发布时间 : 星期一 文章单片机课程设计测量电阻和电容更新完毕开始阅读16645881571252d380eb6294dd88d0d232d43c28
3 系统方案整体设计
3.1 设计思路或设计方案论证 对电阻的测量，可将待测电阻与一标准电阻串联后接在+5V的电源上，根据串联
分压原理，利用ADC测定电阻两端电压后，即可得到其阻值。对电容的测量，可将其与已知阻值的电阻RA和RB组成基于NE555的多谐振荡器如下页图。 其产生的方波信号频率为 ：
1.44C(RA?2RB)
f?
故通过测定方波信号的频率可以比较精确的测定C的值。测定方波信号频率的方法，。测量频率有测频法和测周法两种。
(1)测频法，利用外部电平变化引发的外部中断，测算1s内的波数，从而实现对频率的测定；
(2)测周法，通过测算某两次电平变化引发的中断之间的时间，实现对频率的测定。简而言之，测频法是直接根据定义测定频率，测周法是通过测定周期间接测定频率。理论上，测频法适用于较高频率的测量，测周法适用于较低频 率的测量。
经过调校，在测量低频信号时，本项目中测频法精度已高于测 周法，故舍弃测周法，全量程采用测频法。
3.2 系统整体框图
ADC 0804 复位电路 输入电阻R AT89S52 开关控制
图1 系统整体框图
NE555 输入电容 4 硬件设计
4.1 系统硬件设计 4. 1. 1按键电路设计
按键是实现人机对话的比较直观的接口，可以通过按键实现人们想让单片机做的不同的工作。键盘是一组按键的集合，键是一种常开型开关，平时按键的两个触点处于断开状态，按下键是它们闭合。键盘分编码键盘和非编码键盘，案件的识别由专用的硬件译码实现，并能产生键编号或键值的称为编码键盘，而缺少这种键盘编码电路要靠自编软件识别的称为非编码键盘。在单片机组成的电路系统及智能化仪器中，用的更多的是非编码键盘。就是一种比较典型的按键电路，在按键没有按下的时候，输出的是高电平，当按键按下去的时候，输出的低电平 4.1.2 LCD显示器
5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔每行之间也有间隔起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以他不能显示图形 （用自定义CGRAM，显示效果也不好） n1602LCD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
1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个
字）。 n目前市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于
HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。+5V电压，对比度可调 内含复位存储器DDRAM 内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM 8个可由用户自定义的5X7的闪烁、显示移位等多种功能 有80字节显示数据存储器DDRAM 内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM 8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM
电路 提供各种控制命令,如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能 有80字节显示数据
字符发生器CGRAM电压，对比度可调 内含复位电路 提供各种控制命令,如：清屏、字符闪烁、光标
4. 1. 3 ADC0804转换
ADC0804是一个8位CMOS型逐次比较式A/D转换器，具有三态锁存输出功能，最短转换时间为100us，
CS:片选信号，低电平有效；
RD：外部读取转换结果的控制信号，当RD为高电平时，DB0-DB7为高阻态；当RD为低电平时，数据才会通过
DB0-DB7输出；
WR:A/D转换器启动控制信号，当WR由高电平变为低电平时，转换器被清零，当WR由低电平变为高电平时，A/D
转换正式开始；
CLK IN和CLK R:时钟输入端，在ADC0804片内有时钟发生器，采用内部时钟时，在CLK IN CLK R 和地线之间连接RC电路即可，ADC0804的工作频率约为100-1460khz,若使RC
电路作为时钟，其振荡频率为1/（1.1RC）；
INTR：中断请求输出信号，当A/D转换结束时，INTR引脚输出低电平，只有当数据被取走后（单片机发出读数
据指令），此引脚才会变为高电平；
VIN+和VIN-：差动模拟电压输入端，若输入为单端正电压，VIN-应接地，若差动输入，则输入信号直接加入VIN+
和VIN-；
AGND.DGND:模拟信号地与数字信号地，若系统对抗干扰要求严格，则这两条地线必须分接
地；
