pcb项目说明书电子线路cad课程设计说明书两路电压表.docx
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pcb项目说明书(电子线路cad课程设计说明书)两路电压表
pcb项目说明书(电子线路cad课程设计说明书)两路电压表盐城工学院课程设计说明书(2015)电子线路CAD课程设计说明书用ADC0832设计的两路电压表(用LCD1602显示)专业新能源科学与工程学生姓名班级学号指导教师完成日期2015年7月3日目录1项目任务12项目分析13芯片ADC0832简介24液晶显示屏LCD1602简介35项目硬件设计55.1电压显示55.2ADC0832与单片机电路相连56项目程序设计67仿真及实验结果98设计小结11附录12附录1用ADC0832设计的两路电压表电路原理图13附录2用ADC0832设计的两路电压表PCB图14附录3用ADC0832设计的两路电压表程序清单15用ADC0832设计的两路电压表(用LCD1602显示)数字电压表(DigitalVoltmeter)简称DVM,它是智能仪器中最常见的,是采用数字化测量技术,把连续的模拟量(直流输入电压)转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。
数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、灵敏度高、分辨率高、测量速度快等特点而倍受用户青睐。
数字电压表就是基于这种需求而发展起来的,是一种必不可少的电子仪器仪表。
1项目任务利用单片机STC89C52与ADC0832设计一个两路电压表,将模拟信号0~5V之间的电压值转换成数字量信号,并在LCD1602显示屏上显示,通过虚拟电压表观察ADC0832模拟量输入信号的电压值,LCD1602实时显示相应的数值量。
项目要求:
(1)LCD显示清晰无鬼影不闪烁
(2)程序设计中,要使LCD显示变化的电压2项目分析采用单片机系统及A/D转换芯片构成方案来实现此项目。
这种方案是利用单片机系统与模数转换芯片、显示模块等的结合后,组成数字电压表。
由于单片机的发展已经成熟,利用单片机系统的软硬件结合,可以组装出应用电路来。
此方案的原理是模数(A/D)转换芯片的基准电压端,被测量电压输入端分别输入基准电压和被测电压。
模数(A/D)转换芯片将被测量电压输入端所采集到的模拟电压信号转换成相应的数字信号,然后通过对单片机系统进行软件编程,使单片机系统能按规定的时序来采集这些数字信号,通过一定的算法计算出被测量电压的值,最后单片机系统将计算好了的被测电压值按一定的时序送入显示电路模块加以显示。
方案设计流程图如2-1。
图2-1方案设计以单片机STC89C52芯片为核心的简单电压测量电路,它由5V直流电源供电。
在硬件方面,通过可变电阻调节输入电压的变化来反映检测到的电压变化。
通过A/D转换后数字量在单片机STC89C52处理在转换成相应的实际电压,通过LCD1602显示器进行显示。
3芯片ADC0832简介图3-1ADC0832引脚图CS:
片选使能,低电平有效CH0:
模拟输入通道0,或作为IN+/-使用CH1:
模拟输入通道1,或作为IN+/-使用GND:
芯片参考0电位(地)DI:
数据信号输入,选择通道控制DO:
数据信号输出,转换数据输出CLK:
芯片时钟输入VCC:
电源输入ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片,其最高分辨可达256级,可以适应一般的模拟量转换要求。
其内部电源输入与参考电压的复用,使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。
芯片转换时间仅为32μS,具有双数据输出可作为数据校验,以减少数据误差,转换速度快且稳定性能强。
通过DI数据输入端,可以轻易的实现通道功能的选择。
与DS1302非常相似,CS作为选通信号,在时序图中可以看到,从CS置为低电平开始,一直到置为高电平结束。
CLK提供时钟信号。
当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平,此时芯片禁用,CLK和DO/DI的电平可任意。
当要进行A/D转换时,须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。
此时芯片开始转换工作,同时由处理器向芯片时钟输入端CLK输入时钟脉冲,DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。
在第1个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平,表示启始信号。
在第2、3个脉冲下沉之前DI端应输入2位数据(SGL、Odd)用于选择通道功能,当此2位数据为“1”、“0”时,只对CH0进行单通道转换。
当2位数据为“1”、“1”时,只对CH1进行单通道转换。
当2位数据为”0”、“0”时,将CH0作为正输入端IN+,CH1作为负输入端IN-进行输入。
当2位数据为“0”、“1”时,将CH0作为负输入端IN-,CH1作为正输入端IN+进行输入。
在完成输入启动位、通道选择之后,到第3个脉冲的下沉之后DI端的输入电平就失去输入作用,此后DO/DI端则开始利用数据输出DO进行转换数据的读取。
从第4个脉冲下沉开始由DO端输出转换数据最高位DATA7,随后每一个脉冲下沉DO端输出下一位数据。
直到第11个脉冲时发出最低位数据DATA0,一个字节的数据输出完成。
也正是从此位开始输出下一个相反字节的数据,即从第11个字节的下沉输出DATA0。
随后输出8位数据,到第19个脉冲时数据输出完成,也标志着一次A/D转换的结束。
最后将CS置高电平禁用芯片,此时就可以开始读出数据,转换得到的数据会被送出二次,一次高位在前传送,一次低位在前传送,连续送出。
图3-2ADC0832时序图集成模数转换芯片ADC0832实现的A/D转换电路如图3-2所示。
被测信号由ADC0832模拟输入端输入,完成A/D转换后送入单片机,经相应处理后送出显示。
4液晶显示屏LCD1602简介1602液晶显示器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5*7或者5*11等点阵字符位组成,每个点阵字符位都可以显示一个字符。
其为5V电压驱动,带背光,可显示两行,每行16个字符,内置含128个字符的ASC字符集字库,只有并行接口,无串行接口。
其中D0~D7与单片机的P0.0~P0.7相连接,RS与单片机的P2.0相连接,R/W与单片机的P2.1相连,E与单片机P2.2相连。
