基于单片机的数字毫欧表基于单片机的智能温度测试控制仪的.doc

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1、XX大学毕业设计（论文） 目 录引言 1 第1章 绪论 2 1.1 研究背景与意义 2 1.2研究现状2 1.3 研究内容 4 第2章 方案设计 5 2.1 方案选择 5 2.2.总体方案设计 7 第3章 硬件设计 9 3.1AT89S52单片机简介 9 3.2 数控恒流源设计 12 3.3 电压放大模块设计 14 3.4 AD转换与单片机处理 14 3.5 DA转换 14 3.6 按键的输入及数码管的显示输出 15 第四章 软件设计 16 4.1 主程序流程图 16 4.2 数字信息读取程序 16 4.3 数模转换程序 17 4.4 显示数据子程序 18 4.5 按键扫描程序 18 4.6

2、电阻计算程序 19 第五章 系统功能和指标参数 20 5.1 系统实现的功能 20 5.2 测量电阻的方法 20 5.3 测量结果的分析 20 结论与展望 21 致谢 22 参考文献 23 附录A电路原理图 24 附录B 引用的一篇外文文献及其译文 25 附录C 主要参考文献的题录及摘要 30 附录D 主要源程序 32 I插图清单图2-1 比较法测电阻原理图.5图2-2 替代法测电阻原理图.5图2-3 伏安法测电阻原理图.6图2-4 压控恒流源原理图.7图2-5 总体设计框图 .7图3-1 单片机AT89S52引脚图.9图3-2 单片机最小系统功能框图. .11图3-3 矩阵式键盘.12图3-

3、4 压控恒流源电路.13图3-5 电压放大原理图.14图3-6 AD转换原理图.14图3-7 DA转换原理图.14图4-1 主程序流程图.16图4-2 数字信息读取程序.17图4-3 动态显示电路.18图4-4 电阻计算程序流程图.19XX大学毕业设计（论文）表格清单表2-1 伏安法测电阻中测试电阻的范围及测量时的电流.7表3-1 P3口的特殊功能.10基于单片机的数字毫欧表设计摘 要当今社会数字万用表的应用已经非常普及，它在测量电阻时采用的 “比例法” 确实大大提高了测量精度。美中不足的是，普通数字万用表最小测量电阻的能力在测量低阻值的情况下，还是觉得不能胜任。在这种情况下，数字毫欧表的出现

4、并显得顺其自然，它符合当今社会的需求。基于AT89S52单片机的数字毫欧表设计是采用伏安法测量电阻。采用TLC5615数模转换芯片和LM358运算放大器及三极管TIP41构成的压控恒流源提供恒定的电流。测量电阻时可选择的电流分别为1mA，10mA，100mA。测量电阻的量程分别为40.00、4000m、400.0m。测量的电压信号通过LM358运算放器放大100倍后经过TLC1549模数芯片传入单片机进行计算处理并在数码管上输出电阻值。测量直流类毫欧至数十欧的小电阻，主要用于电动机、扬声器、继电器等线圈的直流电阻，由于他们的直流电阻数值不大，普通万用表实际很难测量到准确数值，以单片机为处理核心

5、设计出的数字毫欧表就能够很好的解决这种测量难题，具有很高的研发实用价值。关键词：单片机；毫欧表；压控恒流源；运算放大器VThe Design of Digital Milliohmmeter Based on MCUAbstractIn nowdays ,the digital multimeters which wildly used in every fields. The method of “Ratio Algxithm” ,adapted while measuring resistances have improved the measuring accuary. But,the

6、ordinary digital multimeters ability of measuring thumbnail resistances can not up to scrach while measuring thumbnail resistances. The digital milliohmeters can do better .so,its appearance,is reasonable.The digital milliohmeters based on MCU AT89S52 adapt voltage-ammeter method to measure resistan

