉机电系统常用元器件(PLC、交流电机、直流电机、步进电机) 此次“机电一体化课程设计”主要简单设计出数控机床系统,其实离实际真正工业用数控机床还有很大的距离。设计两坐标步进电机驱动运动工作台控制系统和交流电机启停的电器控制系统,单元模块包括:单片机控制电路,键盘接口电路,键盘电路,显示电路,输入电路,控制电路,PC接口电路等。由于时间仓促和自己知识水平有限,在设计中难免会有些许瑕疵,恳请老师指正。

专业课程设计温度的采集与控制(软件)2

专业课程设计说明书课程设计名称:专业课程设计 课程设计题目:温度的采集与控制(2)学院名称:信息工程学院 专业:电子信息工程班级: 学号:姓名: 评分:教师: 20 年月日

专业课程设计任务书2012-2013学年第二学期分散1周第17 周- 19 周集中

摘要 随着现代信息技术的飞速发展,温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色,它对人们的生活具有很大的影响,所以温度采集控制系统的设计与研究有十分重要的意义。 本次设计的目的在于学习基于51单片机的温度采集控制系统设计的基本流程。本设计采用单片机作为数据处理与控制单元,为了进行数据处理,单片机控制数字温度传感器,把温度信号通过单总线从温度传感器传递到单片机上。单片机数据处理之后,发出控制信息改变报警和控制执行模块的状态,同时将当前温度信息发送到LED进行显示。本系统可以实现温度信号采集与显示,通过进行温度数据的运算处理,发出控制信号达到控制蜂鸣器和继电器的目的。 关键词:温度温度采集温度控制

目录 第一章系统组成及工作原理 (1) 1.1 设计要求 (1) 1.2 系统组成 (1) 1.3 工作原理 (1) 第二章硬件电路设计 (2) 2.1 温度转换电路 (2) 2.2 A/D转换电路 (2) 2.3 控制电路 (3) 2.4 单片机最小系统 (3) 第三章软件设计 (5) 3.1 主程序流程图 (5) 3.2 7279初始化程序INIT7279 (6) 3.3 发送字节程序STFS (7) 3.4 延时程序 (9) 3.5 中断程序 (10) 3.6 AD采样程序 (12) 3.7 数值转换程序 (13) 3.8 7279送显程序 (14) 第四章实验、调试和测试结果分析 (16) 4.1 主要仪器和工具 (16) 4.2 调试过程及测试结果 (16) 结论 (18) 参考文献 (19) 附录 (20)

单片机课程设计报告数字电压表

University of South China 单片机课程设计报告 设计课题:基于单片机的数字电压表设计专业班级:电卓103班 学生姓名:李文帅 指导教师:朱卫华 设计时间:2012年1月10日

内容摘要 电压表是测量仪器中不可缺少的设备,目前广泛应用的是采用专用集成电路实现的数字电压表。本系统以8051单片机为核心,以逐次逼近式A/D转换器ADC0809、数码管显示器为主体,设计了一款简易的数字电压表,能够测量0~5V的直流电压,最小分辨率为0.02V。 该设计大体分为以下几个部分,同时,各部分选择使用的主要元器件确定如下: 1、单片机部分。使用常见的8051单片机,同时根据需要设计单片机电路。 2、测量部分。该部分是实验的重点,要求将外部采集的模拟信号转换成数字信号,通过单片机的处理显示在显示器上,该部分决定了数字电压表的精度等主要技术指标。根据需要本设计采用逐次逼近型A∕D转换器ADC0809进行模数转换。 3、数码管显示部分。其中一位为整数部分,其余位小数部分。 索引关键词:8051 模数转换数码管显示

Contents Abstract The voltmeter is indispensable in measuring instruments and equipment, is widely used digital voltmeter ASIC implementation. 8051, successive approximation type A / D converter ADC0809 digital tube display as the main design of a simple digital voltmeter capable of measuring 0 to 5V DC voltage, minimum resolution of 0.02V . The design is divided into several parts, each part of the main components selected for use are determined as follows: 1, microcontroller part. Using a common 8051, according to the need to design a microcontroller circuit. 2, the measurement section. This part is the focus of the experiment, require external acquisition of the analog signal is converted into a digital signal through the microcontroller of the processing and display on the display, the portion determines the main technical indicators such as the precision of the digital voltmeter. According to the needs of the design using successive approximation type A / D converter ADC0809 analog-to-digital conversion. 3, the digital display section. One for the integer part, the remaining bits of the fractional part. Index Keywords: 8051 Analog-to-digital Conversion digital display.

