课程设计-- 电压测量程序设计
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数字电压表的课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解数字电压表的工作原理,掌握其基本组成部分及功能;2. 学会使用数字电压表进行电压测量,并能正确读取测量数据;3. 了解数字电压表在电子测量领域中的应用。
技能目标:1. 能够正确连接和操作数字电压表,进行电压测量;2. 培养学生观察、分析、解决问题的能力,通过实践操作,提高动手能力;3. 学会对测量数据进行处理,具备初步的数据分析能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电子测量的兴趣,激发学习热情;2. 培养学生的合作精神,学会在团队中共同完成任务;3. 增强学生的安全意识,遵守实验室操作规程,爱护实验设备。
分析课程性质、学生特点和教学要求,本课程将目标分解为以下具体学习成果:1. 学生能够明确数字电压表的工作原理,掌握其使用方法;2. 学生能够独立完成电压测量实验,正确读取测量数据,并进行简单的数据处理;3. 学生在课程学习中,表现出积极的合作态度和良好的安全意识,对电子测量产生浓厚兴趣。
二、教学内容根据课程目标,本章节教学内容主要包括以下三个方面:1. 数字电压表基本原理与组成- 电压表的定义及分类- 数字电压表的工作原理- 数字电压表的组成部分及功能2. 数字电压表的使用方法与操作- 数字电压表的选择与连接- 电压测量方法与步骤- 测量数据的读取与处理3. 数字电压表的应用与实践- 数字电压表在电子测量中的应用案例- 实验操作:电压测量实践- 数据分析:处理测量数据,探讨实验现象教学大纲安排如下:1. 引入数字电压表的概念,介绍其工作原理及分类(第1课时)2. 讲解数字电压表的组成部分及功能,进行实物展示(第2课时)3. 指导学生掌握数字电压表的使用方法,进行实践操作(第3-4课时)4. 课堂讨论:数字电压表在电子测量中的应用,分析实验数据(第5课时)教学内容关联教材章节:1. 数字电压表基本原理与组成:教材第X章2. 数字电压表的使用方法与操作:教材第X章3. 数字电压表的应用与实践:教材第X章三、教学方法针对数字电压表的教学内容,选择以下多样化的教学方法,以激发学生的学习兴趣和主动性:1. 讲授法:- 对数字电压表的基本原理、组成部分和功能进行系统讲解,结合教材第X章内容,通过PPT展示,使学生建立完整的理论知识框架。
proteus电压表课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解电压表的基本原理和功能,掌握电压表在电路仿真中的应用。
2. 学生能够描述电压表的使用方法,包括量程选择、接线方式等。
3. 学生能够运用电压表测量电路中的电压值,并准确读取数据。
技能目标:1. 学生能够使用Proteus软件搭建电路,并正确添加电压表进行仿真实验。
2. 学生能够通过调整电压表的量程和设置,进行不同电压范围的测量,掌握电路调试技巧。
3. 学生能够分析电压表测量数据,解决简单的电路故障问题。
情感态度价值观目标:1. 学生培养对电子测量仪器的兴趣,提高学习电子技术的热情。
2. 学生通过电压表的使用,增强实践操作能力,培养动手解决问题的自信心。
3. 学生在学习过程中,培养团队合作精神,尊重他人意见,形成良好的交流与沟通习惯。
课程性质:本课程为电子技术实践课程,结合Proteus软件进行电路仿真,以电压表为核心内容,提高学生对电路测量和调试的技能。
学生特点:学生已具备一定的电子基础知识,对电路有一定了解,但对电压表的使用和测量技巧掌握不足。
教学要求:通过本课程,使学生掌握电压表的使用方法和电路调试技巧,提高实践操作能力,培养学生对电子技术的兴趣和情感。
教学过程中注重理论与实践相结合,强化操作训练,关注学生个体差异,提供有针对性的指导。
二、教学内容本课程依据课程目标,结合教材相关章节,组织以下教学内容:1. 电压表基础理论:包括电压表的工作原理、分类、主要参数等,参考教材第3章“电子测量仪器”相关内容。
2. 电压表的接线方法:讲解电压表的正确接线方式,包括电压表的量程选择、极性判断等,参考教材第4章“电压、电流测量”相关内容。
3. Proteus软件操作:学习Proteus软件的基本操作,包括电路图绘制、元件添加、仿真设置等,参考教材第2章“Proteus软件使用”相关内容。
4. 电压表仿真实验:利用Proteus软件进行电压表仿真实验,包括直流电压、交流电压测量等,参考教材第5章“电路仿真实验”相关内容。
一、课程背景随着电子技术的快速发展,电压采集技术在各个领域得到了广泛应用。