7、ces . With ADC TLC5615 and operational amplifier LM358 and transistor TIP41 forms voltage-constant-current source to supply current .While measuring resistance ,it can adapt 1mA,10mA,100mA current.The range of resistance-measuring can be 40,400m, 4000m.The voltage signal can be magnificated 100 time

8、s by LM358, then converted by TLC549 ,then sended to MCU ,prossed and displayed the value of resistances.The digital milliohmeters can measure DCdozens ohms resistance .It mainly used in measuring resistances of electromotors , loudspeakers ,and relays loops .Their loops resistances is too diny to b

9、e measured by ordinary digital multimeters.The task demand to design a digital milliohmeters by MCU to solve the problem.Its worthly to be studied.Keywords: MCU; milliohmeters ;voltage-costant-current source;operational amplifierXX大学毕业设计（论文）引 言现在数字万用表的应用已经非常普及，它在测量电阻时采用的 “比例法” 确实大大提高了测量精度。美中不足的是，普通数

10、字万用表最小测量电阻的能力在要求测量低阻值的情况下， 还是觉得不能胜任。 本文介绍一种使用单片机制作的毫欧表电路，可以测量最小 1m 的电阻值，其最高测试电压为 2.5V ，可以用在电动机绕组、变压器线圈、扬声器音圈、 印刷电路板铜箔等需要测量低阻值的地方。而且，利用单片机的强大功能， 还可以设置某个数据作为测量超限值。基于AT89S52单片机的毫欧表设计是采用伏安法测量电阻。采用TLC5615数模转换芯片和LM358运算放大器及三极管TIP41构成的压控恒流源提供恒定的电流。测量电阻时可选择的电流分别为1mA，10mA，100mA。测量电阻的量程分别为40.00、4000m、400.0m。测

11、量的电压信号通过LM358运算放器放大100倍后经过TLC1549模数芯片传入单片机进行计算处理并在数码管上输出电阻值!此毫欧表可以测量最小 1m 的电阻值， 其最高测试电压为 2.5V ， 最大测试电流为 625mA （Rx=0）， 可以较好地应用在电动机绕组、变压器线圈、扬声器音圈、 印刷电路板铜箔等需要测量低阻值的地方。有效地解决了一般万用表无法测量的难题。现在毫欧表的品种繁多，各具特色，并且在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个毫欧表一统天下的垄断局面，走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道路。不断的竞争会促进毫欧表在质量以及功能方面的不断进步，相信将来毫欧表的功能将会不断的

12、完善，使用起来也会越来越方便，对人类社会也会做出越来越大的贡献。- 45 -第1章 绪论1.1 研究背景与意义测量直流类毫欧数十欧的小电阻主要用于电动机、扬声器、继电器线圈等直流电阻的测量，由于它们的直流电阻数值不大，普通的万用表实际很难测量到准确的额读数，本设计就是以单片机为处理核心设计一测量精度为毫欧级的测量装置。小型化以及嵌入式的设计更能实现大规模集成化。现在数字万用表的应用已经非常普及，它在测量电阻时采用的 “比例法” 确实大大提高了测量精度。美中不足的是，普通数字万用表最小测量电阻的能力仅仅为 0.1， 而且测试电流往往太小，在许多要求测量低阻值的情况下，还是觉得不能胜任。本文介绍一

13、种使用单片机制作的毫欧表电路， 可以测量最小 1m 的电阻值， 其最高测试电压为 2.5V ，最大测试电流为 625mA （Rx=0）， 可以较好地应用在电动机绕组、变压器线圈、扬声器音圈、 印刷电路板铜箔等需要测量低阻值的地方。而且，利用单片机的强大功能，还可以设置某个数据作为测量超限值，使用控制输出或者超限报警来达到时钟信号电平，一般晶振输出信号电平为5V或3.3V， 对于要求输入时钟信号电平为1.8V的器件，不能选用晶振来提供时钟信号（如VC5401、VC5402、VC5409和F281X 等）。1.2研究现状现在数字万用表的应用已经非常普及，它在测量电阻时采用的 “比例法” 确实大大提

