自动电阻筛选系统毕业设计

自动电阻筛选系统毕业设计 东海科学技术学院本科生毕业论文 东海科学技术学院 题 目: 系 : 学生姓名: 专 业: 班 级: 指导教师: 起止日期: 年 月 日 东海科学技术学院本科生毕业论文 自动电阻筛选系统设计 摘要 随着电子信息技术的发展，各种实用控制技术已全面渗透到现代工业、农业、服务业的各个领域，越来越多的控制技术在走融合的道路，测控设备的发展也是越来越快，技术更新日新月异。电子和信息产业的高度繁荣和快速发展,已成为当今中国国民经济的第一支柱产业。根据目前测控技术发展趋势，培养具有测控产品生产过程管理、质量检测、工业测控设备维护、营销和具备智能化测控产品的初步设计能力的高素质技能型人才，已成为各本科院校电气电子专业面对的新课题和新要求。 近年来我国电子行业发展很快，电子元器件发展也更为迅速，应用极其为广泛，在实际电子设计中我们往往要测量出电子元器件的大小。如;电阻的阻值，因此，设计一个安全性和可靠性两者兼备，同时又简易实用的电阻测量仪具有很大的现实意义。 目前单片机渗透于我们生活的各个邻域，它具有结构简单、可靠性高、体积小、等优点，采用单片机控制使得仪器仪表微型化、数字化、智能化，且功能强大，比如精密测量设备(功率计，分析仪,示波器)。 在系统硬件设计中，利用STC公司(宏晶科技)生产的STC89C52系列做为核心控制芯片设计一款简易电阻测量仪，设计主要采用按键控制功能之间的切换，并实现各量程的自动转换从而实现各个参数的测量。 在系统软件设计中，利用keil c51软件开发系统的软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，编译后生成的汇编代码。 [关键字]:keil c51;STC89C52;单片机 Abstract With the development of electronic information technology,all kinds of practical control technology has penetrated into the modern industry, agriculture, service industry in various fields, more and more control technology in walking fusion Road, measurement and control equipment development is becoming more and more fast, I 东海科学技术学院本科生毕业论文 technology updates change rapidly. Electronic and information industry's prosperity and rapid development, has become the first pillar industry of China's national economy. According to the current measurement and control technology development trends, training with measurement and control production process management, quality inspection, industrial control equipment maintenance, marketing and have intelligent control the preliminary design of the product ability of high-quality talents, has become the higher occupation technical college and professional face new tasks and new requirements. In recent years, the electronics industry is developing very quickly, electronic components is developed rapidly, and most widely used in practical electronic design, we tend to measure the size of the electronic components. Such as; Resistance, therefore, resistance of the design a not only security and reliability of the high, and simple practical resistance measurement instrument has great practical significance. At present SCM penetration in our life in all neighborhood, it is simple in structure, high reliability, small volume, etc, and USES the monolithic control makes instruments digital, intelligent, miniaturization, and powerful functions, such as the measurement precision equipment (the power meter, oscilloscope, all kinds of analyzer). In the hardware design, the use of the company's digital multimeter MAXIM integrated chip MAX134 design a simple resistance measurement instrument, will use the resistance of the corresponding oscillating circuit transformation frequency so as to realize the various parameters measurement. In the design of software system, using the keil software development system software c51 provide rich library function and powerful integrated development debug tool, compiled generated assembly code. Key word: 12232F;STC89C52 single-chip microcomputer II 东海科学技术学院本科生毕业论文 目录 前言 ................................................................................................................................ 1 第1章 绪论 .................................................................................................................. 3 1.1系统框架设计总 ......................................................................................... 3 1.2系统组成模块方案 ............................................................................................. 4 1.2.1 电阻测量方案论证与选择 ...................................................................... 4 1.2.2 A/D模块方案论证与选择 ....................................................................... 5 1.2.3 微控制器模块论证与选择 ...................................................................... 