为了让学生掌握电压采集的基本原理、方法和技巧,提高学生的实际操作能力,本课程设计旨在通过理论和实践相结合的方式,让学生深入了解电压采集系统的工作原理,并能够独立设计、搭建和调试一个简单的电压采集系统。
二、课程目标1. 理解电压采集系统的基本原理和组成;2. 掌握常用电压采集电路的设计方法;3. 学会使用电压采集模块进行数据采集;4. 提高学生的动手能力和创新意识。
三、课程内容1. 电压采集系统概述- 电压采集系统的定义及分类- 电压采集系统的组成及工作原理- 常用电压采集电路介绍2. 电压采集电路设计- 电压分压电路设计- 电压放大电路设计- 电压采样电路设计3. 电压采集模块介绍及使用- 常用电压采集模块介绍- 电压采集模块的引脚功能及使用方法- 电压采集模块的调试与校准4. 电压采集系统搭建与调试- 电压采集系统的搭建步骤- 电压采集系统的调试方法- 电压采集系统常见故障及排除5. 电压采集系统应用实例- 基于电压采集系统的智能家居控制系统- 基于电压采集系统的工业自动化控制系统- 基于电压采集系统的电力系统监测与保护四、课程设计要求1. 学生需独立完成电压采集系统的设计、搭建和调试;2. 设计方案需包括电压采集系统的整体设计、电路图、元器件清单、调试步骤等;3. 设计方案需具有创新性和实用性;4. 学生需撰写课程设计报告,包括设计思路、实现过程、结果分析等;5. 学生需进行口头报告,展示自己的设计成果。
五、课程评价1. 课程设计报告质量(50%)2. 电压采集系统的设计、搭建和调试效果(30%)3. 口头报告表现(20%)六、课程资源1. 教材:《电子技术基础》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》等;2. 电压采集模块、电路板、元器件等实验设备;3. 课程网站、实验指导书等教学资料。
通过本课程设计,学生能够掌握电压采集系统的基本原理和设计方法,提高实际操作能力,为后续相关课程学习和工程实践打下坚实基础。
双通道电压测量例程说明(一)设计思路和方法:通过AD采集P1.0口和P1.1口的电压值,并显示在数码管上。
左侧显示P1.0口电压值,右侧显示P1.1口电压值。
(二)电路原理图如下所示数码管原理图:(三)电路工作原理首先通过定时器T1分时的初始化P1.0和P1.1,并对应不同的标志位,产生AD中断时根据标志位判断接收到的是P1.0或P1.1口的AD值,把AD值转化为电压值,并显示在数码管上。
(四)程序总框图设计流程如下(五)相关寄存器配置1. AD相关寄存器:P1ASF寄存器:初始化时赋值0xff;ADC_CONTR寄存器:初始化时根据不同的端口选择相应的通道,ADC_POWER置1(打开AD转换器电源),P1.0口对应的值为0x88,P1.1口对应的值为0x89;CLK_DIV寄存器:初始化值为0x20。
2. 定时器相关寄存器:TMOD寄存器:初始化时,设置定时器1,工作模式1即16位不可重装载模式,TMOD=0x10 ; IE寄存器:初始化时,设置EA=1,打开总的中断,设置ET1=1开启定时器1的中断;TH1、TL1寄存器:同时还要设置TH1、TL1的初始值;TCON寄存器:初始化时,设置TR1=1启动定时器1(六)案列代码见“测量电压工程”(七)测试方法1. 按照“工程建立及下载到开发板整个流程指导.doc”文件将当前目录的Hex文件下载到开发版;2. 用外接<5V的电源,负极一定要接GND。
3. 数码管上会显示对应的P1.0口和P1.1口的电压值。
制度说明制度是以执行力为保障的。
“制度”之所以可以对个人行为起到约束的作用,是以有效的执行力为前提的,即有强制力保证其执行和实施,否则制度的约束力将无从实现,对人们的行为也将起不到任何的规范作用。
只有通过执行的过程制度才成为现实的制度,就像是一把标尺,如果没有被用来划线、测量,它将无异于普通的木条或钢板,只能是可能性的标尺,而不是现实的标尺。
plc电压表课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解PLC电压表的工作原理,掌握其结构组成。
2. 学生能掌握PLC电压表的使用方法,并能正确读取电压值。
3. 学生能了解电压表在PLC控制系统中的应用,理解其在工业自动化中的重要性。
技能目标:1. 学生能独立操作PLC电压表,进行电压测量,并准确记录数据。
2. 学生能通过实际操作,学会电压表的校准和维护方法。
3. 学生能运用所学知识,分析并解决PLC电压测量中遇到的问题。
情感态度价值观目标:1. 学生培养对工业自动化及电气工程的兴趣,增强对PLC技术的好奇心。
2. 学生在学习过程中,培养严谨、细致、协作的工作态度。
3. 学生能认识到PLC电压表在工业生产中的重要作用,提高对电气设备安全意识。
课程性质:本课程为实践性较强的课程,结合理论知识和实际操作,培养学生的动手能力和实际应用能力。