14、高了测量精度。 美中不足的是，普通数字万用表最小测量电阻的能力在要求测量低阻值的情况下， 还是觉得不能胜任。本文介绍一种使用单片机制作的毫欧表电路，可以测量最小 1m 的电阻值，其最高测试电压为 2.5V ，可以用在电动机绕组、变压器线圈、扬声器音圈、 印刷电路板铜箔等需要测量低阻值的地方。而且，利用单片机的强大功能， 还可以设置某个数据作为测量超限值。单片机作为本设计的核心处理芯片，在本设计中具有重要的作用，它的发展现状也是本测量装置发展的重要因素。1、 内部结构的进步 单片机在内部已集成了越来越多的部件，这些部件包括一般常用的电路，例如：定时器，比较器，A/D转换器，D /A转换器，串行通

15、信接口，Watchdog电路，LCD控制器等。 有的单片机为了构成控制网络或形成局部网，内部含有局部网络控制模块CAN。例如，Infineon公司的C 505C，C515C，C167CR，C167CS-32FM，81C90；Motorola公司的68HC08AZ 系列等。特别是在单片机C167CS-32FM中，内部还含有2个CAN。因此，这类单片机十分容易构成网络，特别是在控制系统较为复杂时，构成一个控制网络十分有用。 为了能在变频控制中方便使用单片机，形成最具经济效益的嵌入式控制系统。有的单片机内部设置了专门用于变频控制的脉宽调制控制电路，这些单片机有Fujitsu公司的MB89850系列、

16、MB89860系列；Motorola 公司的MC68HC08MR16、MR24等。在这些单片机中，脉宽调制电路有6个通道输出，可产生三相脉宽调制交流电压，并内部含死区控制等功能。特别引人注目的是：现在有的单片机已采用所谓的三核（TrCore）结构。这是一种建立在系统级芯片（System on a chip）概念上的结构。这种单片机由三个核组成：一个是微控制器和DSP核，一个是数据和程序存储器核，最后一个是外围专用集成电路（ASIC）。这种单片机的最大特点在于把DSP和微控制器同时做在一个片上。虽然从结构定义上讲，DSP是单片机的一种类型，但其作用主要反映在高速计算和特殊处理如快速傅立叶变换等上

17、面。把它和传统单片机结合集成大大提高了单片机的功能。这是目前单片机最大的进步之一。这种单片机最典型的有Infineon公司的TC10GP；Hitachi公司的SH7410，SH7612等。这些单片机都是高档单片机，MCU都是32位的，而DSP采用16或32位结构，工作频率一般在60MHz以上。2、功耗、封装及电源电压的进步 现在新的单片机的功耗越来越小，特别是很多单片机都设置了多种工作方式，这些工作方式包括等待，暂停，睡眠，空闲，节电等工作方式。Philips公司的单片机P87LPC762是一个很典型的例子，在空闲时，其功耗为1.5 mA，而在节电方式中，其功耗只有0.5mA。而在功耗上最令人

18、惊叹的是TI公司的单片机MSP430系列，它是一个 16位的系列，有超低功耗工作方式。它的低功耗方式有LPM1、LPM3、LPM4三种。当电源为3V时，如果工作于 LMP1方式，即使外围电路处于活动，由于CPU不活动，振荡器处于14MHz，这时功耗只有50?A。在LPM3 时，振荡器处于32kHz，这时功耗只有1.3A。在LPM4时，CPU、外围及振荡器32kHz都不活动，则功耗只有0.1A。 现在单片机的封装水平已大大提高，随着贴片工艺的出现，单片机也大量采用了各种合符贴片工艺的封装方式，以大量减少体积。在这种形势中，Microchip公司推出的8引脚的单片机特别引人注目。这是PIC12CX

