智能化仪器课程设计报告.doc

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1、智能化仪器课程设计总结报告测控0710730221124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

2、电路、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AT89C51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

3、件电路主要包含了89C51单片机、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IC

4、L7135，该芯片集成了一个四位半的双斜积分式A/D转换器，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。图3ICL7135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示，利用2个扩展I/O

5、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4．1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

6、、T1的初始化，中断系统的初始化设置等功能。4．2各主要功能模块的设计方法和流程图1）时钟芯片DS12887的设计由于时钟芯片DS12887的中断请求信号与89C51的INT0相连，在主程序中对DS12887进行初始化设置，写入初始状态的时间和日期值，再设置秒更新中断允许，CPU每秒响应一次中断，读取当前的时钟和日期信息，经拆字处理后放入缓存地址中，再根据切换状态要求显示的内容，在显示中断中可直接调用相关的处理函数输出时间或日期显示。时钟流程图如图5所示。图5时钟流程图2）ICL7135的设计将ICL7135的BUSY信号口与89C51的INT1相连，根据

7、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T1计数，记录BUSY信号高电平期间ICL7135的时钟脉冲个数N，将N减去10000后即可获得测量电压值。由于获得的电压值是十六进制形式的，在这过程中必须转化成十进制，所以调用一个十六进制转十进制的函数，将得到的值转换成五位的十进制，在万位加小数点后经拆字处理后放入缓存地址等待显示。最后得到的结果是-1.9999到1.9999的电压值。A/D流程图如图6所示。图6A/D流程图3）显示的设计8个LED数码管显示器采用动态扫描显示方式，段码和位码分别由一个扩展的输出口控制，

8、其中段码口地址为0BFFFH，位码口地址为0DFFFH。由于在显示