直流数字电流表的设计.doc

设计任务及可行性分析 总体结构 数字电流表的组成 图2.2 数字电流表的组成框图 数字直流电流表的核心是A/D转换器。按系统功能实现要求，决定控制系统采用AT89C5单片机，A/D转换采用ADC0809。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便地进行8路其他A/D转换量的测量和远程测量结果传送等扩展功能。数字电表系统设计方案框图如图所示。 图2.3 数字电流表系统设计方案框图 所需元器件清单 表3.1所需元器件材料表 器件类型 器件名 数值 数量 单片机 AT89S51 1 A/D转换器 ADC0809 1 数码管 TSEG-MP*4-CC-BLUE 1 开关 按键开关 1 电容 C1、C2 33uF C3 10uF 1 电阻 R1 1K 2 排阻 RP1 200 1 变阻器 RV1 1K 1 晶振 X1 1MHz 1 达到的技术指标 可以测量0-5V的8路输入电压值； 测量结果可在四位LED数码管上轮流显示后单路选择显示； 测量最小分辨率为0.019A； 测量误差约为+0.0AV； 数字式电流表的硬件设计 主要元器件的介绍 单片机AT89S51 AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗、高性能CMOS 8位单片机。图4.2和4.3分别为其实物图和内部总体结构图。 AT89S51的引脚 AT89S51芯片为40引脚双列直插式封装，其引脚排列如图4.2所示。 图4.2 AT89S51的引脚图 (1)VCC：电源电压； (2)GND：接地； (3)P0口：P0口是一组8位漏极开路双向I/O口，每位引脚可驱动8个TTL逻辑门路。 (4)P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口的输出缓冲器可驱动4个TTL逻辑门电路。有第二功能，如表4.1所示。 ???? 表4.1 P1口的第二功能 端口引脚 第二功能 P1.5 MOSI(用于ISP编程) P1.6 MISO(用于ISP编程) P1.7 SCK(用于ISP编程) (5)P2口：P2口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P2口的输出缓冲器可驱动4个TTL逻辑门电路。。 (6)P3口：P3口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P3口的输出缓冲器可驱动4个TTL逻辑门电路。P3口除了一般I/O线的功能外，还具有更为重要的第二功能，如表4.2所示。P3口同时为FLASH编程和编程校验接收一些控制信号 表4.2 P3口的第二功能 端口引脚 第二功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INTO（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（定时器0外部输入） P3.5 T1（定时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） (7) RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 (8) ALE//RPOG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 (9)/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的信号将不出现。 (10)/EA/VPP：当保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 ·定时器0和定时器1： AT89S51的定时器0和定时器1 的工作方式与AT89C51 相同。定时和计数功能由特殊功能寄存器TMOD的控制位C/T进行选择，这两个定时/计数器有4种操作模式，通过TMOD的M1和M0选择。其中模式0、1和2都相同，模式3不同。 ·定时器2： 定时器2 是一个16 位定时/计数器。它既可当定时器使用，也可作为外部事件计数器使用，其工作方式由特殊功能寄存器T2CON的C/T2 位选择。定时器2 有三种工作方式：捕获方式，自动重装载（向上或向下计数）方式和波特率发生器方式，工作方式由T2CON 的控制位来选择。 定时器2 由两个8 位寄存器TH2 和TL2 组成，在定时器工作方式中，每个机器周期TL2 寄存器的值加1，由于一个机器周期由12 个振荡时钟构成，因此，计数速率为振荡频率的1/12。 在计数工作方式时，当T2 引脚上外部输入信号产生由1 至0 的下降沿时，寄存器的值加1，在这种