19、XX系列。它含有0.52K程序存储器，25128字节数据存储器，6个I/O端口以及一个定时器，有的还含4道A/D ，完全可以满足一些低档系统的应用。扩大电源电压范围以及在较低电压下仍然能工作是今天单片机发展的目标之一。目前，一般单片机都可以在3.35.5V的条件下工作。而一些厂家，则生产出可以在2.26V的条件下工作的单片机。这些单片机有Fujitsu公司的MB8919189195，MB89121125A，MB89130系列等，应该说该公司的F2MC-8L系列单片机绝大多数都满足2.26V的工作电压条件。而TI公司的MSP430X11X系列的工作电压也是低达2.2V的。3、 工艺上的进步 现在

20、的单片机基本上采用CMOS技术，但已经大多数采用了0.6m以上的光刻工艺，有个别的公司，如Motorola公司则已采用0.35m甚至是0.25m技术。这些技术的进步大大地提高了单片机的内部密度和可靠性。 以单片机为核心的嵌入式系统 单片机的另外一个名称就是嵌入式微控制器，原因在于它可以嵌入到任何微型或小型仪器或设备中。目前，把单片机嵌入式系统和Internet连接已是一种趋势。但是，Internet一向是一种采用肥服务器，瘦用户机的技术。这种技术在互联上存储及访问大量数据是合适的，但对于控制嵌入式器件就成了杀鸡用牛刀了。要实现嵌入式设备和Int ernet连接，就需要把传统的Internet理

21、论和嵌入式设备的实践都颠倒过来。为了使复杂的或简单的嵌入式设备，例如单片机控制的机床、单片机控制的门锁，能切实可行地和Internet连接，就要求专门为嵌入式微控制器设备设计网络服务器，使嵌入式设备可以和Internet相连，并通过标准网络浏览器进行过程控制。随着不断的发展，毫欧表的品种也变得繁多，随之应运而生的便是手持便携式数字毫欧表，可用来精确检测低电阻值，范围从0.001到200欧姆（自动切换），采用开尔文四线检测方式，从而避免了由测试引线电阻造成的影响。该毫欧表体积小、重量轻、易于单手操作，一键式开关。可自动调节量程、进位和三分钟后自我关机，节约电池耗电量，是真正小型手持便携式数字毫欧

22、表。内附电池容量大，使用PP3或者MN1604型号电池。他的典型应用有：继电器接触电阻；各种微动开关、波段开关、按钮开关接触电阻和连接件接触电阻；PCB印刷电路板孔化电阻（互连电阻）；PCB印刷电路板电痕；变压器线圈电阻和电机线圈电阻；回路电阻测量；接地电阻；绕接或者焊点电阻；RFI屏蔽电阻；绕线电阻；船、车、飞机的金属铆接电阻；电线导体电阻和电缆导体电阻。可适用于工矿企业、质量检验、电气设备维护、高校实验室等领域。现在虽然毫欧表的品种繁多，各具特色，并且在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个毫欧表一统天下的垄断局面，走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道路。目前中国市场的毫欧表种类

23、繁多，而且生产地域和需求地域分布也非常广泛。生产区域中，中南、华东、华北、东北、西北、西南都有分布，其中中南、华东、华北约占了十分之九，也体现出了一定的区域性。在需求区域中这个比例更大。毫欧表这个行业在03年正式开始兴起，在04和05年处于一个成长期，产量、销量、利润都几乎呈直线增长，在06、07、08这几年处于一个成熟区，各方面都迅速增长并达到一个顶点。现在随着不断地市场发展，这一行业也面临着非常大的竞争，但这对社会的发展是一件好事，不断的竞争会促进毫欧表在质量以及功能方面的不断进步，相信将来毫欧表的功能将会不断的完善，使用起来也会越来越方便，对人类社会也会做出越来越大的贡献。1.3 研究内

