基于单片机的微电压传感器信号测量仪设计..docVIP

PAGE \* MERGEFORMAT - 0 - 基于单片机的微电压传感器信号测量仪设计 1、设计目的 设计并制作一个测量放大器，用单片机对采集的电压信号进行测量，并在LCD液晶显示，并用Proteus进行仿真实现。在此基础上，认真学习单片机及相关芯片知识，理解设计原理及程序流程，在一定的放大倍数下会计算相关元件参数，实现基于单片机的微电压传感器信号测量仪的硬件设计及软件编程。 2、基于单片机的微电压传感器信号测量仪设计 VA VA R3R1单片机LCD R3 R1 单片机 LCD 液晶 显示 A/D 转换 外围电压采集 直流 电压 放大器 R2 R2 R4 R4 VB VB 图1 系统框图 如图1所示，设计并制作一个测量放大器，用单片机对采集的电压信号进行测量，并在LCD液晶显示。本次设计主要以51单片机为核心器件，通过集成运放将mv级的电压放大1 ~200倍，单片机采集此电压信号，并通过软件编程在液晶显示屏上显示，由此实现微电压传感器信号测量仪的设计。本次设计Protel原理图如图2所示。 图2 原理图 2.2主要芯片介绍 本次设计主要设计80C51系列单片机、AD620、PCF8591、LCD1602。 2.2.1 80C51系列单片机 80C51单片机系列源于MCS-51系列。把所有厂家以8051为基核推出的各种型号80C51兼容型单片机统称为80C51系列。8051是MCS-51系列中最基础的单片机型号，其供应状态有8051(MaskROM)、8751(EPROM)、8031(ROMless)。 ⒈引脚功能 80C51单片机采用40引脚双列直插封装(DIP)形式(采用CHMO工艺制造)，也有用44引脚的方型封装结构(QFP)，其中4条(标有NC)的引脚是不连线的，其引脚图如图3所示。 图3 80C51单片机引脚图 各引脚名称及功能： ⑴电源引脚：Vcc和Vss Vcc(40脚)：接+5V电源；Vss(20脚)：接地。 ⑵时钟电路引脚：XTAL1和XTAL2 XTAL1(19脚)：片内反相放大器的输入端。接外部石英晶体和微调电容的一端。若使用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚必须接地；对于CHMOS单片机，该引脚作为驱动端。 XTAL2(18脚)：片内反相放大器的输出端。接外部石英晶体和微调电容的另一端。振荡电路的频率是晶体振荡频率。若使用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚输入外部时钟脉冲；对于CHMOS单片机，此引脚应悬浮。 ⑶控制信号引脚： ALE/PROG、EA/Vpp、PSEN和RST/Vpd ①ALE：(30脚)：地址锁存允许信号端/EPROM编程输入端。 ②PSEN(29脚)：程序存储允许输出端。片外程序存储器的读选通信号，低电平有效。 ③EA/Vpp(31脚)：内部/外部ROM地址选择信号/固化编程电压输入端。 EA：为高电平，CPU访问ROM有两种情况，当PC中的值小于0FFFH时，执行片内ROM指令；当PC中的值超过0FFFH时，将自动转向执行片外ROM指令。为低电平时，CPU只执行片外ROM指令。对80C31BH单片机，必须接低电平。 Vpp：用于87C51BH编程时输入编程电压。 ④RST/Vpd(9脚)：复位信号输入端/备用电源正端输入。 RST：高电平有效，其复位信号都是靠外部电路实现。在此输入端保持两个机器周期的高电平后，就可以完成复位操作。 ⑷I/O(输入/输出)引脚：P0、P1、P2、P3 说明：P0～P3是4个寄存器，也称为4个端口，是80C51单片机与外界联系的4个8位双向并行I/O口。　　P0口（P0.0～P0.7）(32～39脚)：一个8位的准双向I/O口。在访问片外存储器时，它分时作为8位地址线和8位双向数据线；不作总线使用时，可作普通I/O口；其每位的负载能力为8个LSTTL。 P1口(P1.0～P1.7)(1～8脚)：一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O口。P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。 P2口(P2.0～P2.7)(21～28脚)：一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O口。在访问片外存储器时，它作为高8位地址线；不作总线使用时，也可做普通I/O口 。其每位的负载能力为4个LSTTL。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时，P2口送出高8位地址数据。在访问8 位地址的外部数据存储器（如执行MOVX@RI 指令）时，P2 口线上的内容（也即特殊功能寄存器（SFR）区中R2寄存器的内容），在整个访问期间不改变。 P3口(P3.0～