5 1.2.4 显示模块论证与选择 .............................................................................. 5 1.2.5 单片机控制模块的论证与选择 .............................................................. 6 1.2.6电源模块方案 .......................................................................................... 7 1.2.7报警模块方案 .......................................................................................... 7 第2章 系统主要硬件电路设计 ................................................................................... 9 2.1 电阻测量硬件电路设计 .................................................................................... 9 2.2 A/D转换模块 ..................................................................................................... 9 2.3液晶显示、按键模块硬件设计 .........................................................................11 2.2.1 12232F的概述 .....................................................................................11 2.2.2 12232F模块硬件部分构成的 ......................................................11 2.2.3 12232F模块的外部接口 ..................................................................... 12 2.3电源电路模块 ................................................................................................... 13 2.4主程序模块..................................................................... 错误～未定义书签。14 第3章 系统软件设计 ................................................................................................. 14 3.1 主程序流程图 .................................................................................................. 14 3.2 电阻的测量过程流程 ...................................................................................... 15 3.3程序设计语言 ................................................................................................... 16 3.4程序开发系统 ................................................................................................... 16 第4章 软件开发工具 ................................................................................................. 17 4.1软件开发工具 ................................................................................................... 17 第5章 硬件制作调试过程 ......................................................................................... 20 III 东海科学技术学院本科生毕业论文 5.1硬件制作 .......................................................................................................... 20 5.1.1 PCB板制作 ........................................................................................... 20 5.1.2元器件焊接 ............................................................................................ 21 5.1.3电路的调试 ............................................................................................ 21 5.1.4硬件结构组装 ........................................................................................ 21 5.2系统调试及系统功能、指标参数 .................................................................... 22 5.2.1 主要测试仪器 ....................................................................................... 22 5.2.2测试方案 ................................................................................................ 22 5.2.3 基本功能测试 ....................................................................................... 22 5.2.4 发挥部分功能测试 ............................................................................... 23 5.2.5 其他功能测试 ....................................................................................... 24 5.3 故障分析 ......................................................................................................... 24 5.4测试分析与结论 ............................................................................................... 24 结论 .............................................................................................................................. 25 致谢 ............................................................................................ 