学生特点:学生具备一定的电气基础知识,对PLC技术有一定了解,但对电压表的使用和原理掌握不足。
教学要求:教师需结合实际操作,引导学生掌握PLC电压表的相关知识,注重培养学生的动手能力和实际问题解决能力。
通过课程学习,使学生能够将所学知识应用于实际工作中。
二、教学内容1. PLC电压表的基础知识:- 电压表的工作原理- 电压表的结构组成与功能- 电压表的分类及特点2. PLC电压表的使用与操作:- 电压表的正确使用方法- 电压值的读取与记录- 电压表的校准与维护3. PLC电压表的应用案例:- 电压表在PLC控制系统中的应用- 实际工业生产中电压测量的案例分析- 电压测量在设备故障诊断中的作用4. 教学内容的安排与进度:- 第一节课:电压表的基础知识学习- 第二节课:电压表的使用与操作实践- 第三节课:应用案例分析与讨论教材章节关联:- 《PLC原理与应用》第三章:PLC的输入输出接口- 《电气仪表与自动化》第二章:电气测量仪表教学内容确保科学性和系统性,结合实践操作,使学生能够深入理解PLC电压表的相关知识,为实际应用打下坚实基础。
课程名称:微机原理课程设计题目:数字电压表ﻬ摘要单片微型计算机简称单片机,是典型的嵌入式微控制器,常用英文字母的缩写MCU表示单片机,单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
单片机由运算器,控制器,存储器,输入输出设备构成,相当于一个微型的计算机(最小系统),和计算机相比,单片机缺少了外围设备等。
概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。
它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。
同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
它最早是被用在工业控制领域。
其中我们用于学习用的最多的是STC89C52单片机,STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。
STC89C52使用经典的MCS-51内核,但也做了很多改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。
STC89C52具有8k字节Flash,512字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,内置4KB EE PROM,MAX810复位电路,3个16位定时器/计数器,4个外部中断,一个7向量4级中断结构,全双工串行口。
本设计就是以单片机STC89C52为核心,附以外围电路,实现数字电压表的功能,并运用软件Proteus进行仿真来得到实验结果。
关键词:STC89C52单片机、仿真、中断、数字电压表、数码管显示ﻬ目录一、任务要求ﻩ错误!未定义书签。
1.1 设计任务ﻩ错误!未定义书签。
1.2设计要求ﻩ错误!未定义书签。
1.3发挥部分 ...................................................................................... 错误!未定义书签。
1.4 创新部分 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
中国矿业大学单片机课程设计姓名:学号:专业:电子科学与技术题目:用单片机实现电压采集专题:单片机系统设计指导教师:设计地点:时间:2011-042011年4月单片机课程设计任务书专业年级学号学生姓名任务下达日期:2011年4月18日设计日期:2010年4月18日至2010年4月29日设计题目:用单片机实现电压采集设计专题题目:单片机系统设计设计主要内容:1、制作可产生0至+5V电压模块2、制作单片机电压采集装置设计要求:一、基本要求(1)制作可产生0至+5V电压模块(2)制作单片机电压采集装置电压采集功能在ADC0809的0通道输入0~5V电压,实时显示被测电压值(显示精度0.001V,即显示1位整数,3位小数)。
二、扩展要求(1)指定通道采集默认采集通道为0,按2:通道+1,按3:通道-1,按1:进入下一模式。
(2)循环采集显示,默认每通道显示2秒钟。
按1:进入下一模式。
(3)报警设置报警上限默认为4.0V,警下限默认为0.0V按2进行上限设置,按3进行下限设置,按1:进入制定通道选择。
指导教师签字:摘要随着电子科技的不断进步,电压测量成为广大电子领域中必须掌握的过程,并且对测量的精度和采集功能的要求越来越高,而电压的测量与显示系统甚为重要。