24、容设计的任务是设计一基于单片机的毫欧表，最小可以测量的欧姆值为1毫欧。要求设计人机接口电路以完成量程的选择；显示电路，显示测量测量结果。本设计硬件部分主要包括测量电路，量程选择电路（人机接口），显示电路。测量电路完成电压的检测，人机接口完成量程的选择，以及数据的传送等功能，显示电路完成数字的显示。软件部分就是以软件算法完成数据的转化。 第2章 方案设计2.1 方案选择2.1.1电阻测量方案 方案一 、比较法测电阻：图2-1 比较法测电阻原理图 甲图： 乙图： 在乙图中,K1闭合，K2断开测得U1;K1断开，K2闭合测得U2，使用条件：在乙图中应保证AB间电压恒定。上图中的比较法测量电阻值的阻值

25、非常小时，电阻R0难以选取。并且要用电压表测量两处电阻的电压。其中的导体接触间的电阻也会对测量结果造成一定的误差，并且对电压表的要求高。所以没有采用此方案。方案二 、替代法测电阻：图2-2 替代法测电阻原理图步骤：K1打开，K2接1，调节R1为最大，电阻箱R0为最大。闭合K1。调节R1使、指针指在2/3处，读数。K2接2，保持R1不动，调节R0，使、读数不变。RX=电阻箱读数。条件：被测量的部份电路电流或电压不变。上图不适合于测量小电阻。因为电阻箱的阻值一般都较大。测量的电阻精度低。方案三 、直流电桥测电阻：直流电桥又分直流单电桥和直流双电桥。采用上面的两种方法时要用很多操作需要手动操作，并且

26、对元件选取要求高，是通过数字电位器来改变需要的电阻参数，虽然可以达到数控的目的，但数字电位器的每一级步进电阻比较大，调节困难，需要采用数控电阻，用单片机处理计算杂复并且测量时操作不方便。方案四伏安法测电阻 采用伏安法测量电阻时，恒流源电路产生恒定的电流源通过被测电阻Rx,只需要测量出Rx上的电压大小，然后用RxU / I 即可算出电阻的阻值大小。方便单片机进行处理。实际操作起来相对也比较简单。方案四操作简单，计算方便。精度比方案一和方案二高，但操作和计算比方案三更简单和方便。所以采用方案四伏安法测电阻。图2-3 伏安法测电阻原理图2.1.2压控恒流源方案 方案一：,若,则电流约为； 可以采用一

27、个恒定的电压，然后除以一个大电阻，测试时由时所测的电阻很小，基本上可以看作电流是恒定的。但这种方案测量的电阻阻值越大，电流变化较大，电流精度不高。 方案二：采用恒流二极管或者恒流三极管，精度比较高，但这种电路能实现的恒流范围很小，只能达到十几毫安，不能达到题目的要求。方案三：压控恒流源，通过改变恒流源的外围电压，利用电压的大小来控制输出电流的大小。电压控制电路采用数控的方式，利用单片机送出数字量，经过D/A转换转变成模拟信号，再送到运算放大器和大功率三极管进行放大输出电流。该方案通过软件方法实现输出电流稳定，易于功能的实现，便于操作，故选择此方案。原理图如下面的数控恒流源中的原理图。图2-4压

28、控恒流源原理图2.2.总体方案设计 图2-5 总体设计框图 采用伏安法测电阻，通以恒定的电流，测量电阻上的电压。因为URI ，由于电阻为毫欧，如果电流为毫安的话，则所得的电压值很小，难以通过ADC识别出来。可以采用大电流的方法和把电压信号放大的方法来使ADC芯片识别出来并由通过单片机计算得出电阻值。采用大电流的话，由于很多小电阻无法承受较大的电流，通过电阻的电流较大时，产生的热量也多，会带来较大的误差。所以采用把电压信号放大的方法，把微小的电压信号放大后经过AD转换，把信号送入单片机，然后由单片机计算并显示出电阻值。 表2-1 伏安法测电阻中测试电阻的范围及测量时的电流测量范围测量电流最大输出