错误～未定义书签。27 参考文献 ...................................................................................................................... 26 附录A 自动电阻筛选系统设计的原理图实物图 ....................................................... 28 附录B 系统软件程序 ................................................................................................ 30 IV 东海科学技术学院本科生毕业论文 前言 科学技术的进步对仪器仪表提出了更新更高的要求。同时仪表仪器的发展趋势是不断发展利用新的工作原理和采用新材料和新的元器件，比如利用微波、超声波、射线、核磁共振、超导、红外线、激光等原理和采用各种各样的新型集成光路、半导体敏感元件、集成电路、光导纤维等元器件。其目是为了实现仪器仪表的小型化，降低生产成本、减轻重量和更便于使用与维修等等。 中国电子测量技术经过40多年的发展，为我国国民经济、国防军事、特别是科学教育的发展做出了非常大贡献。随着世界高科技发展的潮流，中国电子测量仪器也步入了高科技发展的道路，特别是经过“九五”期间的发展，我国的电子测量技术在部分重大科技领域取得了飞跃性的进展，为我国的电子测量仪器走向世界水平奠定了很好的基石。进入 21 世纪以来 ,我国的科学技术的发展用日新月异来描述也不足为奇。新材料、新的制造技术、新工艺催生了一代又一代新的电子器件 ,与此同时，这也促使电子测量仪器和电子测量技术产生了新概念和新发展趋势 。现在拟从现代电子测量技术发展的三个最为明显的特点入手,进而介绍下一代自动测试系统的基本技术和概念,引入合成仪器的基本技术和概念。 从简易自动电阻测试仪系统在国内外状况看来， 仪器仪表重点发展特种专用电测仪表、电子式电度表、长寿命电能表和电网计量自动管理系统。2005年，低中档电工仪器仪表国内市场占有率要达到了95%;到2010年，中高档电工仪器仪表国内市场占有率达到了80%。 仪器仪表元器件“十一五“及2008年前，尽快开发出一大批市场效果好、适销对路的产品，品种占有率达到71%~81%，高档产品占有率达61%以上;通过科技攻关、新品开发，使产品的质量水平达到国际20世纪90年代末期水平，部分产品接近国外同类产品先进水平。信息技术电测仪器主要发展智能化、技术电测仪器软件化，总线式自动测试技术，信息元器件测量技术及测试仪器，综合自动化测试系统，信息产业产品测试技术，在线测试技术 ，多媒体测试技术以及相应的测试仪器，用电监控管理技术等。 中、低档电工仪器仪表产品国内市场的拥有率达到95%，高档产品的国内市场占有率和中低档产品的国外市场占有率在现有基础上有大幅度的提高 。我国仪器仪表产品在2010年的市场发展将有所望提高。产品结构调整目标，其中工业自动化仪器仪表，重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪器仪表，特种和专业的仪器仪表。产品技术水平达到20 世纪90年代后期国外先进水平，2006年销售额占国产仪器仪表销售额的32%。面向市场，全国扩大服务领域，推进仪器仪表系统的数字化、智能化、网络化，完成自动化仪器仪表从模拟化香数字化技术的转变，“15”末数字仪表的品种数达到63%以上。 同时报警器的应用也非常广泛。在汽车、摩托车报警器，仓库大门，以及家庭保安系统中，几乎无一例外地使用了报警器电路。随着社会科学技术的迅速发展，人们对报警器的性能提出了越来越高的要求。传统的报警器通常采用触摸式、开关报警器等。这类报警器具有性能稳定、实用性强等特点，但是也具有应用范围窄等缺点。而且安全性能也不是很好。光电报警就很好的改善了这点。如今，光电报警器已经广泛应用到工农业生产、自动化仪表、医疗电子设备等领域本实验的设计借助于模拟电路和数字逻辑电路，采用模块化的设计思想，使设计变得简单、方便、灵活性强。电路简单容易实现，工作稳定，因此得到了广泛的应用。 1 东海科学技术学院本科生毕业论文 进入21世纪以来,科学技术的发展已难以用日新月异来描述。中国电子测量技术经过40多年的发展历程，为中国的经济发展、科学文化、特别是国防军事的发展做出了的巨大贡献。随着世界高科技发展的潮流，中国电子测量仪器也步入了高速发展的道路，特别是经过“九五”期间的发展，我国电子测量技术在若干重大科技领域取得了突破性进展，为我国电子测量仪器走向世界水平奠定了良好的基础。新的制造技术、新工艺、新材料催生了新的一代电子元器件,同时也促使电子测量技术和电公务员之家子测量仪器产生了新概念和新发展趋势。本文拟从现代电子测量技术发展的三个明显特点入手,进而介绍下一代自动测试系统的概念和基本技术,引入合成仪器的概念，面向21世纪的我国电子检测技术的发展总的方向和趋势是:测量数据采集和处理的数字化、自动化、实时化;测量数据管理的规格化、科学化以及标准化;测量数据传播与应用的社会化、网络化还有多样化。RS技术、GIS技术、GPS技术、数字化测绘技术以及地面先进测量仪器等将非常广泛地应用于工程的测量之中，并发挥乐其主导作用。随着电子技术的发展，数字电路应用领域的扩展，软件技术的高度发展及其在电子测量技术与仪器上的应用，新的测试理论、新的测试方法、新的测试领域以及新的仪器结构不断出现，产品数字化、智能化已成为人们追求的一种趋势，设备的功能，性价比，实用性等受到人们的关注，尤其对电子设备的精密度和稳定度最为关注。在许多方面已经冲破了传统仪器的概念，电子测量仪器的功能和作用发生了质的变化。就目前国内外的高精度数字式仪表，硬件电路设计往往比较复杂，仪器的体积比较大，不仅不便于携带，而且销售价格比较昂贵。例如，传统的半偏法，电桥平衡法等方法在测试过程中不够智能化而且体积笨重，价格昂贵，需要外围环境优越和稳定的参数，测试操作过程中需要调试很多的环境参数，对一般使用的人来说非常不方便，在21世纪，我国基于数字显示的仪表虽然已经很成熟了，但是价格和易于操作性，便捷性特别是智能方面有待发展，价格便宜和操作方法简单易懂、智能化的仪表开发和应用存在巨大的发展空间，本系统正是迎合当今社会的发展需求，制作出一种价格便宜和操作简单、具有自动转换量程功能、体积相比小、简易自动电阻测试仪，充分利用数字电路和部分模拟电路，基于单片机的控制特点，发挥集成模块的作用。 由上可知,21世纪的电子控制测量仪器随着单片机技术、PLC技术和芯片技术的发展将达到了之前从未达到的高绩效,随着计算机技术与仪器的进一步整合,仪器的易操作性,易升级性,测量能力,数据处理和分析能力,都得到了大幅度提高。在这个基础上,软件无线电技术正越来越多地被应用到各个领域,各种仿真技术将为用户的设计和验证提供了更加强大和方便的工具。 2 东海科学技术学院本科生毕业论文 第1章 绪论 1.1系统框架设计总方案 本设计总体要求是制作一台简易自动电阻测试仪。可以设定要测定的目标值和误差值，将被测的不符合要求电阻的用声光电报警，测量仪器具有自动量程转换功能，阻值测量范围0.1Ω-2MΩ。四个量程档进行测量，测量准确度为?4%;3 位数字显示，能自动显示小数点和单位,测量速率大于 5 次/秒;在测不同阻值时能具有4档(0.1Ω—10Ω;10Ω—1kΩ;1kΩ—100kΩ;100kΩ—2MΩ)量程具有自动量程转换功能;具有自动电阻筛选功能等任务。基于单片机对由恒流源组成电路对电阻自动测量可以产生模拟信号，和A/D模拟数字转换芯片的性能，我设计了以STC89C52基本系统为核心的一套检测系统，其中包括基准电阻矩阵模块、自动量程切换模块、恒流源模块、AD采样模块、数码显示模块、直流稳压电源、控制面板等部分的设计。系统的总体结构框图如图图1.1所示。 图1.1 系统总体设计框图 该设计的基本原理是通过一个给定的恒定电流源或电压源通过待测电阻来求得待测电阻的实际电压压降。实际的外部电路在原理实物中可以用一个电位器代替，改变电位器就等于是在外电路加不同阻值的测量电压，然后采集电位器上的电压压降，然后将这个电压送入STC89C52单片机的A/D转换的输入端，经单片机处理，与基准阻值作比较之后，最后经过液晶显示器直接显示电阻阻值，并通过光电报警系统得知该电阻是否符合基准范围。 当我们将单片机的程序改变时，改系统可以转换为一个简易的电阻自动测试仪，如将仪器单片机的系统标准电阻值设置为一个固定值，通过外电路加上进步电机机械臂，该系统可以自动筛选测过的电阻是否符合设定标准，达到自动筛选的目的。 内阻测试的原理如下图所示，测量内阻R的R=(E-U)/I ;原理如图1.2所示 112 3 东海科学技术学院本科生毕业论文 图1.2 设计基本原理图 1.2系统组成模块方案 1.2.1 电阻测量方案论证与选择 电阻模块分为两大部分，第一部分恒流源电路，实现将电阻的变化用电压变化成线性地表示。