测控系统综合课程设计教学大纲

《测控系统综合课程设计》教学大纲 课程编码: 060251008 学时/学分:2周/4学分 一、大纲使用说明 本大纲根据测控技术与仪器专业2017版教学计划制定 (一)适用专业:测控技术与仪器专业 (二)课程设计性质:必修课 (三)主要先修课程和后续课程: 1、先修课程:matlab、计算机过程控制技术、网络化测控系统、微机原理及应用、过程控制系统与仪表。 2、后续课程:毕业设计 (四)适用教学计划版本:2017版教学计划 二、课程设计目的及基本要求 1.进一步培养学生网络化设计的思想,加深对网络化测控系统要素和控制结构的理解。 2.针对网络化测控系统的重点和难点内容进行训练,培养学生独立完成有一定工作量的程序设计任务和系统设计任务。 3.培养学生掌握组态王等编程语言的编程技巧及上机调试程序的方法。 4.培养学生掌握控制系统中的PID算法。 5、培养学生团队合作意识和较强的人际交往能力。 课程设计一人一题,4人为一组的方式进行,分工与任务要求明确,设计题目结合现有的实验设备,着重锻炼学生的应用能力和动手能力,通过系统装置联机调试,最后完成课程设计报告。 三、课程设计内容及安排 1、课程设计内容 本次课程设计利用组态和VB软件进行温度控制系统软件设计,可采用调压控制或占空比控制两种方式,结合P、PI、PD、PID控制算法,共为学生提供多个题目选择,4名同学为1组结合现有的实验设备,自拟课设题目(需经老师核准),根据自己设计题目要求,分析系统的特点和系统特性,在实验室依据设计方案进行系统硬件电路连接,通过不同的软件编程及控制方式,可实现无线平台、监控计算机和实验对象的联机运行及控制,达到预期对温度的控制目的。每组大题目可参考如下。 题目1:基于VB的调压PI温度控制系统 设计内容:基于无线通信实验平台、电加热炉等硬件,电炉被控对象的加热采用调压控制模式,利用VB编程语言及控制算法实现此系统的方案、界面、数据采集和温度控制等的设计。 题目2:基于VB的占空比PD温度控制系统设计 设计内容:基于无线通信实验平台、电加热炉等硬件,电炉被控对象的加热采用占空比控制模式,利用VB编程语言及控制算法实现此系统的方案、界面、数据采集和温度控制等的设计。 题目3:基于组态王的调压PID温度控制系统设计 设计内容:基于无线通信实验平台、电加热炉等硬件,电炉被控对象的加热采用调压控制模式,利用组态王编程语言及控制算法实现此系统的方案、界面、数据采集和温度控制等的设计。 同组4个子题目可参看如下: (1)控制系统仿真 针对平台电热炉的被控对象,根据同组同学采用飞升曲线法建立的对象模型(一阶惯性加滞

基于单片机的数字温度计设计课程设计

摘要 温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用。本设计以AT89C52单片机为核心,采用DS18B20温度传感器检测温度,由温度采集、温度显示,温度报警等功能模块组成。基于题目基本要求,本系统对温度采集和温度显示系统行了重点设计。本系统大部分功能能由软件实现,吸收了硬件软件化的思想。实际操作时,各功能在开发板上也能完美实现。本系统实现了要求的基本功能,其余发挥部分也能实现。 关键字:AT89C52单片机、DS18B20温度传感器、数码管显示、温度采集

目录 一.绪论 .............................................................................................................

二.设计目的..................................................................................................... 三.设计要求..................................................................................................... 四.设计思路..................................................................................................... 五.系统的硬件构成及功能................................................................. 5.1主控制器............................................................................................... 5.2显示电路............................................................................................... 5.3温度传感器.......................................................................................... 六.系统整体硬件电路................................................................................. 七.系统程序设计 .......................................................................................... 八.测量及其结果分析 ................................................................................... 九.设计心得体会............................................................................................ 十.参考文献..................................................................................................... 附录1 源程序 附录2 元件清单及PCB图 一.绪论

单片机课程设计 数字电压表设计

《单片机原理及应用》课程设计报告书 课题名称数字电压表设计 名姓 学号 专业

指导教师 机电与控制工程学院月年日 1 任务书 电压表是测量仪器中不可缺少的设备,目前广泛应用的是采用专用集成电路实现的数字电压表。本系统以8051单片机为核心,以逐次逼近式A/D转换器ADC0809、LED显示器为主体,设计了一款简易的数字电压表,能够测量0~5V的直流电压,最小分辨率为0.02V。 该设计大体分为以下几个部分,同时,各部分选择使用的主要元器件确定如下: 1、单片机部分。使用常见的8051单片机,同时根据需要设计单片机电路。 2、测量部分。该部分是实验的重点,要求将外部采集的模拟信号转换成数字信号,通过单片机的处理显示在显示器上,该部分决定了数字电压表的精度等主要技术指标。根据需要本设计采用逐次逼近型A∕D转换器ADC0809进行模数转换。 3、键盘显示部分。利用4×6矩阵键盘的一个按键控制量程的转换,3或4位LED显示。其中一位为整数部分,其余位小数部分。 关键词:8051 模数转换LED显示矩阵键盘 2 目录

1 绪论 (1) 2 方案设计与论证 (2) 3 单元电路设计与参数计算 (3) 4 总原理图及参考程序 (8) 5 结论 (14) 6 心得体会 (15) 参考文献16 (7) 3 1.绪论 数字电压表的基本工作原理是利用A/D转换电路将待测的模拟信号转换成数字信号,通过相应换算后将测试结果以数字形式显示出来的一种电压表。较之于一般的模拟电压表,数字电压表具有精度高、测量准确、读数直观、使用方便等优

点。 电压表的数字化测量,关键在于如何把随时连续变化的模拟量转化成数字量,完成这种转换的电路叫模数转换器(A/D)。数字电压表的核心部件就是A/D转换器,由于各种不同的A/D转换原理构成了各种不同类型的DVM。一般说来,A/D 转换的方式可分为两类:积分式和逐次逼近式。 积分式A/D转换器是先用积分器将输入的模拟电压转换成时间或频率,再将其数字化。根据转化的中间量不同,它又分为U-T(电压-时间)式和U-F(电压-频率)式两种。 逐次逼近式A/D转换器分为比较式和斜坡电压式,根据不同的工作原理,比较式又分为逐次比较式及零平衡式等。斜坡电压式又分为线性斜坡式和阶梯斜坡式两种。 在高精度数字电压表中,常采用由积分式和比较式相结合起来的复合式A/D转换器。本设计以8051单片机为核心,以逐次比较型A/D转换器ADC0809、LED 显示器为主体,构造了一款简易的数字电压表,能够测量1路0~5V直流电压,最小分辨率0.02V。 4 2.方案设计与论证 基于单片机的多路数字电压表电路的基本组成如图3.1所示。

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