-
江西渝州科技职业学院
毕
业
论
文
单片机电压检测系统
院
系:
电
子
科
技
学
院
专业班级:
09
电
信(
2
)班
学生姓名:
X
X
X
学
号:
1095030230
指导教师姓名:
张
常
友
指导教师职称:
技
师
二
O
一一
年
十二
月
目
录
摘
要
p>
.........................................
..................................................
................................. I
ABSTRACT
.
.......
..................................................
..................................................
.....
I
I
第一章
绪
论
..........................
..................................................
...............................
1
1.1
课题研究的背景
......
..................................................
..........................................
1
1.2
开发的意义
......................
..................................................
.................................
1
1.3
课题研究的方案
....................
..................................................
...........................
2
第二章
芯片选用说明
.........
..................................................
....................................
2
2.1
AT89S52
AT89C2051
DAC0832
ADC0832 <
/p>
.
............................
............................
2
2.1.1
相关芯片及其引脚分析
.
............................................ ................................
2
2.1.2
引脚功能说明
.
................................................ ............................................
3
第三章
系统硬
/
软
件设计
...................................
..................................................
..
1
0
3.1
硬件电路的设计
......
..................................................
........................................
1
0
3.1.1
硬件平台总体设计
.
..............................................
....................................
1
0
3.1.2
被测电压信号产生电路的设计
.
p>
.........................................
.....................
1
0
3.1.3 A/D
转换与单片机接口电路的设计
.
p>
.........................................
.............
11
3.2
软件程序设计
.....................
..................................................
............................
1
4
3.2.1
电压检测系统下位机程序:
.
...........................
........................................
1
4
3.2.2
随机电压产生程序
.
..............................
..................................................
...
1
7
第
四
章
调
试
..........................
..................................................
.........................
1
8
4.1
硬件调试
.......................
..................................................
..................................
1
8
4.2
软件的调试
.
.....................................
..................................................
..............
1
8
第五章:总结与展望
..................
..................................................
.............................
2
0
5.
1
工作总结
...........
..................................................
..............................................
2
0
5.
2
展望
.............
..................................................
..................................................
..
2
0
致
谢
p>
.........................................
..................................................
...............................
2
1
参考文献
: ......................
..................................................
............................................
2
2
附
页
p>
.........................................
..................................................
...............................
2
3
单片机电压检测系统
电子科技学院
2009
级
谢志鹏
指导教师
张常友
摘
要
<
/p>
随着信息化、数字化在各行各业的迅猛发展,武器系统中的信息化、
数字化
也将成为未来的发展趋势。武器系统中,
司乘人员在空
间狭小的操作仓里,
经常
要面对功能众多、大小不等、量程各异
的仪表盘,这些仪表盘不仅占用空间,而
且不够直观,在分秒必争的战场中,
情况紧急时,
容易造成司乘人员的误操作或
反应滞
后,给操作带来不必要的麻烦。
本文提出一种进行交流电频率、
电压测量
的方法,
以简化武器系统的操作仓,节省了空间,使司
乘人员更加直观地进行系
统供电频率、电压的监测,而不用先找位置,再进行各种仪表体
积、量程的对比
确认,最后才进行观测参数的读取,简化了过程,节省了时间。同时为了
能够融
会贯通所学电子技术和单片机知识,
设计开发了适合学生
学习的基于单片机的电
压测量的实验平台。
从实验平台硬件电路
设计和单片机软件系统设计两个主要方
面对设计进行了深入的分析。介绍了实验平台由<
/p>
220V
市电转换成被测电压信号
的过
程及电路以及信号通过
A/D
转换器
MC14433
接入单片机进行按键控制和
LED
显
示的过程,
实现了单片机测量直流电压并显示,
并且该实验平台
在学生的学习
实践中取得了良好效果。
关键词:
单片机、电压测量、
A/D
转换器、
AT89S52
、
AT89c2051
I
Single chip voltage detection system
Abstract
Along
with
the
informationization,
digitalization
in
all
walks
of
swift
and
violent
development,
weapon
system
in
informatization,
digitalization
will
become
the
development trend of the future. Weapon
system, driver and passenger in the space is
narrow operation barns, often have to
face many functions, ranging from the size, range
of
different
instrument
panel,
the
panel
not
only
take
up
space,
and
not
intuitive,
the
count
every
minute
and
second
battle,
in
case
of
emergency,
easy
to
cause
the
Department
to
take
staff
misoperation
or
reaction
lag,
to
the
operation
brought
unnecessary
trouble.