本文介绍的重点是电压数据采集与显示系统,数据采集与通信控制采用了模块化设计,数据采集与通信控制采用了单片机52来实现,硬件部分是以单片机为核心,还包括模-数转换模块,显示模块,和串行接口部分,还有一些简单的外围电路。
8路被测电压通过通用ADC0809模-数转换,实现对采集到的数据进行模拟量到数字量的转换,由单片机对数据进行处理,用数码管显示模块来显示所采集的结果,由相关控制器完成数据接收和显示。
本系统主要包括四大模块:数据采集、控制模块、显示模块、A/D转换模块。
绘制电路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,开发环境使用相关集成开发环境。
简易数字电压表课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解电压表的基本工作原理和电路连接方式;2. 学生能够掌握简易数字电压表的使用方法和读数技巧;3. 学生能够了解电压的单位换算,并能进行简单的计算。
技能目标:1. 学生能够正确连接电压表的电路,并进行电压测量;2. 学生能够通过操作简易数字电压表,准确读取电压值,并记录数据;3. 学生能够运用所学知识解决实际电路中的电压问题。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电子测量工具的兴趣,激发学习电子技术的热情;2. 培养学生严谨、细致的实验态度,注重实验操作的规范性和安全性;3. 培养学生团队合作精神,学会分享和交流实验过程中的心得体会。
课程性质分析:本课程为电子技术基础课程,以实验为主,结合理论教学。
简易数字电压表是电子测量工具的基础,通过本课程的学习,使学生掌握基本的电压测量方法。
学生特点分析:学生为初中生,具备一定的物理知识和实验操作能力。
学生对电子技术感兴趣,但可能对电压表的使用方法和电路连接不够熟悉。
教学要求:1. 理论与实践相结合,注重实验操作技能的培养;2. 注重启发式教学,引导学生主动探究和解决问题;3. 关注学生的个体差异,提供个性化指导,确保每个学生都能达到课程目标。
二、教学内容1. 电压表基本原理:讲解电压表的工作原理,包括磁电式电压表和数字电压表的区别与联系,重点介绍数字电压表的原理和特点。
教材章节:第二章第二节《电压表的原理与使用》2. 电压表的使用方法:详细讲解电压表的电路连接方法,操作步骤,读数技巧以及注意事项。
教材章节:第二章第三节《电压表的使用与维护》3. 电压单位换算:介绍电压的单位制,换算关系,并进行实际计算。
教材章节:第一章第四节《电学单位制》4. 实际电路电压测量:设计实际电路,指导学生运用电压表进行电压测量,分析测量结果。
教材章节:第二章第四节《电压测量》5. 数字电压表操作练习:安排学生进行数字电压表的实操练习,巩固所学知识,提高操作技能。
电池电压检测装置课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解电池电压检测的基本原理,掌握电压的定义及单位。
2. 学生能够掌握电池电压检测装置的组成及工作原理。
3. 学生能够了解不同类型电池的电压特性及检测方法。
技能目标:1. 学生能够正确使用电压表进行电池电压的测量,并准确读取数据。
2. 学生能够通过实际操作,学会组装简单的电池电压检测装置,并进行调试。
3. 学生能够分析实验数据,总结电池电压与性能之间的关系。
情感态度价值观目标:1. 学生能够培养对电池电压检测的兴趣,激发学习自然科学的好奇心。
2. 学生能够认识到电池电压检测在实际生活中的重要性,增强环保意识。
3. 学生通过团队合作完成实验任务,培养团队协作精神,提高沟通能力。
课程性质:本课程为实验实践课,侧重于培养学生的实际操作能力和实验分析能力。
学生特点:初三学生具备一定的物理基础和实验操作能力,对电池电压检测有一定的好奇心。
教学要求:结合学生特点,采用启发式教学,引导学生主动参与实验,提高学生的实际操作能力和分析问题的能力。
在教学过程中,注重培养学生的科学态度和价值观。
通过本课程的学习,使学生能够将理论知识与实际应用相结合,提高综合素养。
二、教学内容1. 理论知识:- 电池的基本原理及其电压产生机制。
- 电压的定义、单位及测量方法。
- 电池电压检测装置的组成及工作原理。
2. 实践操作:- 使用电压表进行电池电压的测量操作。
- 组装简单的电池电压检测装置并进行调试。
- 对不同类型电池进行电压测量,分析数据。
3. 教学安排与进度:- 第一课时:介绍电池基本原理、电压定义及单位,进行电压表的初步认识和使用。
- 第二课时:学习电池电压检测装置的组成及工作原理,进行实际操作练习。
- 第三课时:对不同类型电池进行电压测量,分析数据,总结电池电压与性能之间的关系。
4. 教材章节:- 电池的基本原理与电压测量(第三章第二节)。