其本质上来说是一个同相比例运放电路，0.05mA;5mA;50mA的基准电流流过电阻，为接在反相端的基准电阻提供电压，由于电压是恒定的，且同相端的电压与反相端电压相等，因此，流过基准电阻的电流是恒定的，不随待测电阻而变化，这样就将待测电阻的阻值变化用电压的变化线性的表示出来，其中50mA的基准电流是用在测试0.1Ω—10Ω的电阻条件下，其中5mA的基准电流是用在测试10Ω—1kΩ的电阻条件下，其中0.05mA的基准电流是用在测试1kΩ—100kΩ的电阻条件下.当在测试100kΩ—2MΩ的电阻条件下时，采用对电阻两端稳压供电5V。开关部分为档位选择开关，要根据测试电阻的大小，合理地选择开关的通断。开关部分可由导通电阻小，允许通过电流较大的模拟开关来实现，也可由小继电器实现。在本电路中，我们采用了小型继电器来实现。模拟开关第二部分为信号放大部分，其功能是通过测量放大器将Rx两端的电压变成单端电压，经放大器后，输出A/D转换器所需的0-2.5V的电压。 方案一:LM334恒流源测量法 该方法是给待测电阻提供一个恒定电流，利用单片机的 AD 采集其两端的电压来确定其电阻值。此种方法简单易行，但是由于电阻变化范围是100?~10M?，电压变化范围太大，而单片机AD 输入范围有限，所以至少需要六个挡才能实现要求的指标。 方案二:直接测量法，也叫转换测量法。测量时，把电阻欧姆先转换成别的量再测量。比如把被测量电阻施加以一个已知的电压，那么再测量流过电阻的电流，根据欧姆定律，这个电流与电阻成正比。因此，我们采用测量这个电压，就可以得到电阻值。直接测量简单快速，但转换后很多因素直接参与误差贡献，比如恒流源的精度、电压表的精度都直接影响被测电阻值。 方案三:交流电桥测量法 4 东海科学技术学院本科生毕业论文 交流电桥的构造及原理均与直流惠斯通电桥相同，电源使用交流电，四臂的阻抗ZZZ1 2 3 Z，可以用电阻、电感、电容或其他组合，电桥平衡条件是 4 Z*Z=Z*Z 1234 (1-1) 此条件显示交流电桥不同于直流电桥:首先条件有两个，因此，需要调节两个参数才能使电桥平衡;其次，阻抗的多样性可以组合成各具特色的电桥，但非所有电桥都能同时满足达到平衡的条件。 方案四:电阻—电压转换测量法，采用R/U转换器将被测电阻转换成电压，经转换后得到的直流电压经A/D转换器转换为数字信号，由单片机控制输出显示被测电阻值到LCD。 1.2.2 A/D模块方案论证与选择 A/D转换的过程是模拟信号依次通过取样、保持和量化、编码几个过程后转换为数字格式。 方案一:采用单片机STC12C5A60S2内部有一个12位SAR ADC和一个27通道单端输入多 但是该芯片价格较高，不适路选择器，该ADC的最大转换速率为200ksps,理论上是适用的。 合作为简易仪器芯片批量生产。 方案二:采用专门的A/D芯片来完成电压的采集与转换，在测量速度和精度上都能满足本设计的要求，而且不会占用很大空间，也不会提高生产成本。 1.2.3 微控制器模块论证与选择 方案一:采用可编程逻辑器件CPLD CPLD可以实现各种复杂的逻辑功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、IO资源丰富、易于进行功能扩展。其采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。但本系统不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常高，且从使用及经济的角度考虑，放弃了此方案。 方案二:采用AT89C51单片机，通过取出待测电阻实际的压降，送入外部的A/D转换模块，然后再送入51单片机，经单片机处理，最后经过液晶显示器直接显示电阻阻值。但是AT系列51单片机品种单一，速度慢，RAM/ROM小，功能较少，性能还不够稳定。 方案三:采用STC89C52单片机，通过取出待测电阻实际的压降，然后送入STC89C52单片机的A/D转换的输入端，经单片机处理，最后经过液晶显示器直接显示电阻阻值。该系列单片机的内部自带有A/D转换电路，所以不需要外接A/D转换电路，而且高性能的STC系列单片机功能多，RAM/ROM大，速度高，性能稳定，比AT系列的单片机好多了。 1.2.4 显示模块论证与选择 显示模块是一种将集成电路、背光源、连接件、液晶显示器件、PCB线路板、结构件装配在一起的组件(英文名称叫“LCD Module”，简称“LCM”，中文一般将其称为“液晶显示模块”。事实上它是一种商品化的部件(根据中国有关国家标准的规定:仅有不可拆分的一体化部件才可以称为“模块”，可拆分的叫作“组件”。所以正规的叫法应称其为“液晶显示组件” 5 东海科学技术学院本科生毕业论文 方案一:使用数码管显示 数码管具备数字接口，显示清晰，价格较低，性价比非常高，方便易行能够满足数字及部分符号的显示，但是不能显示字符及绘图，故不能满足本设计的要求。 方案二:采用12232F LCD显示，LCD是液晶显示屏Liquid Crystal Display的全称，主要有TFT、UFB、STN等几种类型。在现实生活中，笔记本液晶屏常用的是TFT。TFT是指薄膜晶体管，每个液晶像素点一般都是靠集成在像素点后面的薄膜晶体管来驱动，从而可以做到亮度高、速度高、对比度高的显示屏幕信息，是目前最好的LCD显示设备之一，是现在笔记本电脑的主流显示设备。相比STN，TFT拥有还原能力和更高的对比度, 优越的色彩饱和度,太阳下依然看的很清楚。LCD液晶显示屏具有可视面积大、显示质量高、应用范围广、功率消耗小、画面效果好等优点，而且还没有电磁辐射。 1.2.5 单片机控制模块的论证与选择 方案一:采用自制单片机控制系统板。 自制控制系统板由于资源不易扩展，工作稳定度低，一般只适用于控制要求简单的场合，而对于较为复杂的控制系统，往往不能更好地满足控制要求。 方案二:选择SCB-CS1系统控制板。 SCB-CS1是早期单片机控制产品，不能进行在线调试，控制板上可用资源少，只扩展了一个常用并行口8155，8位模数转换器ADC0809，8位的数模转换器ADC0832，这些模数、数模转换器件都是早期产品，性能低，不能满足更高的控制要求，系统板上显示与键盘均由8279控制，8279虽然能处理键盘的抖动，为编程带来方便，但是显示部分为8位数码管，显示信息少，体积大。因此该控制板已较少使用。 方案三:选取STC89C52微控制器。 STC89系列单片机是MCS-51系列单片机的派生产品。它们在指令系统、硬件结构和片内资源上与标准8052单片机完全兼容，DIP40封装系列与8051为pin-to-pin兼容。STC89系列单片机高速(最高时钟频率90MHz)，低功耗，在系统/在应用可编程(ISP，IAP),不占用户资源。 由于该控制板使用方便，能够满足更高的控制要求，因此该控制板被众多单片机爱好者接受，并且使用。 单片机最小系统的原理图如图1.3所示 6 东海科学技术学院本科生毕业论文 图1.3 单片机最小系统原理图 1、振荡器 单片机正常工作的保证，如果振荡器不起振，系统将会不能工作;假如振荡器运行不规律，系统执行程序的时候将会出现时间上的误差，这在通信中会体现的很明显:电路将无法通信。它是由一个晶振和两个瓷片电容组成的，x1和x2分别接在单片机的XTAL1和XTAL2上，晶振和瓷片电容是没有正负的，要注意两个瓷片电容相连的那端一定要接地。 2、复位端 复位电路 给单片机一个复位信号(一个一定时间的低电平)使程序从头开始执行;一般有两个复位方式:上电复位，在系统一上电时利用电容两端的电压不能突变的原理给系统一个短时的低电平:手动复位，同时按钮接通低电平给系统复位，这时如果手按着一直不放，系统将一直复位，不能正常工作。这里用的电容是电解电容，是有正负的，如果接反了，它就会爆炸。 1.2.6电源模块方案 方案一:采用稳压芯片LM7805提供电源，LM7805不仅便宜而且比较稳定，单片机的电源由LM7805提供比较稳定。 方案二:采用集成多路输出电源，一个集成块能提供多个电路的电源，电压稳定。不过集成多路输出电源价格比较贵，再说互相之间有干扰。 1.2.7报警模块方案 首先，考虑到间歇性声光报警电路可以采用555振荡电路实现，首先了解555芯片的结构性能: 7 东海科学技术学院本科生毕业论文 图1.4 555芯片管脚图 图1.5 报警电路图 通过555定时器构成自激多谐振荡器产生的矩形脉冲来控制喇叭的间歇式的叫声。对于多谐振荡器可根据T=0.7*(R12+2R13)*C1来确定间歇时间，导通时间为T1=0.7*(R12+R13)*C1，充电时间T2=T- T1 由电路图可以算出导通时间为:T=0.7*(510K+2*20K)*330uF=1.235KHZ 555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。 