基于51单片机的电阻测量

1、山东科技大学电工电子实验教学中心 创新性实验研究报告 2016 学年 第 1 学期山东科技大学电工电子实验教学中心创新性实验研究报告实验项目名称 基于51单片机的电阻测量 组长姓名 李昌林 学号 1301100611 联系电话成员姓名 学号 成员姓名 学号 专 业 班级 指导教师及职称 年 月 日一、实验摘要本实验是设计一个51基于单片机的电阻测量表，利用LCD来显示测量值第一行显示measures第二行显示测的的值，如R=00.0K。在电路中设定两个按键一个是换电阻的按键，其余为测电阻时的按键，当按下测电阻键时，显示相应的电阻值，在proteus软件上仿真。二、实验

2、目的 利用keil以及proteus软件做模拟器件仿真。三、实验场地及仪器、设备和材料：试验场地：电力电子实验室实验仪器及材料：WindowsXP 系统并且带有keil以及proteus软件。 四、实验内容1、 实验原理1. 实验硬件设备：如材料清单1，ADC0804在使用时，外围电压的连接比较简单，只需要对参考电压和时钟输入端进行设计即可。通常情况下，时钟的输入可以选用RC谐振电路，ADC0804可以进行A/D转换的时钟频率为1001460KHZ，典型值为640KHZ，这里选用R=10K欧姆.C=150PF的谐振电路，利用公式1/(1.1RC)计算后，此时的时钟频率约为606KHZ，与典型值

3、十分接近。2. 模拟电压的计算：这里选用的是8位A/D转换器，数值的变化范围是0255(00H-FFH)，模拟电压的输入范围是0-5V，每个数码的变化，对应的电压值的变化为0.0196V，所以要计算模拟电压值，就可以利用下面的公式进行计算：V=D*0.0196式中，V为计算出的模拟电压值，D为A/D转换器转换后的数字量。3. 克服浮点运算方法：从上式不难看出，在计算过程，需要乘以一个0.0196，这是一个小数，在计算机中称为浮点数。而对于8位单片机来说，不具有浮点运算能力，如果一定要计算浮点数，将占用单片机中大量的内存单元和CPU时间。这里采用一种简单的方法：就是将从A/D读取进来的数字量直接

4、乘以196，即进行整数运算，运算结果是真正值的1000倍，这个整数运算的速度是非常快的，不会占用过多的CPU时间。由于是两个8位的二进制数相乘，得到的结果不会超过16位二进制数。4. 电压值的显示：最常用到的二进制转换成BCD码的方法是用除法。先用得到的16位二进制数除以10000，得到的商就是模拟电压值的整数部分（模拟电压的输入为0-5V，所以整数部分只有1位），得到的余数是模拟电压值的小数部分；接下来用余数除以1000，商是十分位，余数作为被除数再除以100，商为百分位，余数再除以10，商为千分位。这样就将16位的二进制数转换成了4位BCD码。 6. 再将电压值转化为电阻值，并显示2、实验

5、内容2.1按键电路设计 按键是实现人机对话的比较直观的接口，可以通过按键实现人们想让单片机做的不同的工作。键盘是一组按键的集合，键是一种常开型开关，平时按键的两个触点处于断开状态，按下键是它们闭合。键盘分编码键盘和非编码键盘，案件的识别由专用的硬件译码实现，并能产生键编号或键值的称为编码键盘，而缺少这种键盘编码电路要靠自编软件识别的称为非编码键盘。在单片机组成的电路系统及智能化仪器中，用的更多的是非编码键盘。就是一种比较典型的按键电路，在按键没有按下的时候，输出的是高电平，当按键按下去的时候，输出的低电平 2.2LCD显示器 1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符

6、号等的点阵型液晶模块它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔每行之间也有间隔起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以他不能显示图形 （用自定义CGRAM，显示效果也不好）1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。 目前市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。+5V电压，对比度可调 内含复位电路提供各种控制命令,如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能有

7、80字节显示数据存储器DDRAM内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM 8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM电压，对比度可调 内含复位电路提供各种控制命令,如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能 有80字节显示数据存储器DDRAM内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM 8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM2.3 ADC0804转换 ADC0804是一个8位CMOS型逐次比较式A/D转换器，具有三态锁存输出功能，最短转换时间为100us。CS:片选信号，低电平有效；RD：外部读取转换结果的控制信号，当RD为高电平时， DB0-DB7为