图4-1LCD1602液晶显示电路VO为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地时对比度最高,对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可通过一个10K的电位器调整对比度。
1602型液晶接口信号说明如表4-1所示。
a)本操作时序为:
读状态输入:
RS=L,=H,E=H输出:
D0~D7=状态字读数据输入:
RS=H,=H,E=H输出:
无写指令输入:
RS=L,=L,D0~D7=指令码,E=高电平输出:
D0~D7=数据写数据输入:
RS=H,=L,D0~D7=指令码,E=高电平输出:
无表4-11602液晶接口信号说明引脚号名称功能说明1VSS电源地2VDD电源正极3VO液晶显示对比度调节端4RS数据/命令选择端(H/L)5读/选择端(H/L)6E使能信号7~14D0~D78位数据口15BLA背光电源正极16BLK背光电源正极b)状态字说明见表4-2。
表4-2状态字说明STA7STA6STA5STA4D7D6D5D4读/写使能当前地址指针的数值原则上每次对控制器进行读写操作之前,都必须进行读/写检测,确保SAT7为0。
实际上,由于单片机的操作速度慢于液晶控制器的反应速度,因此可以不进行读/写检测,或只进行简短的延时即可。
c)数据指针设置见表4-3。
控制器内部设有一个数据地址指针,用户可以通过它们访问内部的全部80B的RAM。
表4-3数据指针设置指令码功能80H+地址码(0~27H,40~67H)设置数据地址指针d)写操作时序通过RS确定是写数据还是写命令。
写命令包括使液晶的光标显示或不显示、光标闪烁或不闪烁、需或不需要移屏、在液晶的什么位置显示,等等。
写数据是指要显示什么内容;读/写控制端设置为写模式,即低电平;将数据或命令送达数据线上;给E一个高脉冲将数据送入该控制器,完成写操作。
5项目硬件设计用ADC0832设计的两路电压表原理图如5-1所示。
5.1电压显示电压显示通过LCD1602液晶显示器来实现。
其中D0~D7与单片机的P0.0~P0.7相连接,RS与单片机的P2.0相连接,R/W与单片机的P2.1相连,E与单片机P2.2相连。
VO为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地时对比度最高,对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可通过一个10K的电位器调整对比度。
图5-1两路电压表电路原理图5.2ADC0832与单片机电路相连ADC0832与单片机的接口应为4条数据线,分别是CS、CLK、DO、DI。
但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的,所以电路设计时可以将DO和DI并联在一根数据线上使用。
CS脚接单片机P1.0脚,CH1,CH2分别接10K的滑动变阻器,4脚接地,DO,DI一起接到单片机P1.2,8脚接高电平。
6项目程序设计程序如下:
#include#include#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineIO_1602P0//IO口sbitRS_1602=P2;//1602RS引脚接P2.0sbitRW_1602=P2;//1602R/W引脚接P2.1sbitE_1602=P2;//1602E引脚接P2.2sbitCS=P1;//ADC0832个引脚sbitCLK=P1;sbitDIO=P1;voiddelay_ms(unsignedintt)//延迟子函数11.0592MHz1ms{ucharx,y;for(t;t>0;t--){for(x=0;x>=1;if(DIO==1)value1|=0x80;elsevalue1CLK=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();CLK=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}CS=1;if(value0!
=value1)P1elseP1|=0X80;returnvalue0;}voidmain(){unsignedlongi;Init1602();while
(1){Wr1602Cmd(0x80);i=RdAdc0832(0);i=(i*5000/255);Wr1602Dat(C);//在LCD显示屏上显示CH0=Wr1602Dat(H);Wr1602Dat(0);Wr1602Dat(=);Wr1602Dat(0+i/1000);//个位Wr1602Dat(.);Wr1602Dat(0+i%1000/100);//小数点后一位Wr1602Dat(0+i%1000%100/10);//小数点后两位Wr1602Dat(0+i%1000%100%10);//小数点后三位Wr1602Dat(V);Wr1602Cmd(0xC0);//第二路电压显示引脚CH3i=RdAdc0832
(1);i=(i*5000/255);Wr1602Dat(C);Wr1602Dat(H);Wr1602Dat
(1);Wr1602Dat(=);Wr1602Dat(0+i/1000);Wr1602Dat(.);Wr1602Dat(0+i%1000/100);Wr1602Dat(0+i%1000%100/10);Wr1602Dat(0+i%1000%100%10);Wr1602Dat(V);}}7仿真及实验结果用ADC0832设计的两路电压表(用LCD1602显示)仿真结果如图7-1所示,所设计的系统满足项目要求的功能。
图7-1两路电压表仿真图图7-2两路电压表PCB板实物图图7-3两路电压表实物图8设计小结略附录附录1用ADC0832设计的两路电压表电路原理图附录2用ADC0832设计的两路电压表PCB图附录3用ADC0832设计的两路电压表程序清单附录1用ADC0832设计的两路电压表电路原理图附录2用ADC0832设计的两路电压表PCB图附录3用ADC0832设计的两路电压表程序清单序号元器件数量型号(数值)1U11单片机STC89C522U21ADC08323U31LCD1602显示器4C1,C2222pf电容5C3110uf/25V电解电容6R11电阻10K7R2,R31可调节电阻10K8RV11排阻1K9X11晶振12M16
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