8 东海科学技术学院本科生毕业论文 第2章 系统主要硬件电路设计 2.1 电阻测量硬件电路设计 电阻—电压转换测量法，采用R/U转换器将被测电阻转换成电压，经转换后得到的直流电压经A/D转换器转换为数字信号，由单片机控制输出显示被测电阻值到LCD。 使用液晶显示模块LCD，LCD具有显示稳定性好、内容复杂、控制驱动方便、重量轻、体积小、功耗小、在日常单片机系统中的应用十分的广泛，但是传统的LCD与单片机互联接口比较多、中文的显示程序复杂，同时售价也比较高，不适合和微小系统的使用，新型的LCD ----12232F，该模块与单片机接口简单，采用SPI总线接口，自带二级中文紫库，编程简单，特别适合在微小系统中的应用。 被测电阻R接到测量端子上，电阻网络和运算放大器构成量程转换和电阻—电压转换电路，经转换后得到的直流电压经A/D转换器转换为数字输出显示被测电阻值，电路原理如图2.1所示。 VDD R1R2R3R41001K10K10M +5VDD+5VDD+5VDD+5VDD K1K2K3K4G5V-1G5V-1G5V-1G5V-1 +5VDDC6 Q1Q2Q3Q41048050805080508050RJ1RJ2RJ3RJ4470470470470U2P24P23P22P2157ADOP07AQ26A/D3PV811423 RP2 20K 图2.1 电阻测量原理图 2.2 A/D转换模块 ADC0809 的逻辑结构 A/D转换我采用的是ADC0809，ADC0809 是 8 位逐次逼近型 A/D 转换器。它由一个锁存地址的译码器、一个三态的输出锁存器、一个 A/D 转换器和一个 8 路模拟开关组成(见图 2-2)。三态输出锁存器用于锁存 A/D 转换完的数字量，只有当 OE 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器得到转换完的数据。多路开关允许 8 路模拟量分时输入，可选通 8 路模拟的通道，共用 A/D 转换器来进行转换。 9 东海科学技术学院本科生毕业论文 图2.2 AD0809图 数字量输出及控制线:11 条 ST 为转换启动信号。当ST下跳沿时，进行 A/D 转换开始，在转换的过程中，ST 应保持低电平。当 ST 上跳沿时，所有内部寄存器清零;EOC 为转化完毕用信号。当EOC为低电平时，说明恰好在作 A/D 转换;当 EOC 变为高电平时，说明转换已经结束。 OE 为输出允许的信号。 ADC0809 应用说明 (1) ADC0809 内部带有输出锁存器，可以与 AT89S51 单片机直接相连。 (2) 送要转换的哪一通道的地址到 A，B，C 端口上。 (3) 初始化时，使 ST 和 OE 信号全为低电平。 (4) 当 EOC 变为高电平时，这时给 OE 为高电平，转换的数据就输出给单片机了。 (5) 是否转换完毕，我们根据 EOC 信号来判断。 (6) 在 ST 端给出一个至少有 100ns 宽的正脉冲信号。 图2.3 A/D模块实物图 10 东海科学技术学院本科生毕业论文 2.3液晶显示、按键模块硬件设计 本次设计采用的是12232F显示器，该显示器具有诸多优点。 2.2.1 12232F的概述 12232F是一种显示器，其主要技术参数和性能是: 1. 整个屏幕是点阵。 2. 显示的内容: 32(行)×122(列) 点。 3. 电源:VDD:+3.0?+5.5V。(电源低于4.0伏LED背光需另外供电) 4. 16K ROM(HCGROM)总共提供128个字符(16×8点阵)。 5. 2M ROM(CGROM)总共提供8192个汉字(16×16点阵)。 6. 温度(工作): 0? ? +60? ,存储温度: -10? ? +70? 7. 2MHZ频率。 12232F图片如图2.4 图2.4 12232F显示器 2.2.2 12232F模块硬件部分构成的说明 控制器接口信号说明: 1、 RS，R/W的配合选择决定控制界面的4种模式: 表2.1 控制界面的4种模式 RS R/W L L L H H L H H 2、 E信号 11 东海科学技术学院本科生毕业论文 表2.2 E信号 E状态 执行动作 结果 高——>低 I/O缓冲——>DR 配合/W进行写数据或指令 高 DR——>I/O缓冲 配合R进行读数据或指令 低/低——>高 无动作 忙标志:BF BF标志提供内部工作情况. BF=0时,模块为准备状态,随时可接受外部指令和数据.BF=1表示模块在进行内部操作,此时模块不接受外部指令和数据. 利用STATUS RD 指令,可以将BF读到DB7总线,从而检验模块之工作状态. 字型产生RAM(CGRAM) 字型产生RAM提供图象定义(造字)功能, 可以提供四组16×16点的自定义图象空间，使用者可以将内部字型没有提供的图象字型自行定义到CGRAM中，便可和CGROM中的定义一般的通过DDRAM显示在荧屏中。 显示数据RAM(DDRAM) 在模块里面显示数据RAM为此提供64×2个位元组的空间，最多可控制4行16字(64个字)的中文字型显示(本模块只用到其中的7.5*2个)， 字型产生ROM(CGROM) 字型产生ROM(CGROM)提供8192个此触发器是用于模块屏幕显示开和关的控制。DFF=0为关显示(DISPLAY OFF),DFF=1为开显示(DISPLAY ON),DDRAM 的内容就显示在屏幕上，DFF 的状态是RST信号和指令DISPLAY ON/OFF控制的。 闪烁/游标控制电路 这个模块提供闪烁控制电路及硬体游标， DDRAM中的游标或闪烁由地址计数器的值来指定其位置。 计数器地址AC 计数器地址是用来贮存DDRAM/CGRAM之一的地址,它可由设定指令暂存器来改变，只要读取或者写入DDRAM/CGRAM的值时，地址计数器的值就会自动加一个，当RS为“0”的时候而R/W为“1”时，地址计数器的值会被读取到DB6~DB0中。 2.2.3 12232F模块的外部接口 外部接口信号如下表1、2所示(并行接口): 表2.3 外部接口信号 管脚号 管脚名称 LEVER 管脚功能描述 1 VSS 0V 电源地 2 VCC 3.0+5V 电源正 3 VEE - 对比度调整 4 RS=“H”,表示DB7~DB0为显示数据 RS(CS) H/L RS=“L”,表示DB7~DB0为显示指令数据 5 R/W=“H”,E=“H”,数据被读到DB7~DB0 R/W(SID) H/L R/W=“L”,E=“H?L”, DB7~DB0的数据被写到IR或DR 6 E(CLK) H/L 使能信号 12 东海科学技术学院本科生毕业论文 7 DB0 H/L 数据线 8 DB1 H/L 数据线 9 DB2 H/L 数据线 10 DB3 H/L 数据线 11 DB4 H/L 数据线 12 DB5 H/L 数据线 13 DB6 H/L 数据线 14 DB7 H/L 数据线 15 BL+ VDD 背光源电压+4.2V,+5V 16 BL- Vss 背光源公共端 串口接口管脚信号 表2.3串口接口管脚信号 管脚号 名称 LEVER 功能 1 VSS 0V 电源地 2 VDD +5V 电源正(3.0V~5.5V) 3 - VEE 对比度调整 4 CLK H/L 串行同步时钟:上升沿时读取SID数据 5 SID H/L 串行数据输入端 6 CS H/L 模组片选端，高电平有效 7 BL+ VDD 背光源电压+4.2V,+5V 8 BL- VSS 背光源公共端 2.3电源电路模块 本系统测量需要用到2.5V和0.05mA，5mA，50mA四种电源，LM7805构成电源电路，7805 为3端正稳压电路，T0-220封装，能提供多种固定的输出电压，应用范围广。内含过流可达 1A。虽然说是固定稳压电路，但使用外接元件，可获得不同的电压和电流。 LM7805的电路图如图2.4所示 图2.4 LM7805的电路 C1和C4是输入端和输出端的滤波电容，并且如果当输出电流较大时，7805应配上散热 器。 13 东海科学技术学院本科生毕业论文 第3章 系统软件设计 3.1 主程序流程图 具体如图3.1所示 图3.1系统总流程图 14 东海科学技术学院本科生毕业论文 3.2 电阻的测量过程流程 图3.2电阻测量流程图 15 东海科学技术学院本科生毕业论文 3.3程序设计语言 单片机C语言 单片机以体积小、重量轻、灵活性强、价格低等优点，被广泛应用于智能的仪器仪表、 的机器更加的普遍。在80年代中期，电气设备、家庭使用电器等的研制和开发，其中又以8位 Intel公司将8051内核的使用权以出售形式或专利互换转给世界许多有名的大型IC 制造厂商(如:PHILPS，西门子，AMD，OKI，NEC，Atmel等)，使得8051成为具有很多厂商所支持的、发展出了成千上百个品种的大家族，Intel推出的80C251也是与8051在机器代码级兼容的，保证了51系列用户在21世纪的科技上的领先性。