29、电压电压放大100倍40.001mA40mV4V4000m10 mA40mV4V400.0m100 mA40mV4V上表为测试电阻的范围及测量时的电流。第3章 硬件设计3.1AT89S52单片机简介3.1.1 AT89S52功能特性描述AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵

30、活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。3.1.2 单片机引脚说明AT89S52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断

31、口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。其芯片引脚图如图3-1所示：图3-1 单片机AT89S52引脚图VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高

32、。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时

33、，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89S52的一些特殊功能口，如下表3-1所示：表3-1 P3口的特殊功能P3口引脚第二功能P3.0RXD（串行口输入）P3.1TXD（串行口输出）P3.2INT0（外部中断0输入）P3.3INT1（外部中断1输

34、入）P3.4T0（定时器0外部脉冲输入）P3.5T1（定时器1外部脉冲输入）P3.6WR（外部数据存储器写脉冲输出）P3.7RD（外部数据存储器读脉冲输出）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想

35、禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（

36、VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。3.1.3单片机最小系统 在智能化仪器仪表中，控制核心均为微处理器，而单片机以高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠而得到广泛应用，是设计智能化仪器仪表的首选微控制器，单片机结合简单的接口电路即可构成单片机最小系统，它是智能化仪器仪表的基础，也是测控。监控的重要组成部分。系统功能框图如图3-2所示： 单片机显示电路键盘接口复位电路时钟电路图3-2 单片机最小系统功能框图1.时钟电路 系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。AT89单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益

37、反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。在焊接刷电路板时，晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。2.复位电路复位是由外部的复位电路来实现的。片内复位电路是复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期的S5

38、P2，由复位电路采样一次。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式，此电路系统采用的是上电与按钮复位电路3.显示电路显示器普遍地用于直观地显示数字系统的运行状态和工作数据，按照材料及生产工艺，单片机应用系统中常用的显示器有：发光二极管LED显示器、液晶LCD显示器、CRT显示器等。LED显示器是现在最常用的显示器之一。LED显示器的显示控制方式按驱动方式可分成静态显示方式和动态显示方式两种。对于多位LED显示器，通常都是采用动态扫描的方法进行显示。在动态方式中，逐个地循环地点亮各位显示器。这样虽然在任一时刻只有一位显示器被点亮，但是由于人眼具有视觉残留效应，看起来与全部显示器持续点亮效果

39、完全一样。4键盘电路当非编码键盘的按键较多时，若采用独立式键盘占用I/O口线太多，此时可采用矩阵式键盘，键盘上的键按行列构成矩阵，在行列的交点上都对应有一个键。行列方式是用m条I/O线组成行输入口，用n条I/O线组成列输出口，在行列线的每一个交点处，设置一个按键，组成一个mxn的矩阵，如图3-3所示，矩阵键盘所需的连线数为行数+列数，如44的16键矩阵键盘需要8条线与单片机相连，般键盘的按键越多，这种键盘占I/O口线少的优点就越明显，因此，在单片机应用系统较为常见。列行图3-3 矩阵式键盘矩阵式键盘识别按键的方法有两种: 一是行扫描法, 二是线反转法。这里只说明一下第一种情况，行扫描法：先令列

40、线Y0为低电平（0），其余3根列线Y1、Y2、Y3都为高电平，读行线状态。如果X0、X1、X2、X3都为高电平，则Y0这一列上没有键闭合，如果读出的行线状态不全为高电平，则为低电平的行线和Y0相交的键处于闭合状态；如果Y0这一列上没有键闭合，接着使列线Y1为低电平，其余列线为高电平。用同样的方法检查Y1这一列上有无键闭合，依次类推，最后使列线Y3为低电平，其余列线为高电平，检查Y3这一列有无键闭合。 为了防止双键或多键同时按下, 往往从第 0 行一直扫描到最后 1 行, 若只发现 1 个闭合键, 则为有效键, 否则全部作废。 找到闭合键后, 读入相应的键值, 再转至相应的键处理程序。3.2数控