8、高阻态；当RD为低电平时，数据才会通过DB0-DB7输出；WR:A/D转换器启动控制信号，当WR由高电平变为低电平时，转换器被清零，当WR由低电平变为高电平时，A/D转换正式开始；CLK IN和CLK R:时钟输入端，在ADC0804片内有时钟发生器，采用内部时钟时，在CLK IN，CLK R 和地线之间连接RC电路即可，ADC0804的工作频率约为100-1460khz,若使RC电路作为时钟，其振荡频率为1/（1.1RC）；INTR：中断请求输出信号，当A/D转换结束时，INTR引脚输出低电平，只有当数据被取走后（单片机发出读数据指令），此引脚才会变为高电平；VIN+和VIN-：差动模拟电压

9、输入端，若输入为单端正电压，VIN-应接地，若差动输入，则输入信号直接加入VIN+和VIN-；AGND.DGND:模拟信号地与数字信号地，若系统对抗干扰要求严格，则这两条地线分接地；VREF/2：参考电压值的一半，若在ADC0804组成的电路中需要的参考电压为5V，则此引脚可以悬空。若电路中需要使用的参考电压小于5V，即参考电压值的一半小于2.5V，这时可将此引脚连接到需要的参考电压值（如4V）的1/2电压值上（如 2V），在ADC0804芯片内部会自动判断参考电压的选择，当VREF/2引脚的电压值低于2.5V时，芯片会自动选择由VREF/2引脚电压放大2倍以后的电压值作为参考电压。DB0-D

10、B7：8位数字输出端。2.4显示模块 用LCD显示屏的显示功效来设计。采用LCD1602来显示，1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔每行之间也有间隔起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以他不能显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好)n1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。目前市面上字符液晶绝大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD4478

11、0写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。+5V电压，对比度可调 内含复位电路 提供各种控制命令,如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能有80字节显示数据存储器DDRAM内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM 8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM电压，对比度可调内含复位电路提供各种控制命令,如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能有80字节显示数据存储器DDRAM 内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM 8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM2.5产生脉冲模块 NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型

12、号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。NE555的作用范围很广，但一般多应用于单稳态多谐振荡器（Monostable Mutlivibrator）及无稳态多谐振荡器（Astable Multivibrator）。2.6 转换模块 ADC0804是属于连续渐进式（Successive Approximation Method），即AD转换器，这类型的A/D转换器除了转换速度快（几十至几百us）、分辨率高外，还

13、有价钱便宜的优点，普遍被应用于微电脑的接口设计上。以输出8位的ADC0804动作来说明“连续渐进式A/D转换器”的转换原理，动作步骤如下表示（原则上先从左侧最高位寻找起）。 第一次寻找结果：10000000 （若假设值输入值，则寻找位=假设位=1)第二次寻找结果：11000000（若假设值输入值，则寻找位=假设位=1)第三次寻找结果：11000000 （若假设值>输入值，则寻找位=该假设位=0）第四次寻找结果：11010000 （若假设值输入值，则寻找位=假设位=1)第五次寻找结果：11010000 （若假设值>输入值，则寻找位=该假设位=0)第六次寻找结果：11010100 （若

14、假设值输入值，则寻找位=假设位=1）第七次寻找结果：11010110 （若假设值输入值，则寻找位=假设位=1）第八次寻找结果：11010110 （若假设值>输入值，则寻找位=该假设位=0)这样使用二分法的寻找方式，8位的A/D转换器只要8次寻找，12位的A/D转换器只要12次寻找，就能完成转换的动作，其中的输入值代表图1的模拟输入电压Vin 。各管脚的作用：D0-D7：八位数字量输出端:CLK：为芯片工作提供工作脉冲，时钟频率计算方式是：fck=1/(1.1×R×C)CS：片选信号； WR：写信号输入端:RD：读信号输入端;INTR：转换完毕中断提供端;其他管脚连接如图，是供电和提供参考电压的管脚输入端。2.7 启动/暂停，复位模块 该模块的功能是实现秒表的启动/暂停，复位。本实验中第一次按下09键进入测量程序，开始测量，第二次按下09键暂停测量，并返回到主程序，在电路中设定三个按键一个是换电阻的按键，其余分别为测电容和测电阻时的按键，当按下测电阻键时，显示相应的电阻值.3、实验步骤 在peoteus中建好工程，将各个仿真器件在库中找到，按照事先想好的电路图进行连接电路图如图1，然后在keil中建好工程，