This
paper
proposes
a
alternating
current
frequency,
voltage
measurement method, to simplify the
weapon system operation storehouse, saves the
space, make drivers more intuitive
system power supply frequency, voltage monitoring,
without first looking for a location,
and then various instrument volume, range contrast
confirmation, finally observation
parameter read, simplifies the process, saves
time. At
the
same
time
in
order
to
be
able
to
learn
the
electronic
technology
and
single
chip
computer
knowledge,
design
suitable
for
the
development
of
the
students'
learning
based
on
monolithic
integrated
circuit's
voltage
measurement
experimental
platform.
From the
experimental platform of hardware circuit design
and software system design
two major
aspects of the design are analyzed. Describes the
experimental platform by
220V
city
electricity
into
the
measured
voltage
signal
process
and
circuit
and
signal
through A / D
converter MC14433 access single button control and
LED display process,
to
achieve
a
single
chip
to
measure
DC
voltage
and
display,
and
the
experimental
platform for
students' learning in practice and achieved good
results.
Key words:
SCM, voltage measurement, A
/ D converter, AT89S52, AT89c2051
II
第一章
绪
论
1.1
课题研究的背景
随着现代科技的飞速发展,
单片机已经在各个领域得到越来越广泛的应用。<
/p>
单片机由于体积小,功耗低两个基本特征,在通讯,家电,工业控制,仪器仪
表,汽车等产品中都可以看到单片机的身影。单片机技术也随着集成电路技术
的进步在近几年飞速的发展,这种发展可以分为两方面
[
1
p>
]
:一方面在硬件上单
片机内部集成了越来
越多的功能部件,
如
A/D
,
D/A
,
PWM
,
p>
WATCHDOG
,
LCD
驱动,串行口,大容量
FLASH
存储器等;另一方面
在开发手段上从汇编语言向
高级
C
语言
过度,计算机仿真调试,
IAP
,
IS
P
技术的应用使单片机开发周期大
大的缩短,为各类产品更新,
软件的升级提供了可靠的技术保障。在设计单片
机应用系统时,由于历史的原因,目前在
国内仍然以
8051
系列单片机为主。
作为电子专业的学生,非常有必要通过实际产品的设计和制作,了解现代
IT
产品的开发全流程。全面提高机,电,光,算知识的综合应用能力,掌握从
系统级,电路级,到芯片级各个层次的设计和实现手段。基于上述原因,选择
此设计课题,在此设计过程中,我们将会用到多门学科的理论知识,将对以前
所学的知识做一个全面的复习和巩固,
更重要的是培养了发现问题,
< br>分析问题,
解决问题的能力,还有动手能力,也是一次很好的实践,对以后的学习
和工作
也会有所帮助。
1.2
开发的意义
科技的进步带动了产品
的智能化,单片机的应用更是加快了发展的步伐,
它的应用范围日益广泛,已远远超出了
计算机科学的领域。小到玩具、
信用卡,
大到航天器、机器人,
从实现数据采集、过程控制、模糊控制等智能系统到人
类的日常生活,
< br>到处都离不开单片机
,
此设计正是单片机的一个典型应用
。
而此
设计可以通过实现智能电源监控,通过对电压的检测,由