另外，很多商家为8051开发了大量的配套接口使用芯片，更加方便了用户的使用。因此，尽管16位机从此开始盛行，但51系列的8位机在之后的很长的一段时间内还是稳坐控制研发设备的主流机。随着硬件的发展，8051软件工具已有C编译器及实时多任务操作系统RTOS(Real2Time Operating System )，在RTOS支持下，程序设计调试实时性更强、更容易、更可靠，并且大大缩短了研发的周期。 C语言是源于编写UNIX操作系统的一种语言，也是一种结构化程序设计语言，它产生的代码十分紧凑，也可以深入到机器内部编程，同时具备了几个汇编语言共同具有的一些特点，又比汇编语言更加优秀。本身C程序并不依赖于机器的硬件系统，因此可以根据单片机的不同较快地移植过来同时基本上不作修改就。8051单片机的C 语言编译器早在1985年就开始出现了，将C语言代码编译成51 单片机的机器代码。常见的产品有American Automation，Archimedes，Avocet，Bso/Tasking, Franklin，Intermetrics，MCC，Dunfields等，它们各具特点，但用的比较多的还是Archimedes和Franklin。Franklin产生的代码紧凑，使用也方便;Archimedes 的性能完善，资料完善。51C程序结构同一般的C语言程序结构并没有本质上的一些差别，也是只有若干函数和一个主函数所组成。其库函数的说明在51C的头文件中，可以通过include预处理指令将头文件包含在自己的文件中即可调用。每个函数的调用规则及定义本质上与一般的C一样，实际上一系列函数的定义过程也就是51C程序的设计的过程，熟悉C语言程序设计的人将会很容易掌握。 3.4程序开发系统 本次程序开发使用的系统是Keil C51。Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与其他汇编语言相比，C语言在可读性、功能上、结构性、可维护性上有显著的优势，同时又易学易用。Keil平台提供了包括C编译器、连接器、宏汇编、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的一整套完整开发的方案，并通过一个集成开发环境(uVision)将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WINXP、WIN2000、WIN98、NT等操作系统。 16 东海科学技术学院本科生毕业论文 第4章 软件开发工具 4.1软件开发工具 硬件是人的身体，而软件就是人的大脑，只有一个好的大脑人才会做出正常的反应。所以软件是十分重要的，对于软件的编写调试也就十分的重要了。对于任何一个事物它所具备的各个功能的程序是不一样的，所以对于我的远程智能电器的控制的程序它是包括红外学习、定时、掉电保护、电话控制等子程序组成的。所以在编写调试程序时，我也是一个一个的功能去写去调试的，先实现最基本的再在这基础之上去增加别的功能，最后完成整个程序的设计。 STC89系列单片机是MCS-51系列单片机的派生产品。它们在指令系统、硬件结构和片内资源上与标准8052单片机完全兼容，DIP40封装系列与8051为pin-to-pin兼容。STC89系列单片机高速(最高时钟频率90MHz)，低功耗，在系统/在应用可编程(ISP，IAP),不占用户资源。 单片机我们采用STC89C52单片机，STC89C52具有 8K 在系统可编程Flash 存储器，是一种高性能、低功耗CMOS8位微控制器，在单芯片上，拥有在系统可编程Flash和灵巧的8 位CPU，使得STC89C52为很多嵌入式控制应用系统提供有效、灵活的解决方案。 具有以下基本功能: 8k字节Flash，512字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，一个6向量2级中断结构，MAX810复位电路，全双工串行口，三个16 位定时器/计数器。另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。 和AT89S52单片机的对比 如表4.1所示 表4.1单片机对比 STC89C52RC单片机 AT89S52单片机 8K字节程序存储空间 8K字节程序存储空间 512字节数据存储空间 256字节数据存储空间 内带4K字节EEPROM存储空间 没有内带EEPROM存储空间 可直接使用串口下载 不可直接使用串口下载 STC89C52 主要特性如下: 1.工作电压:5.5V,3.3V(5V 单片机)/3.8V,2.0V(3V 单片机) 2 工作频率范围:0,40MHz，相当于普通 8051 的 0,80MHz，实际工 作频率可达 48MHz 3增强型 8051 单片机，6 时钟/机器周期和 12 时钟/机器周期可以任 意选择，指令代码完全兼容传统 8051. 4 片上集成 512 字节 RAM 5 用户可以应用程序的空间为 8K 字节 6 通用 I/O 口 (32 个) 复位后为: P1/P2/P3/P4 是弱上拉/准双向口， P0 口是漏极开路输出，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻，然而在作为总线扩展用时，不虚要用加上拉 17 东海科学技术学院本科生毕业论文 电阻。 7 具有 EEPROM 功能 8 IAP(在应用可编程)/ ISP(在系统可编程)，可通过串口(RxD/P3.0,TxD/P3.1)直接下载用户程序，数秒即可完成一片，并不需专用仿真器和专用编程器。 9 具有看门狗功能 10外部中断 4 路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down 模式可 由外部中断低电平触发中断方式唤醒 11 共 3 个 16 位定时器/计数器。即定时器 T0、T1、T2 12工作温度范围:-40,+85?(工业级)/0,75?(商业级) 13 通用异步串行口(UART) ，还可用定时器软件实现多个 UART 14. PDIP 封装 STC89C52RC 单片机的工作模式 正常工作模式:典型功耗 4Ma,7mA 空闲模式:典型功耗 2mA 掉电模式:可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序，典型功耗<0.1μA。 掉电模式适用于气表、水表等电池供电系统及便携设备，可由外部中断唤醒， STC89C52RC 引脚功能说明 VCC(40 引脚):电源电压 VSS(20 引脚):接地 P0 端口(P0.0,P0.7 P0.7，39,32 引脚) :P0 口是一个漏极开路的 8 位双向 I/O 口。作为输出端口，每个引脚能驱动 8 个 TTL 负载，对端口 P0 写入 每个引脚能驱动 写入“1”时，可 以作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器时 在访问外部程序和数据存储器时，P0 口也可以提供低 8 位 地址和 8 位数据的复用总线 位数据的复用总线。此时，P0 口内部上拉电阻有效。在 Flash ROM 编 在 程时，P0 端口接收指令字节 端口接收指令字节。 P1 端口(P1.0,P1.7，1,8 引脚) :P1 口是一个内部带上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。P1 的输出缓冲器可驱动(吸收或者输出电流方式)4 个 TTL 输入。对端 口写入 1 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。P1 口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流。 此外，P1.0 和 P1.1 还可以作为定时器/计数器 2 的外部技术输入(P1.0/T2) 和定时器/计数器 2 的触发输入(P1.1/T2EX) ，具体参见下表: 在对 Flash ROM 编程和程序校验时，P1 接收低 8 位地址。 P1.0 和 P1.1 引脚复用功能 P2 端口(P2.0,P2.7，21,28 引脚) :P2 口是一个内部带上拉电阻的 8 位双 向 I/O 端口。P2 的输出缓冲器可以驱动4 个 TTL 输入。 对端口写入 1 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，这时可用作输入口。 在访问 8 位地址的外部数据存储器(如 执行“MOVX @R1”指令)时，P2 口引脚上的内容(就是专用寄存器(SFR)区 中的 P2 寄存器的内容) ，在访问过程的整个期间是不会发生改变的。在访问16 位地址的外部数据存储器和外部程序存储器(如执行“MOVX @DPTR”指令)时，P2 送出高 8 位地址。