- 电压测量仪器的使用与维护(第四章第一节)。
电压及其测量【教学目标】1.初步认识电压,知道电压的作用,电源是提供电压的装置;知道电压的单位,能对电压的不同单位进行换算。
2.知道电压表的用途及符号,会正确使用电压表,能正确地读出电压表的示数。
3.会正确将电压表接入电路中,并能选择和连接正确的量程。
4.能准确的测量某一电路两端电压并正确读数。
【教学重点】1.建立电压的初步概念;通过观察理解电压的作用2.会正确将电压表接入电路中,并能选择和连接正确的量程。
【教学难点】电压表的正确连接及读数。
【教学过程】导入:电荷定向移动形成电流,是什么原因使电荷定向移动呢?借鉴下图中水流的形成原因,你是不是能找到一些答案?一、电压的作用1.电压是电路中形成电流的原因。
电路中形成持续电流的条件:(1)电路处于通路状态。
(2)电路两端有电压。
2.电源的作用:电源是维持电路两端电压的装置。
二、电压的单位单位:伏特(简称伏,符号是V)。
电压的常用单位:1kV=103 V 1 mV=10-3 V常见的电压值三、电压的测量1.认识电压表电压表:测量电压的仪器。
2.电压表的连接①电压表应接在被测用电器的两端。
②电流必须从正接线柱流入,从负接线柱流出。
③必须正确选择量程。
④可以把电压表直接连到电源的两极。
3.电压表的读数①明确所选电压表的量程②确定电压表的分度值③由指针位置读出示数四、实验:用电压表测量电压1.设计实验电路图2.按电路图连接实物3.进行实验五、课堂练习1.学了电压的知识后,你认为下列说法正确的是()A.只要电路构成通路,导体中就有电流通过B电路中只要有电压就会有电流C.电压是电路中形成电流的原因D电路中有电流,则电路两端一定有电压2.下图中用电压表测量灯泡L2两端电压正确的是()【板书设计】五、电压及其测量一、电压的作用1.电压是电路中形成电流的原因。
2.电源是维持电路两端电压的装置。
二、电压的单位三、电压的测量1.认识电压表2.电压表的连接3.电压表的读数四、实验:用电压表测量电压1.设计实验电路图2.按电路图连接实物3.进行实验。
广西科技大学课程设计论文课题名称电压测量程序设计学院电气学院专业测控技术与仪器班级 102学号 2010003040 63/69姓名游献山覃源渊指导教师潘绍明、麦雪凤、罗功坤2013年 11 月 28 日摘要本课程设计是电压测量程序设计,利用实验台上的电压源,经过放大后送到a/d转换成数字信号,计算后在LCD上显示其电压值。
主要解决A/D转换,放大电路,数据处理和显示模块。
A/D转换用ADC0809,系统用AT单片机,放大电路用OP07同相放大,显示用1602液晶屏显示。
关键字:A/D0809,OP07,LCD1602,AT89C52Abstract;This course is designed to measure the voltage programming, using voltage source test bench, after amplified and sent to the a/d converted into digital signals, calculated on the LCD display the voltage value. Mainly to solve the A/D conversion, amplification circuit, data processing and display module. A/D conversion with ADC0809, the system uses AT microcontroller, amplifying circuit with OP07 in-phase amplifier,With 1602 LCD screen display.Keyword:A/D0809,OP07,LCD1602,AT89C52目录引言 (3)1.系统设计方案的选择 (4)1.1基于单片机系统及A/D转换芯片的电压表。
(4)1.2.本设计使用的单片机的简介 (4)1.3.本设计使用的1602的简介 (4)1.4.选用的A/D0809简介 (4)1.5. 选用的OP07简介 (5)2. 总体设计方案 (5)3.硬件电路系统模块的设计 (5)3.1 单片机系统 (5)3.2输入OP07放大电路 (7)3.3 A/D转换电路 (7)3.4 1602液晶电路 (7)4. 系统软件的设计 (8)4.1 主程序的设计 (8)4.2 A/D转换程序 (9)5.系统的调试 (10)5.1硬件调试 (10)5.2软件调试 (10)总结 (11)参考文献 (11)附录1:源程序附录2:电路总图引言数字电压表最初是伺服步进电子管比较式,其优点是准确度比较高,但是采样速度慢,重量达几十公斤,体积大。