单片机来控制其反应
1
情况,使其
变得智能化,使人的手解放出来,此系统还可以应用到电压检测,
能满足社会的需要。<
/p>
1.3
课题研究的方案
本选题是用单片机介
绍一种使用
AT89C2051
单片机联合
AT89S52
制作的
电压智能控制器,采用两开两关的工
作模式,即在天黑后自动开灯,过
4
小时
后关灯;在天亮前
1
小时开灯,天亮后自动关灯。天黑后开灯
的持续时间和天
亮前提前开灯的时间可通过程序进行调整。由于本系统采用单片机对电压
检测
的判断并进行计算,
因此电路能随着季节的变化自动调节每
天的开关灯的时间,
从而达到自动节约电能的目的
。
第二章
芯片选用说明
2.1
AT89S52 AT89C2051 DAC0832 ADC0832
2.1.1
相关芯片及其引脚分析
AT89S52
是一种低功耗、高性能
CMOS8
位微控制器,具有
8K
在
系统可编
程
Flash
存储器。
使用
Atmel
公司高密度非易失性存储器
技术制造,
与工业
80C51
产品指令
和引脚完全兼容。片上
Flash
允许程序存储器在系统可编程
,亦适于常
规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的
8
位
CPU
和在系统可编程
Flash
,使得
AT89S52
为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
AT89S52
具有以下标准功能:
8k
字节
Flash
,
256<
/p>
字节
RAM
,
3
2
位
I/O
口线,
看门狗定时器,
2
个数据指针,三个
16
位定时器
p>
/
计数器,一个
6
向量
2
级中断
结构,全双工串行口,片
内晶振及时钟电路。另外,
AT89S52
可降至
0Hz
静态逻
辑操作,支持
2
种软件可选择节电模式。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。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。
2
2.1.2
引脚功能说明
图
1 51
系列单片机
40
引脚图
VCC :
电源
GND:
地
P0
口:
P0
口是一个
8
位漏极开路的双向
I/O
口。作为输出口,每位能驱动
8
个
TTL
逻辑电平
。对
P0
端口写“
1
< br>”时,引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序
和数据存储器时,
< br>P0
口也被作为低
8
位地址
p>
/
数据复用。在这种模式下,
P0
具有
内部上拉电阻。在
flash
编程时,
P0
口也用来接收指令字节;在程序校验时
,输
出指令字节。程序校验时,需要外部上拉电阻。
P1
口:
P1
口是一个
具有内部上拉电阻的
8
位双向
I/O
口,
P1
输出缓冲器能
驱动
4
个
TTL
逻辑电平。对
P1
端口写“
1
”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以
作为输
入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出
p>
电流
(
IIL
)<
/p>
。
此外,
P1.0
和
P1.2
分别作定时器
/
计数器
2
的外部计数输入
(
P1.0/T2
)
和时器
/
计数器
2
的触发输入
(
P1.1/T2EX
)具体如下表所示。
在
flash
编程和校验时,<
/p>
P1
口接收低
8
位地址字节。
表
1
P1
口的第二功能
引脚号
P1.0
P1.1
P1.5
第二功能
T2
(定时器
/
计数器
T2
的外部计数输入),时钟输出
T2EX
(定时器
/
计数器
T2<
/p>
的捕捉
/
重载触发信号和方向控制)
p>
MOSI
(在系统编程用)
3
P1.6
P1.7
MISO
(在系统编程用)
SCK
(在系统编程用)
P2
口:
P2
口是一个具有内部上拉电阻的
8
位双向
I/O
口,
P2
输出缓冲器
能驱动
4
个
TTL<
/p>
逻辑
电平。对
P2
端口写“
1
”时,内部上拉电阻把
端口拉高,此时可以作为输入口
使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻
的原因,将输出电流
(
IIL
)。在访
问外部程序存储器或用
16
位地址读取外部数据存储器(例如执
行
MOVX
@DPTR
)时,
P2
口送出高八位地址。在这种应用中,
P2
口使用很强的
内部上拉发送
1
。在
使用
8
位地址(如
MOVX @RI<
/p>