在对 Flash ROM 编程和程序校验期间， P2也接收一些控制信号和高位地址。 18 东海科学技术学院本科生毕业论文 P3 端口(P3.0,P3.7，10,17 引脚) :P3 是一个内部带上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。P3 的输出缓冲器可驱动(输出或吸收电流方式)4 个 TTL 输入。P3 做输入口使用时，由于内部具有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输入一个电流。在对 Flash ROM 编程或程序校验时，P3 还接收一些控制信号。 P3 口除作为一般 I/O 口外，还有其他一些复用功能，如下所述: ALE/ ROG (30 引脚) 地址锁存控制信号 :在 Flash 编程时，此引脚( ROG)也用作编程输入脉冲。 (ALE) 是访问外部程序存储器时， 锁存低 8 位地址的输出脉冲。 通常情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部时钟或定时器使用。但是特别强调，在每次访问外部数据存储器的时候，ALE 脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址位 8EH 的 SFR 的第 0 位置“1” ，ALE 操作将无效。这一位置“1” ，ALE 仅在执行 MOV 或MOVX 指令时有效。不然的话ALE 将会被微弱拉高。这个 ALE 使能标志位(地址位 8EH 的 SFR 的第 0 位)的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。在外部程序存储器中， AT89C51RC执行外部代码时， SEN在每个机器周期被激活两次，而访问外部数据存储器时， SEN则不被激活。XTAL2(18 引脚) :振荡器反相放大器的输入端。 XTAL1(19 引脚) :振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。A/VPP (31 引脚) 访问外部程序存储器控制信号。 : 为使能从 0000H 到 FFFFH 的外部程序存储器读取指令， A必须接 GND。注意加密方式 1 时， A将内部锁 定位 RESET。为了执行内部程序指令， A应该接 VCC。在 Flash 编程期间， A也接收 12 伏 VPP 电压。 RST(9 引脚) :复位输入。当输入连续两个机器周期以上高电平时为有效， 用来完成单片机的复位初始化操作。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能就没有效果，只有在DISRTO 默认状态的条件下，复位高电平才是有效的。当完成看门狗计时后，RST 引脚输出 96 个晶振周期的高电平。 19 东海科学技术学院本科生毕业论文 第5章 硬件制作调试过程 5.1硬件制作 5.1.1 PCB板制作 1、打印电路板。将绘制好的电路板用转印纸打印出来，注意滑的一面面向自己，一般打印两张电路板，即一张纸上打印两张电路板。在其中选择打印效果最好的制作线路板。 2、裁剪覆铜板,用感光板制作电路板全程图解 。覆铜板，也就是两面都覆有铜膜的线路板，将覆铜板裁成电路板的大小，不要过大，以节约材料。 3、预处理覆铜板。用细砂纸把覆铜板表面的氧化层打磨掉，以保证在转印电路板时，热转印纸上的碳粉能牢固的印在覆铜板上，打磨好的标准是板面光亮，没有明显污渍。 4、转印电路板。将打印好的电路板裁剪成合适大小，把印有电路板的一面贴在覆铜板上，对齐好后把覆铜板放入热转印机，放入时一定要保证转印纸没有错位。一般来说经过2-3次转印，电路板就能很牢固的转印在覆铜板上。热转印机事先就已经预热，温度设定在160-200摄氏度，由于温度很高，操作时注意安全～ 5、腐蚀线路板,回流焊机。先检查一下电路板是否转印完整，若有少数没有转印好的地方可以用黑色油性笔修补。然后就可以腐蚀了，等线路板上暴露的铜膜完全被腐蚀掉时，将线路板从腐蚀液中取出清洗干净，这样一块线路板就腐蚀好了。腐蚀液的成分为浓盐酸、浓双氧水、水，比例为1:2:3，在配制腐蚀液时，先放水，再加浓盐酸、浓双氧水，若操作时浓盐酸、浓双氧水或腐蚀液不小心溅到皮肤或衣物上要及时用清水清洗，由于要使用强腐蚀性溶液，操作时一定注意安全～ 6、线路板钻孔。线路板上是要插入电子元件的，所以就要对线路板钻孔了。依据电子元件管脚的粗细选择不同的钻针，在使用钻机钻孔时，线路板一定要按稳，钻机速度不能开的过慢。 完成的PCB如图5.1所示 图5.1 内阻测试仪PCB板 20 东海科学技术学院本科生毕业论文 图5.2 PCB版制作 5.1.2元器件焊接 根据电路原理图确定所需的电子元器件清单，将各元器件按PCB位置放好进行焊接。焊接有相应的先后循序，低的元器件先焊如(电阻，二极管，稳压管)，再焊高一点的元器件如(电容，芯片等)这样一来焊接会比较容易也会更美观。电路板焊接好以后，首先要做的是检查电路板是否存在短接，虚焊等情况，对芯片的每个角的电压进行测量。保证所有的元器件都是在正常的工作的情况下，再进行下一步的测试。 5.1.3电路的调试 一焊好的电路板不可能马上就出来现象，这就需要我们进行调试。只有把硬件调试好了，这样写起程序来才方便，所有硬件的调试十分重要。调试也要分步骤来，一步一步一个一个功能去实现，就如我的远程智能控制系统我先调试我的红外学习电路，让它实现对遥控器的学习控制，在这基础之上在进行定时、掉电保护电路的调试。 5.1.4硬件结构组装 硬件结构组装就如造房子要在适当的位置放适当的系统，一些系统互相之间是有干扰的，如果处理不好不论你怎么弄结果都是不佳的。而组装的原则是对于无线的、高频之类的尽量让他们单独为一个单元，而电源之类的要考虑散热对其他系统的影响。 21 东海科学技术学院本科生毕业论文 图5.2 原理硬件组装运行 5.2系统调试及系统功能、指标参数 5.2.1 主要测试仪器 (1)TDS1002数字示波器 (2)MFG-8250A波形发生器 (3)胜利VC9806 数字万用表 (4)TH2820型电桥 5.2.2测试方案 测试条件:检查多次，仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。 对电阻测量时，采用与实测电阻对应的方式来进行，当电阻小于1M时，接入测试孔后，采用不同的电阻几十欧姆、几百欧、几，等一系列电阻按自动换档的方式，测出电阻并显示阻值。对于大于 1M小于10M的电阻可拔到大电阻档上进行测试。当电阻超过10M或小于1欧姆的电阻，本电路不能准确测量。 5.2.3 基本功能测试 在实验调试过程中我们每个测量量程档选用若干个电阻进行测量，下表是测试的实际电阻值和测量电阻值数据，以及测量误差。 具体测量数据见下表: 表5.1 测量数据表 22 东海科学技术学院本科生毕业论文 量程档 实际电阻值 测量电阻值 误差 0.100Ω 0.098Ω -3.9% 2.043Ω 2.010Ω -1.6% 4.705Ω 4.725Ω 0.4% 0.1Ω—10Ω 6.194Ω 6.209Ω 0.4% 8.225Ω 8.242Ω 0.2% 10.000Ω 10.030Ω 0.3% 10.30Ω 9.890Ω -3.9% 390.6Ω 388.7Ω 0.5% 610.6Ω 610.6Ω 0% 10Ω—1KΩ 825.3Ω 825.0Ω -0.03% 995.0Ω 991.4Ω -0.4% 1.975KΩ 1.935 KΩ -2% 3.895KΩ 3.866 KΩ -0.7% 6.247KΩ 6.231 KΩ -0.3% 1KΩ—100KΩ 8.253KΩ 8.248 KΩ -0.06% 10.01KΩ 10.01 KΩ 0% 151.23KΩ 151.08 KΩ -0.3% 1.113MΩ 1.202 MΩ 1.7% 100KΩ—2MΩ 1.59MΩ 1.61 MΩ 0.09% 注:实际电阻值采用胜利VC9806 数字万用表测得。 5.2.4 发挥部分功能测试 自动电阻筛选功能测试，即在进行电阻筛选测量时，我们通过键盘输入要求的电阻值和 23 东海科学技术学院本科生毕业论文 筛选的误差值;测量时，仪器能在显示被测电阻阻值的同时，给出该电阻是否符合筛选要求的指示。如我们通过键盘输入2K电阻值，当给一个5.6K的被测电阻时会显示不合格，当给一个2K电阻时会显示实测电阻值及判断合格。 5.2.5 其他功能测试 1、电位器测量时如果电位器损坏(开路)表棒没接，有LED显示报警能保护被测电位器，防止损坏; 2、电位器测量时自动回零，并开始测量。 5.3 故障分析 软件部分只要我们测得的电阻值与AD值准确，以及输入时的正确，一般不会出现什么错误，如果出现了错误可以稍微调整一下就可以了。