王创--单片机测电压测控网络与通信技术解读.doc

测控网络与通讯技术综合设计 学院 自动化与电气工程学院 姓名 王创 班级 控制科学与工程 学号 2016年1月 整理学习来自网络 仅供参考  目录 1.设计内容 1 2.硬件电路设计 1 2.1单片机最小系统 1 2.2 AD转换电路设计 2 2.3 8255电路设计 3 2.4显示电路设计 4 2.5周期测量电路设计 4 3. Proteus软件仿真 5 4. 总结 7 附录 8 1.设计内容 设计一个计算机应用系统，要求有数字量输入输出通道，模拟量输入输出通道，同时实现输入脉冲的周期测量，并将测量结果用液晶显示器进行显示。 2.硬件电路设计 图1 系统原理框图 本次设计是基于AT89C51单片机的测量与显示。把外部输入信号转换成电信号，再经过运算放大器进行信号放大，送至A/D转换器，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。而在显示的过程中通过键盘，向计算机系统输入各种数据和命令，让单片机系统处于预定的功能状态，显示需要的值。 2.1单片机最小系统 AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器，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8051指令系统及引脚。在单片机上同时采用74LS38译码器产生片选信号。AT89C51的PO和P1口口作为普通I/O端口使用，作为与外部传送数据的8位数据总线，外接上了上拉电阻。 AT89C51主要特性： 与MCS-51 兼容； 4K字节可编程闪烁存储器； 寿命：1000写/擦循环； （4）数据保留时间：10年； （5）全静态工作：0Hz-24Hz； （6）三级程序存储器锁定； （7）128*8位内部RAM； （8）32可编程I/O线； （9）两个16位定时器/计数器； （10）5个中断源； 可编程串行通道； 低功耗的闲置和掉电模式； （13）片内振荡器和时钟电路。 图2 单片机系统 2.2 AD转换电路设计 模拟量输入通道的任务是将模拟量转换成数字量。能够完成这一任务的器件称之为模数转换器，简称A/D转换器。本设计A/D转换采用AD1674，它为12位逐次逼近型ADC，内部具有可控三台输出缓冲器，12位数据可在一个读周期中输出，也可在两个周期中依次输出。本设计中AD采用的是完全控制模式。模拟信号都必须经过A/D转化后才能被单片机所接受，干扰信号作用于模拟信号之后，使A/D转换结果偏离真实值。如果仅采样一次，则很难确定所采样的结果是可信的真实值，为此常采用多次采样，得到一个A/D转换的数据系列，通过某种处理方法后，才能得到一个可信度较高的接近真实的值。这种从数据系列中提取逼近真实数据值的软件算法，通常称为数字滤波算法及其程序设计。 图3 压力测量及AD转换电路 2.3 8255电路设计 8255A是Intel公司生产的可编程输入输出接口芯片，它具有3个8位的并行I/O口，具有三种工作方式，可通过程序改变其功能，因而使用灵活方便，通用性强，可作为单片机与多种外围设备连接时的中间接口电路。8255A接口芯片在计算机应用系统中，广泛用于连接外部设备，如打印机、键盘、显示器以及作为控制信息的输入输出口。8255为可编程并行IO接口芯片，有3个8位并行IO口，是单片机和键盘的中间接口电路。 图4 8255接口电路 2.4 显示电路设计 显示电路采用液晶显示，采用LMO16L，该芯片采用标准的14脚（无背光）货16脚（带背光）接口。D0-D7为8位双向数据线，R/W为读写信号线，高电平时为读操作，低电平时为写操作。当RS和RW共同为低电平时，可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平时，RW为高电平时，可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。E端为使能端，当E端由高电平跳变为低电平时，液晶模块执行命令。3号拐脚为液晶显示器对比度调整端，接正电源对比度最弱，接地时对比度最高。 图5 显示电路 2.5 周期测量电路设计 周期测量电路脉冲发生器产生方波信号，通过同步计数器，然后经数据选择器到单片机中，进行周期测量。 图6 周期测量电路 3. Proteus软件仿真 Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具