)访问外部数据存储器时,
P2
口输出<
/p>
P2
锁存器的内容。在
flash
编程和校验时,
P2
口也接收高
8
位地址字
节和一些控制信号。
P3
口:
P3
口是一个具有内部上拉电阻的
8
位双向
I/O
口,
< br>p2
输出缓冲器能
驱动
4
个
TTL
逻辑电平。对
P3
端口写“
1
”时,内部上拉电
阻把端口拉高,此时可
以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部
电阻的原因,
将输出电流
(
IIL
p>
)
。
P3
口亦作为
AT89S52
特殊功能
(第二功能)
使用,
如下表
(2)
< br>所示。在
flash
编程和校验时,
P3
口也接收一些控制信号。
表
2
P3
口第二功能
引脚号
P3.0
P3.1
P3.2
P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7
第二功能
RXD
(串行输入)
TXD
(串行输出)
INT0(
外部中断
0)
INT0(
外部中断
0)
T0
(定时器
0
外部输入
)
T1
(定时器
1
外部输入)
WR(
外部数据存储器写选通
)
RD(
外部数据存储器写选通
)
RST:
复位输入。晶振工作时,
R
ST
脚持续
2
个机器周期高电平将使单
片机复
位。
看门狗计时完成后,
RST
脚输出
96
个晶振周期的高电平。<
/p>
特殊寄存器
AUXR(
地
址
8EH)
上的
DISRTO
4
<
/p>
位可以使此功能无效。
DISRTO
默认
状态下,复位高电平有效。
ALE/PROG
:
地址锁存控制信号
(
ALE
)
是访问外部程序存储器时,
锁存低<
/p>
8
位
地址的输出脉冲。在
flash
编程时,此引脚(
PROG
)也用作编程输入脉冲。在一
般情况下,
ALE <
/p>
以晶振六分之一的固定频率输出脉冲,可用来作为外部定时器
或时
钟使用。然而,特别强调,在每次访问外部数据存储器时,
ALE
脉冲将会跳
过。如果需要,通过将地址为
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
MOVX
p>
或
MOVC
指令时有效。否则,
ALE
将被
微弱拉高。
这个
ALE
使能标志位
(地址为
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。
PSEN:
外部程序存储器选通信号(
PSEN
)是外部程序
存储器选通信号。当
AT89S52
从外部程序存储器执行外部
代码时,
PSEN
在每个机器周期被激活两次,
而在访问外部数据存储器时,
PSEN
将不被激活。<
/p>
EA/VPP:
访问外部程序存储器控
制信号。
为使能从
0000H
到
p>
FFFFH
的外部程序
存储器读取指令,<
/p>
EA
必须接
GND
。
为了执行内部程序指令,
EA
应该
接
VCC
。
在
flash
编程期间,
EA
也接收
p>
12
伏
VPP
电压
。
XTAL1:
振荡器反相放大器和
内部时钟发生电路的输入端。
XTAL2:
< br>振荡器反相放大器的输出端
特殊功能寄存器
:
特殊功能寄存器
(SFR)
的地址空间映象所示。
并不是所有的
地址都被定义了。
p>
片上没有定义的地址是不能用的。读这些地址,
< br>一般将得到一个随机数据;
写入
的数据将会无效。用户不
应该给这些未定义的地址写入数据“
1
”。由于这些寄
存器在将来可能被赋予新的功能,复位后,这些位都为“
0
”。
定时器
2
寄存器:
寄存器
T2CON
和
T2MOD
包含定时器
2
的控制位和状态位(如
表
2
< br>和表
3
所示),寄存器对
RCA
P2H
和
RCAP2L
是定时器
2
的捕捉
/
自动重载
寄存器。
中断寄存器:
各中断允许位
在
IE
寄存器中,
六个中断源的两个优
先级也可在
IE
中设置。
T2CON
:定时器
/
计
数器
2
控制寄存器
T2CON
地址为
0C8H
复位值:
0000 0000B
5
位可寻址
:
表
3
中断寄存器
TF
2
7
AT8
9C2051:
先介绍本系统中的核心器件
AT89C2051
。
它是一带有
2K
字节闪
速可编程可擦除只读存储器的低压、
高性能
8
位
CMOS
微型计算
机。
它采用
ATMEL
的高密非易失存
储技术制造并和工业标准
MCS-51
指令集和引脚结构兼容。
ATMEL AT89C2051
是一强劲的微型计算机,它对
许多嵌入式控制应用提供一高
度灵活和成本低的解决办法。
AT89C2051
提供以下标准功
能
:
2K
字节闪速存储器,
128
字节
RAM
,
p>
15