因此根据这种方案设计的自动电阻测量仪的主要故障出现在硬件部分，硬件的原理的设计、输出电压值是否符合单片机的要求以及元件本身的误差存在和制版工艺的等等都是很难修正的，所有在这过程中，必须不断改进这些硬件上的问题，才能达到最大的准确值和精确度。 5.4测试分析与结论 根据上述测试数据，对电路的检测与调试过程，可以得出以下结论: 1、通过亲自焊接电路，首先认识了基本元器件和一些常用的芯片，在焊接过程中遇到了各种问题，通过思考解决了问题，锻炼了自己独立思考问题，解决问题的能力。 2、在电路检查与测试过程中要一定要仔细，认真。在通电前，断开一条电源线，用万用表检查电源端对地是否存在短路情况。 3、通过测试数据，深刻认识到了我们在本次设计中的一些问提，但我们有信心，通过多次的试验与思考，最终我们得到了理想数据。 综上所述，本设计达到设计要求。 24 东海科学技术学院本科生毕业论文 结论 本文详细介绍了自动电阻筛选系统测试仪的系统组成，该系统主要用STC89C52单片机来控制，通过取出待测电阻上的压降，先输入ADC0809进行A/D转换，然后送入STC89C52单片机的输入端，经单片机处理，最后经过液晶显示器直接显示电阻阻值。该测试仪还具有量程自动转化功能，测量范围在0.1Ω-2MΩ。文中还介绍了电阻测试的基本方法和原理，以及相应的硬件电路图，软件编写的思路等，同时还比较了多种实现功能的方案，它们的优缺点。 本文介绍了该系统各组成模块的电路原理和设计思路，并叙述了系统发放过程中的软件以及各种调试、测试。 综合来看，自动电阻筛选测试仪的设计分为硬件和软件两部分。其中硬件部分主要是电源电路、信号采集电路、液晶驱动及显示电路。 简易自动电阻测试仪能够完成基本部分和部分发挥部分的要求，即能够完成阻值测量范围0.1Ω-2MΩ。四个量程档进行测量，测量准确度为?(4%读数，2 字);3 位数字显示，能自动显示小数点和单位,测量速率大于 5 次/秒;在测不同阻值时能具有4档(0.1Ω—10Ω;10Ω—1kΩ;1kΩ—100kΩ;100kΩ—2MΩ)量程具有自动量程转换功能;自动电阻筛选功能测试，即在进行电阻筛选测量时，我们通过键盘输入要求的电阻值和筛选的误差值;测量时，仪器能在显示被测电阻阻值的同时，给出该电阻是否符合筛选要求的指示。 综合来看，自动电阻筛选控制系统由硬件和软件两部分组成。其中硬件部分主要是STC89C52系列单片机，A/D数模转换芯片，12232F显示屏及自己制作的电路板。软件部分主要是keil51系列单片机C语言程序。 25 东海科学技术学院本科生毕业论文 [参考文献] [1] 王松武. 电子测量仪器原理及应用[M].黑龙江:哈尔滨工程大学出版社,2004. [2] 林占江. 电子测量技术[M]. 北京电子工业出版社,2007. [3] 林占江. 电子测量仪器原理与使用[M].北京:电子工业出版社,2006. [4] 谭浩强. C 语言程序设计(第三版) [M]. 北京:清华大学出版社,2005. [5] 马忠梅，籍顺心.单片机的C语言应用程序设计[M].北京:北京航空航天大学出版社，2003.11. [6] 李朝青. 单片机原理及接口技术[M]. 北京:北京航空航天大学出版社,2005. [7]张友汉.电子线路设计应用手册[M].福建:福建科技出版社,2003. [8]求是科技.单片机典型模块设计实例导航[M].北京:人民邮电出版社,2005. [9]李光飞、楼然苗(单片机课程设计实例指导[M](北京:北京航空航大学出版社，2003( [10] 曹克橙.单片机原理及应用[M]，第2版.北京:机械工业出版社，2009.01:12-23. [11]姚永平.STC89C52系列单片机器件手册.北京:电子工业出版社，2001. [12]冯海宽(高精度步进电机控制的探讨[J](工程科学，2008年1月，第1卷第1期,8,12页( 26 东海科学技术学院本科生毕业论文 [13]、徐进强(基于STC单片机的经济型步进电机控制系统[J](现代电子技术，2009年， 第14期,总第301期，197,200页( [14]、谭砥(步进电机的单片机控制系统[J](中国外资，2009年8月，总第199期,282页( [15]、楼然苗，李光飞(单片机课程设计指导[M](北京:北京航天航空大学出版社，2007(7 [16]、贲春雨、郑宇、郭蕴纹等(大尺寸直径非接触光电检测系统研究[J](仪器仪表学报， 2006年，第27期第一卷( [18]、L. H. Keel; JJ. I. Rego; S. P. Bhattacharyya; “A New Approach to Digital PID Controller Design”, IEEE TRANSACTIONS ON AUTOMATIC CONTROL, VOL. 48, NO. 4, APRIL 2003 Page(s):697 –– 692. [19]、S. Thongchai, S. Suksakulchai, D. M. Wilkes, and N. Sarkar, “Sonar Behavior-Based Fuzzy Control for a Mobile Robot”, Proc of IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics, 2000 27 东海科学技术学院本科生毕业论文 附录A 自动电阻筛选系统设计的原理图实物图 图A1自动电阻筛选系统设计原理图 图A2自动电阻筛选系统设计总图 28 东海科学技术学院本科生毕业论文 图A3自动电阻筛选系统设计主控制电路 图A4 12232F液晶显示图 29 东海科学技术学院本科生毕业论文 附录B 系统软件程序 /****************************************************************************** , 工程名称:自动电阻筛选系统主机原理部分程序 , 日期:2012-5-30 By : 谢阳 /****************************************************************************** /*-------------------------------------- Infusion Controller progarm V1.0 MCU STC12C5A16S2 XAL 12MHz Build by Gavin Hu, 2010.8.19 --------------------------------------*/ //#pragma src #include #include // #define uint unsigned int #define uchar unsigned char #define ulong unsigned long int sbit LCDCS = P1^6; uchar num; uchar code table[] = {"频率0 1 0 0 0 " }; uchar code table1[] = {"频率0 0 0 0 0"}; void delay(unsigned int dt) { register unsigned char bt,ct; for (; dt; dt --) for (ct = 2;ct;ct --) for (bt = 250; -- bt; ); } void spi_initia(void) { SPCTL = 0xDD; SPSTAT = 0xC0; } char spi(char cData) { SPSTAT = 0xC0; SPDAT= cData; while(!(SPSTAT & 0x80)); return SPDAT; 30 东海科学技术学院本科生毕业论文 } void write_com(uchar com) { LCDCS = 1; spi(0xf8); spi(com&0xf0); spi(com<<4); LCDCS=0; } void write_date(uchar date) { LCDCS = 1; spi(0xfa); spi(date&0xf0); spi(date<<4); LCDCS=0; } void init(void) { write_com(0x30); //设置功能，使用基本指令操作 write_com(0x02); //将DDRM填满20H，并且设定DDRM的地址计数器(AC) 00H write_com(0x04); //将游标移动到开头原点位置 write_com(0x0C); //显示状态开 write_com(0x01); write_com(0x80); //字符显示起始位 delay(10); } void main() { spi_initia(); init(); for(num = 0;num < 14;num ++) { write_date(table[num]); delay(20); } } 31