继之出现了斜波式电压表,它的速度方面稍有提高,但是准确度低,稳定性差,再后来出现了比较式仪表改进逐次渐近式结构,它不仅保持了比较式准确度高的优点,而且速度也有了很大的提高,但它有一缺点是抗干扰能力差,很容易受到外界各种因素的影响。
随后,在斜波式的基础上双引伸出阶梯波式,它的唯一的进步是成本降低了,可是准确宽,速以及抗干扰能力都未能提高。
而现在,数字电压表的发展已经是非常的成熟,就原理来讲,它从原来的一,二种已发展到多种,在功能上讲,则从测单一参数发展到能测多种参数;从制作元件来看,发展到了集成电路,准确度已经有了很大的提高,精度高达1NV;读数每秒几万次,而相对以前,它的价格也有了降低了很多。
目前实现电压数字化测量的方法仍然模-数(A/D)转换的方法。
而数字电压表种类繁多,型号新异,目前国际仍未有统一的分类方法。
而常用的分类方法有如下几种:按用途来分:有直流数字电压表,交、直流数字电压表,交直流万用表等。
按显示位数来分:有4位,5位,6位,7位,8位等。
按测量速度来分:有低准确度,中准确度,高准确度等。
按测量速度来分:有低速,中速,高速,超高速等。
但在日常生活中,数字电压表一般是按照原理不同进行分类的,目前大致分为以下几类:比较式,电压——时间变换式,积分式等。
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。
另外,由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、灵敏度高和分辨率高、测量速度快等特点而倍受用户青睐,数字式电压表就是基于这种需求而发展起来的,是一种必不可少的电子测量仪表。
1.1基于单片机系统及A/D转换芯片的电压表这种方案是利用单片机系统与模数转换芯片、显示模块等的结合构建数字电压表。
由于单片机的发展已经成熟,利用单片机系统的软硬件结合,可以组装出许多的应用电路来。
此方案的原理是模数(A/D)转换芯片的基准电压端,被测量电压输入端分别输入基准电压和被测电压。
模数(A/D)转换芯片将被测量电压输入端所采集到的模拟电压信号转换成相应的数字信号,然后通过对单片机系统进行软件编程,使单片机系统能按规定的时序来采集这些数字信号,通过一定的算法计算出被测量电压的值。
最后单片机系统将计算好了的被测电压值按一定的时序送入显示电路模块加以显示。
1.2本设计使用的单片机的简介本设计中选用是51系列的AT89C52,它是低电压、低功耗、高性能的CMOS8位单片机,片内含4KB的可反复擦写的只读程序存储器和128B的随机存取数据存储器,32个I/O口线,片内振荡器及时钟电路,并与MCS-51系列单片机兼容。
在设计中,单片机起着连接硬件电路与程序运行及存储数据的任务,一方面,它将A/D转换器、显示器等通过I/O口地址线和数据线连接起来;另一方面,它将用户下载的程序通过控制总线控制数据的输入输出,从而实现测电压的功能。
1.3本设计使用的1602的简介1602液晶是工业字符型液晶,能够同时显示16*2即32个字符。
1602液晶模块内部的字符发生存储器已经存储了160个不同的点阵字符图形,这些字这些字符有:阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等,每一个字符都有一个固定的代码。
使用时直接编写软件程序按一定的时序驱动即可。
它的特点是显示字迹清楚,价格相对便宜。
1.4选用的A/D0809简介AD0809是8位逐次逼近型A/D转换器,它是由一个8路的模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。
多路开关可选通8个模拟通道,允许8 路模拟量分时输入,共用A/D 转换器进行转换。
些A/D转换器是的特点是8位精度,属于并行口,如果输入的模拟量变化大快,必须在输入之前增加采样电路。
1.5选用的OP07简介Op07芯片是一种低噪声,非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。
由于OP07具有非常低的输入失调电压(对于OP07A最大为25μV),所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。
OP07同时具有输入偏置电流低(OP07A为±2nA)和开环增益高(对于OP07A为300V/mV)的特点,这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。
2.0设计方案根据上述,我们选择单片机与A/D转换芯片结合的方法实现本设计。
使用的基本元器件是:AT89C52单片机,ADC0809模数转换芯片,1602液晶显示器,OP07放大电路,电容,电阻,晶振,标准电源等等。