41、恒流源设计数控恒流源为电阻测量提供恒定的电流。单片机由测量所需的电流而控制输出恒定电流的大小。恒流源方案选择：方案一：采用恒流二极管或恒流三极管，精度比较高，但这种电路能实现的恒流范围比较小，只能达到十几毫安，不能达到此设计要求方案二：采用四端可控恒流源，这种器件靠改变外围电阻元件参数，从而使电流达到可调的目的，这种器件能达到12000毫安的输出电流。改变输出电流通常有两种方法：一是通过手动调节来改变输出电流，这种方法很难满足数控调节要求；二是通过数字电位器来改变需要的电阻参数，但数字电位器的每一级步进电阻比较大，所以很难调节输出电流。方案三：压控恒流源，通过改变恒流源的外围电压，利用电压的大

42、小来控制输出电流的大小，电压控制电路采用数控的方式，利用单片机送出数字量，经过D/A转换转变成模拟量，再送到大功率三极管放大。单片机系统实时对输出电流进行监控，采用数字方式作为反馈调整环节，由程序控制调节功率管的输出电流恒定。当改变负载大小时，基本上不影响电流的输出，采用这样一个闭路环节的系统一直在设定值维持电流恒定。该方案通过软件方法实现输出电流稳定，易于功能的实现，便于操作，故采用此方案。实际电路如下图3-4所示，电路中采用的三极管为TIP41，三极管本身在这里不具备控制电流大小的作用，但是起到驱动和扩流的作用。前面是一个电压跟随，后面一个负反馈。 R9上的电压为输入的电压Vin。 图3-

43、4 压控恒流源电路输入电压=R9上的电压，所以负载RL电流为I=U/R9理论计算 ； ； 因为,得 所以； ； 因为,得所以； 从而可得上电压为，若, ,且 则（输入电压） 假设，可得，由上式的；及；可得 即； 当 和 , 时可满足上电流恒定。3.3电压放大模块设计需要把测量到的直流电压信号放大100倍后，即可传给AD芯片再由单片机处量。原理图如图3-5所示：通过调节R2与R1的比值即可以改变电压放大倍数。 图3-5 电压放大原理图上图为LM358的PDF里提供的电路原理图，实际电路中采用的电阻R21M，R1由3296电位器构成，阻值调成10K。上图是采用的单个运算放大一百倍。也可以采用两个运

44、算，每个放大十倍。实际电路制作过程中，上面两种方法都进行测试，发现采用单个运算放大一百倍效果相对要好。所以实际电路中是采用的单个运算放大100倍的方法。3.4 AD转换与单片机处理电阻测量所取得的电压信号放大100倍后，通过AD-IN传入ADC转换芯片。再由单片机计算，用所得的电压除以测量时恒定的电流可得电阻的阻值大小，但此时的电阻阻值还不是实际所测得的电阻阻值，因为电压是放大一百倍后所得的。所以结果应缩小100倍即可得到真实的电阻阻值大小。其原理图如下图3-6所示：图3-6 AD转换原理图3.5 DA转换由单片机控制DAC5615芯片分别产生40mV、400mV、4000mV的电压即可获得需要测量的电流分别为1mA (40mV/40)、10mA (400mV/40)、100mA (4000mV/40)。实际电路中只需要选择好相应的电阻测量范围即可。不需要手机选择测试电流，电流将由单片机控制电压控制电流源电路输出所需要的电流。其原理图如下图3-7所示：图3-7 DA转换原理图3.6按键的输入及数码管的显示输出采用了串行接口8位LED数码管及64键键盘智能控制芯片HD7279芯片来处理按键的输入及位数码管的输出显示。本电路只采用了44的按键及8位数码