智能化仪器课程设计报告.docx
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1、智能化仪器课程设计报告 智能化仪器课程设计总结报告 测控071 0730221124 方晶晶 1课程设计的目的和任务 本次课程设计是以AT89C51单片机为核心,设计一个具有实时时钟功能和直流电压测量功能的智能化测量仪器。要求具有实时时钟显示和校时功能,电压测量显示功能等。可作为通用的二次仪表使用,根据电压与被测物理量的关系显示被测物理量,应用于多种测量场合。通过课程设计进一步熟悉并掌握单片机的编程,对智能化仪器的设计思路和步骤等有一定的了解。并为将来的毕业设计打下扎实的基础。 硬件部分主要包括DS12887实时时钟电路、AD转换器ICL7135、8只共阴LED数码管及相应的显示控制和驱动电路
2、、键盘电路等。要求掌握电路的原理和各部分功能的实现过程,重点是与单片机的连接上。 软件部分要求编写相关汇编程序,实现对ICL7135的控制和读数,经运算后得到测量电压值;编程并控制DS12887芯片,获得日期和时间值;利用按键可实现日期和时间初值的设置,以及时间、日期和测量值的显示切换功能;根据输入电压与被测物理量的关系显示被测物理量。并完成软硬件的联机调试。 图1 系统设计结构图 2系统设计的基本原理结构 整个系统以A T89C51单片机为核心,实现一个能显示和设置时间日期值,测量电压值的小型系统。整个系统的设计结构如图1所示。 3硬件电路设计及组成 该系统的硬件电路主要包含了89C51单片
3、机、ICL7135四位半A/D转换器、DS12887实时时钟芯片、8个共阴LED数码管显示器和按键等。其硬件组成框图如图2。 图2 硬件组成框图 在目前的大多数智能仪器设计中,往往需要记录测量的日期和时间信息,以及自动完成设定时间的自动测量和控制等,这就要求在仪器中带有实时时钟。由于利用单片机直接编程实现实时时钟,编程复杂而且还要考虑后备电源供电等问题,因此,选用自带后备电池的实时时钟芯片,应用它,可以自动实现时间和日期的处理,单片机只要利用DS12887的秒更新,每秒读一次时钟数据即可。 为了实现电压测量功能,选用了A/D转换器ICL7135,该芯片集成了一个四位半的双斜积分式A/D转换器,
4、精度高、抗干扰能力强,能满足一般测量的精度要求。器件在双极性输入的情况下,测量速度可达3次/S以上,在单极性输入的情况下,测量速度可达25次/S左右,适用于一般的直流信号和慢速变化信号的测量。根据ICL7135的积分特性及其与BUSY信号之间的时序关系,利用89C51单片机的计数器,通过对BUSY信号高电平期间的时钟脉冲进行计数的方法实现电压测量,以简化电路连接。时序关系图如图3。 积分器输出 自动校零10001计数值 信号积分 10000计数值 反向积分 最大计数值20001 BUSY信号 图 3 ICL7135积分输出与BUSY信号的关系图 设计中应用了8个LED共阴数码管作为输出结果的显
5、示,利用2个扩展I/O口、控制段码和位码输出,实现动态扫描显示。设置了4个按键,用于时间显示、日期显示和测量值显示的切换,时间和日期的设置等。 4软件设计 41 软件的总体设计思路方法和流程图 图4 程序的总体流程图 该仪器的主要功能是实现电压测量和时间日期的显示。结合硬件电路设计,软件实现的主要任务是:控制A/D转换器ICL7135并读取转换结果, 经运算处理后,显示电压值,设置和读取实时时钟芯片DS12887中的时间和日期信息并输出显示等。 系统软件主要由1个主程序和3个中断服务子程序及若干辅助功能子程序组成。程序的总体流程图如图4。 主程序完成对DS12887芯片的初始设置,定时器T0、
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