根
I/O
引线
,两个
16
位定时器
/
计数器,六个中断源,一个全双工串行口,一精
密模拟比较器以及片内振荡器和
时钟电路。此外,
AT89C2051
是用可降到
0
频
率的静态逻辑操作设计的并支持两种可选的软件
节电工作方式。空闲方式停止
CPU
工作但允许
RAM
,定时器
/
计数器,串
行口和中断系统继续工作。掉电方式
保存
RAM
内容但振荡器停止工作并禁止所有其它部件的工作直到下一个硬件复
位。
AT89C2051
共有
< br>20
条引脚,详见下图
2
:
p>
EXF
2
6
RLCL
K
5
TCL
K
4
EXEN
2
3
TR2
C
/
T
2
<
/p>
CP
/
RL
2<
/p>
2
1
0
图
2
AT89C2051
引脚图
6
各引脚功能如下:
RST(Pin1
)
:
复位输入。
RST
一旦变成高电平所有的
I/O
引脚就复位到
“1”
。
当振荡器正在运行时,
< br>持续给出
RST
引脚两个机器周期的高电平便可完成复位
。
OSC2
(
Pin4
)
:
作为振荡器反相放大器
的输出。
OSC1
(
Pin5
)
:
作为振荡器反相
放大器的输入和内部时钟发生器的输入。
GND
(
Pin10
)
:
地。
VCC
(
Pin20
)
:
电源
电压。
P1
口(
Pin12
~
Pin19
)
:
P1
口是一
8
p>
位双向
I/O
口。口引脚
< br>P1.2
~
P1.7
提
供内部上拉电阻。
P1.0
和
P1.1
还分别作为片内精密模拟比较器的同相输入
(
AIN0
)
和反相输入
(
AIN1
)
。
P3
口:
是带有内部上拉
电阻的双向
I/O
口。
它还用于实现<
/p>
AT89C2051
的其
它特殊功能。<
/p>
P3.0
为串行输入端口
P3.1
为串行输出端口
P3.2
为外中断
0
P3.3
为外中断
1
P3.4
为定时器
< br>0
外部输入
P3.5
为定时器
1
外部输入
DAC0832
内部结构资料
:
芯片内有两级输入寄存器,
使
DAC0832
具备双缓冲、
单缓冲和直通三种输入
方式,
以便适于各种电路的需要
(
如要
求多路
D/A
异步输
入、同步转换
p>
等
)
。
D/A
转换结果采用电流形式输出。要是需要
相应的模拟信号,可通过一个
高输入阻抗的线性运算放大器实现这个供功能。运放的反馈
电阻可通过
RFB
端
引用片内固有电阻
,还可以外接。
该片逻辑输入满足
T
TL
电压电平范围,
可直接与
TTL<
/p>
电路或微机电路相接,
下面是芯片电路原理图
图:点击可放大。或下载放大。
7
图
3
DAC0832
引脚图和内部结构电路图
DAC0832
引脚功能说明:
p>
DI0~DI7
:
数据输入线,
TLL
电平。
ILE<
/p>
:
数据锁存允许控制信号输入线,高电平有效。
< br>
CS
:
片选信号输入线,低电
平有效。
WR1
:
< br>为输入寄存器的写选通信号。
XFER
:
数据传送控制信号输入线,低电平有效。
WR2
:
为
DAC
p>
寄存器写选通输入线。
Iout1:
p>
电流输出线。当输入全为
1
时
Iout1
最大。
Iout2:
电流输出线。其值与<
/p>
Iout1
之和为一常数。
Rfb:
反馈信号输入线
,
芯片内部有反馈电阻
.
Vcc:
电源输入线
(+5v~+15v)
Vref:
基准电压输入线
(-10v~+10v)
AGND:
模拟地
,
摸拟信号和基准电源的参考地
.
DGND:
数字地
,
两种地线在基准电源处共地比较好
.
8
ADC0832
引脚功能:
图
4 ADC0832
引脚功能图
ADC0832
是美国国家半导体公司生产的一种
8
位分辨率、
双通道
A/D
转换芯片。
由于它体积小
,兼容性强,性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎,其目前
已经有很高的普及率。<
/p>
学习并使用
ADC0832
可是使我们了
解
A/D
转换器的原理,
有助于我们单
片机技术水平的提高。
ADC0832
具有以下特点:
● 8
位分辨率;
●
双通道
A/D
转换;
● 输入输出电平与
TTL/CMOS
相兼容;
● 5V
电源供电时输入
电压在
0~5V
之间;
● 工作频率为
250KHZ
,转换时
间为
32
μ
S
;
●
一般功耗仅为
15mW
;
● 8P、
14P
—
< br>DIP
(双列直插)
、
PICC
多种封装;
●
商用级芯片温宽为
0°C to
+70°C?,工业级芯片温宽为
40℃ to +85℃
9
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