设计的基本框图如下:图2.13.硬件电路系统模块的设计3.1单片机系统单片机最小系统其原理图如下:图3.1晶振电路如下图:图3.2复位电路如下图:图3.33.2输入电路于输入电路的电压要经过OP07放大电路放大,电路图如下:图3.43.3A/D转换电路ADC0809转换电路如下:图3.53.4显示电路1602液晶显示电路如下:图3.6 4.系统软件的设计4.1主程序的总体流程图:图4.1 4.2 A/D转换程序:图4.25.系统的调试完成了系统的硬件设计,制作和软件编程之后,要使系统能够按设计意图正常运行,必须进行系统调试。
调试分了硬件和软件调试5.1硬件调试硬件调试的主要任务是排除硬件故障,其中包括设计的错误和工艺性故障等。
1)检查所设计的硬件电路板所有的器件和引脚是否正确,尤其是电源的连接是否正确;检查各总线是否有短路的故障。
检查开关/按键是否正常,是否连接正确,为了保护芯片,应先对各插座电位进行检查,确认无误后再插入芯片。
2)将40芯片的仿真插头插入单片机插座进行调试,检查各接口是否满足设计的要求,有正常的程序测试硬件电路的好坏。
5.2软件调试软件调试的任务是利用开发工具进行在线仿真调试,发现和纠正程序的错误,同时也能发现硬件的故障。
软件调试是一个模块一个模块进行的。
首先单独调试各子程序是否能够按照预期的功能,接口电路的控制是否正常。
最后调试整个程序。
尤其注意的是各模块间能否正确的传递参数。
1)检查液晶显示模块程序。
在主程序中调用display()和dislay_zifu()函数,观察在1602液晶上是否能够显示相应的字符。
如果不能,则在相关的子程序中设计断点,反复调试直到能够显示。
2)检查按键模块程序。
本设计的按键模块程序是用状态机的方法,可以在key_state1状态下加一个任务,如显示一个字符在液晶上。
观察是否正确显示。
3)检查A/D转换模块程序。
可以在硬件电路的输入端输入已知的几个电压,分别观察液晶上是否显示相应的电压值。
4)检查数据的转换模块程序。
可以按硬件电路的按键开关,输入相应的电压,观察液晶显示的电压值是否一致。
如果一致。
则数据转换的算法正确的。
总调试。
当相应的各模块环节都正确后,可程序下载到单片机。
接上电源运行。
再检查所有功能,观察是否能预期的一样。
如果一样,说明设计成功完成。
总结:这次的课程认识到了我们的动手能力还不够,理论知识也学得不够扎实,还有我们的经验也不够。
经过了设计后我们的动手能力得到提高,也进一步巩固了我们的理论知识,同时也增加了一些设计的经验。
参考文献:[1]杨毅刚,彭喜元编著,单片机原理与应用设计北京:电子工业出版社。
2008.4[2]赵月飞等编著,Protel 99 SE基础与实例教程北京:机械工业出版社。
2009.12[3]姜志海编著,单片机的C语言程序设计与应用北京:电子工业出版社。
2011.7[4]史建芳编著,智能仪器设计基础北京:电子工业出版社。
2012.9附录1:源程序主程序:#include<reg52.h>#include <intrins.h>#include "LCD1602.h"#include "ADC0809.h"sbit CLOCK=P0^7;extern uchar display_buffer[][16];void main(){TMOD=0x02;TH0=0x14;TL0=0x00;IE=0x82;TR0=1;Initialize_LCD1602();delay50us(10);Write_LCD_Command(0x80);//设置显示的初始位置LCD_Display(display_buffer[0]);//显示"The voltage is: "while(1){adc0809_init();Refresh_show();Write_LCD_Command(0xC0);//设置显示的初始位置LCD_Display(display_buffer[1]); //显示测得的数据}}void Timer0_INT() interrupt 1{CLOCK=!CLOCK;}LCD1602头文件:#ifndef __lCD1602_H__#define __LCD1602_H__#include <reg52.h>#define dat_port P0#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define delay4us() {_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}sbit RS=P1^5;//RS=1 数据RS=0 命令sbit RW=P1^6;//RW=1 读取RW=0 写入sbit E=P1^7;//E 使能信号uchar LCD_Busy_Check();//忙检查void Write_LCD_Command(uchar