基于单片机的电阻测量设计修改--精.docVIP

1．设计目的及其意义 本设计基于单片机和AD转换器实现电阻的测量。采用ADC0809，实现由模拟电压转换到数字信号，通过单片机系统处理后，由LCD显示被测量电阻的阻值。测量范围为1Ω～Ω，精度大于98%。 2．方案设计 2.1 总体设计思路 本设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为电压测量（数据采集）、模数转换、阻值显示等子模块。电路结构可划分为：电压测量，电压转换电阻，阻值显示及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、显示等功能。 从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：电压测量电路，电压转换电路，阻值显示电路、单片机及相关的控制软件组成；它们之间的构成框图如图1总体设计框图所示： 图1 总体设计框图 处理器采用51系列单片机AT89C51。整个系统是在系统软件控制下工作的。当测量一个电阻时，经过电压采集，电压转换为电阻，电阻显示三个部分可以在LCD上显示该被测电阻的阻值。当被测电阻为100Ω范围以内时，通过开关选择测量量程，再次测量该电阻，以减小误差。 2.2 具体电路模块设计 2.2.1 电压测量的设计 如图2所示为被测电阻电压测量。电压经过已知电阻R1和被测电阻Rx接到地。通过OUT输出被测电阻Rx上的电压。送到ADC0809的IN0口。 图2 被测电阻电压测量图 2.2.2 模数ADC转换的设计 由电压测量得到的电压经过ADC模数转换可得到8位的电压值，经过欧姆定律（即电压之比等于电阻之比）可得到被测电阻的阻值的大小。公式如下 本设计用到的R1的阻值为600Ω和300Ω。 由被测电阻得到的电压值经ADC0809的26脚IN0输入，经过内部的AD转换，在OUT1～7输出数字电压量，经过上述公式的转变，在P2口上的显示的数字量为被测电阻的阻值数字量。如图3所示为被测电阻电压量转换为阻值量。 图3 被测电阻电压量转换为阻值量图 2.2.3 液晶显示电路的设计 经过ADC0809模数转换得到的电阻值数字量，在MCU的P2口输入，MCU系统处理后在P0口由LCD1602显示出来该被测电阻的阻值。如图4所示为被测电阻阻值显示。 图4 被测电阻阻值显示图 2.2.4 时钟电路的设计 XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。 因为一个机器周期含有6个状态周期，而每个状态周期为2个振荡周期，所以一个机器周期共有12个振荡周期，如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为12MHZ，一个振荡周期为1/12，故而一个机器周期为1。如图所示为时钟电路。 图 时钟电路 2.2.5 复位电路的设计 复位方法一般有上电自动复位和外部按键手动复位，单片机在时钟电路工作以后, 在RESET端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作[6]。例如使用晶振频率为12MHz时，则复位信号持续时间应不小于2us。本设计采用的是外部手动按键复位电路。如图6所示为复位电路。 图 复位电路 2.2.6 电源电路的设计 本设计使用USB接口给电路提供+5V电压。电路中所有的高电平全部接在VCC端，地接在USB接口的4号脚上。通电时红灯LED-R亮。如图7所示为电源电路。 图7 电源电路图 2.2.7 下载电路的设计 本设计使用串口RS232以及烧录芯片MAX232组成的下载电路。MAX232的11和12号脚（R1OUT、T1INMCU的10和11号脚（RXD、TXD）连接，即可向MCU烧录程序。图8所示为下载电路。 图8 下载电路图 2.3 系统硬件电路的选择及说明 硬件电路的设计见附图示，从以上的分析可知本设计中要用到如下器件：STC89C52RC、ADC0809转换器、LCD1602、按键等一些单片机外围应用电路，以及单片机的手工复位，单片机电源电路等。其中R3，R6电阻为已知电阻，R4，R5为不同测量精度下的未知电阻，开始工作时可在LCD上观察到被测电阻的阻值。电路设有2个按键，S1键作为阻值测量精度的选择键，S2键作为电路复位键。 2.4 软件的程序实现 2.4.1主程序工作流程图 按上述工作原理和硬件结构分析可知系统主程序流程图如下图9所示。 图9 主程序工作流程图 3．软件仿真 本设计通过利用Proteus仿真，将所编写的程序用Keil软件编