VREF/2：参考电压值的一半，若在ADC0804组成的电路中需要的参考电压为5V，则此引脚可以悬空。若电路中
需要使用的参考电压小于5V，即参考电压值的一半小于2.5V，这时可将此引脚连接到需要的参考电压值（如4V）的 1/2电压值上（如 2V），在ADC0804芯片内部会自动判断参考电压的选择，当VREF/2引脚的电压值低于2.5V时，芯片会自动选择由VREF/2引脚电压放大2倍以后的电压值作为参考电压。
DB0-DB7：8位数字输出端。
4.2 系统工作原理论述
1. 实验硬件设备：LCD1602液晶显示器一块，ADC0804芯片一片，两个滑动变阻器，一个150pF电容，
两个200欧姆的电阻，一个10K欧姆的电阻，STC89C51芯片，电源，地线，按键（复位电路和晶振电路另加），杜邦线诺干。
2. ADC0804在使用时，外围电压的连接比较简单，只需要对参考电压和时钟输入端进行设计即可。通常
情况下，时钟的输入可以选用RC谐振电路，ADC0804可以进行A/D转换的时钟频率为100—1460KHZ，典型值为640KHZ，这里选用R=10K欧姆.C=150PF的谐振电路，利用公式1/(1.1RC)计算后，此时的时钟频率约为606KHZ，与典型值十分接近。
3. 模拟电压的计算：这里选用的是8位A/D转换器，数值的变化范围是0—255(00H-FFH)，模拟电压的
输入范围是0-5V，每个数码的变化，对应的电压值的变化为0.0196V，所以要计算模拟电压值，就可以利用下面的公式进行计算： V=D*0.0196
式中，V为计算出的模拟电压值，D为A/D转换器转换后的数字量。
4. 克服浮点运算方法：从上式不难看出，在计算过程，需要乘以一个0.0196，这是一个小数，在计算
机中称为浮点数。而对于8位单片机来说，不具有浮点运算能力，如果一定要计算浮点数，将占用单片机中大量的内存单元和CPU时间。这里采用一种简单的方法：就是将从A/D读取进来的数字量直接乘以196，即进行整数运算，运算结果是真正值的1000倍，这个整数运算的速度是非常快的，不会占用过多的CPU时间。由于是两个8位的二进制数相乘，得到的结果不会超过16位二进制数。
5. 电压值的显示：最常用到的二进制转换成BCD码的方法是用除法。先用得到的16位二进制数除以
10000，得到的商就是模拟电压值的整数部分（模拟电压的输入为0-5V，所以整数部分只有1位），得到的余数是模拟电压值的小数部分；接下来用余数除以1000，商是十分位，余数作为被除数再除以100，商为百分位，余数再除以10，商为千分位。这样就将16位的二进制数转换成了4位BCD码。 6. 再将电压值转化为电阻值，并显示
7.电容的测量是利用555产生方波，采用8052内部定时器，计算得到的脉冲数，在利用公式即可求出电容值
5 软件设计
5.1 分析论证
此电容、电阻参数单片机测试系统的设计与实现，主要采用了1LCD显示屏，8052内部二进制8位定时器/计数器，ADC0804模数转换，NE555芯片，包含显示模块，产生脉冲模块和转换模块三大功效模块。 5.1.1 显示模块
用LCD显示屏的显示功效来设计。采用LCD1602来显示，1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔每行之间也有间隔起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以他不能显示图形 （用自定义CGRAM，显示效果也不好） n1602LCD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）。 n目前市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面烁、光标闪烁、显示移位等多种功能 有80字节显示数据存储器DDRAM 内建有192个5X7点阵的字
用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符
上大部分的字符型液晶。+5V电压，对比度可调 内含复位电路 提供各种控制命令,如：清屏、字符闪
型的字符发生器CGROM 8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM电压，对比度可调 内含
复位电路 提供各种控制命令,如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能 有80字节显示的字符发生器CGRAM 5.1.2 产生脉冲模块
NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。NE555的作用范围很广，但一般多应用于单稳态多谐振荡器（Monostable Mutlivibrator）及无稳态多谐振荡器（Astable Multivibrator）。
数据存储器DDRAM 内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM 8个可由用户自定义的5X7