cmd);//向LCD写入命令void Write_LCD_Data(uchar dat); //向LCD写入一个字节的数据函数void Initialize_LCD1602(); //液晶初始化函数void LCD_Display(uchar *str);//在LCD上显示字符串#endifLCD1602C源程序:LCD1602.c源程序 //液晶控制与显示驱动程序#include <reg52.h>#include <intrins.h>#include <string.h>#include "LCD1602.h"#include "ADC0809.h"//---------------忙检查-------------------//uchar LCD_Busy_Check(){uchar LCD_Status;RS = 0;RW = 1;E = 1;delay4us();LCD_Status = P3;E = 0;return LCD_Status;}//--------------向LCD写入命令--------------------//void Write_LCD_Command(uchar cmd){while((LCD_Busy_Check()& 0x80)==0x80); //忙等待RS = 0;RW = 0;E = 0;P3 = cmd;delay4us();E = 1;delay4us();E = 0;}//-----------向LCD写入一个字节的数据函数-----------------*/void Write_LCD_Data(uchar dat){while((LCD_Busy_Check()&0x80)==0x80);RS = 1;RW = 0;E = 0;P3 = dat;delay4us();E = 1;delay4us();E = 0;}//-----------LCD初始化-----------------*/void Initialize_LCD1602() //液晶初始化函数{Write_LCD_Command(0x38);delay50us(10); //功能设置,数据长度为8位,双行显示,5×7点阵字体Write_LCD_Command(0x0C);delay50us(10); // 显示开,关光标Write_LCD_Command(0x06);delay50us(10); //字符进入模式:屏幕不动,字符后移Write_LCD_Command(0x01);delay50us(10);//清屏}//-----------在LCD上显示字符串-----------------*/void LCD_Display(uchar *str){uchar i;for(i=0;i<strlen(str);i++){Write_LCD_Data(str[i]);delay50us(100);}}ADC0809头文件:#ifndef __ADC0809_H__#define __ADC0809_H__#include <reg52.h>#define data_port P1#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit START=P0^4;sbit EOC=P0^5;sbit OE=P0^6;void delay50us(uint m);// 延时uint adc0809_init(); // AD初始化void Refresh_show();#endifADC0809C源程序:#include<reg52.h>#include <intrins.h>#include "ADC0809.h"unsigned long dat_adc0809;uchar display_buffer[][16]={{"Current voltage:"},{" (CH) =0.00V"}};void delay50us(uint m){uint n,k;for(n=m;n>0;n--)for(k=25;k>0;k--);}uint adc0809_init() // AD初始化{START=0;OE=0;START=1;START=0;while(EOC==0);OE=1;dat_adc0809=P2;OE=0;return dat_adc0809;}void Refresh_show() //刷新显示{uint t=dat_adc0809*500.0/255; //display_buffer[1][7] = t/100+'0'; //整数位display_buffer[1][9] = t/10%10+'0'; //两个小数位display_buffer[1][10] = t%10+'0';}附录2:原理图资料仅供参考!!!。