基于单片机的数控电压源设计.docx
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基于单片机的数控电压源设计
课程设计报告书
课题:
基于单片机的数控电压源设计
院(系):
专业:
学生姓名:
学号:
2012年11月26日
目录
一、引言1
二、设计任务1
2.1设计题目1
2.2设计要求1
三、原理图设计--------------------------------------------------------2
3.1原理图设计------------------------------------------------------------2
四、系统部件设计---------------------------------------------------3
4.1主要设备仪器---------------------------------------------------------------------------3
4.2电源指示灯模块------------------------------------------------------------------------3
43复位电路设计----------------------------------------------------------------------4
4.4串口电路的设计------------------------------------------------------------------------5
4.5电压采集的设计------------------------------------------------------------------------6
五、电路制作与调试-------------------------------------------------8
六、课程设计过程与心得体会----------------------------------------11
6.1课程设计过程-------------------------------------------------------------------------11
6.2问题与解决方法----------------------------------------------------------------------12
七、参考文献------------------------------------------------------12
一、引言
51单片机是对目前所有兼容Intel8031指令系统的单片机的统称。
该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机,后来随着Flashrom技术的发展,8031单片机取得了长足的进展,成为目前应用最广泛的8位单片机之一,其代表型号是ATMEL公司的AT89系列,它广泛应用于工业测控系统之中。
目前很多公司都有51系列的兼容机型推出,在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。
51单片机是基础入门的一个单片机,还是应用最广泛的一种。
本课程设计是自动控制原理课程学习的一个及其重要的环节,我们的设计内容是以一个“基于51单片机的数字电压源系统”为研究对象,综合应用单片机原理所学的理论和已掌握的实验技能,按照给定的性能指标,经过原理分析,设计并通过仿真测试、调试出一个符合性能指标的51单片机数字电压源系统。
通过该实践环节,我们分析问题和解决实际问题的能力得到很大的提升,同时巩固所学的知识,提高实践能力,把在书本上学到的理论知识运用到实践当中。
诠释了理论联系实际的学习方法。
二、设计任务
2.1设计题目
基于51单片机的数字电压源系统
2.2设计要求
1、用DAC0832芯片进行电压转换
2、用运放OP07把DAC0832所输出的电流转换成电压
3、通过两位数码管显示转换后输出的电压值
4、电压幅度0~5V
三、原理图设计
3.151单片机电压测量系统原理图
图1
整个系统分为6个主要模块,分别为电源指示灯、复位、MCU89C51单片机、数码管显示、D/A转换、OP07电流转电压。
先用0832进行D/A转换,经过51单片机内已下载的控制程序,实现每按一次“+”键,输出增加0.1V,每按一次“-”键,输出减小0.1V,并在数码管上显示输出的电压值的功能。
(注:
当电压为5V时摁下“+”键输出将变为0V,当电压为0V时摁下“-”键输出将变为5V)
四、系统部件设计
4.1主要设备仪器
1.DAC0832数模转换、MCU89C51单片机、运放OP07、两位数码管
2.51单片机下载器
3.数字万用表
4.电源
4.2电源指示灯模块设计
上电后,电源指示灯亮起,表示整个系统处于电源连同状态,在整个系统中式属于显示电路板能否正常工作的模块。
图2
4.3复位电路模块的设计
图3
如图3所示,为复位电路模块的设计。
复位引脚RESET与片内复位电路相连。
当振荡电路工作是,在RESET引脚上加上一个至少保持两个周期的高电平使51单片机完成一次复位。
4.4DAC0832输出电流转电压电路的设计
如图4所示,本电路模块中OP07加±10工作电压,运放的2脚与DA的电流输出端Iout1相连;3脚接地;4,7脚接工作电压;6脚接DA的RFB端,运放
1,5,8脚悬空。
图4
4.551单片机电路模块的设计
如图5所示为最小单片机系统。
单片机最小系统晶振Y1采用11.0592MHz,在正常工作的情况下可以采用更高频率的晶振,51单片机最小系统晶振的振荡频率直接影响单片机的处理速度,频率越大处理速度越快。
单片机最小系统起振电容C6、C7采用20pF,P0口为开漏输出,作为输出口时需加上拉电阻,阻值为10k。
其他接口内部有上拉电阻。
设置为定时器模式时,加1计数器是对内部机器周期计数(1个机器周期等于12个振荡周期,即计数频率为晶振频率的1/12)。
计数值N乘以机器周期Tcy就是定时时间t。
设置为计数器模式时,外部事件计数脉冲由T0或T1引脚输入到计数器。
在每个机器周期的S5P2期间采样T0、T1引脚电平。
当某周期采样到一高电平输入,而下一周期又采样到一低电平时,则计数器加1,更新的计数值在下一个机器周期的S3P1期间装入计数器。
由于检测一个从1到0的下降沿需要2个机器周期,因此要求被采样的电平至少要维持一个机器周期。
当晶振频率为12MHz时,最高计数频率不超过1/2MHz,即计数脉冲的周期要大于2ms。
图5
4.6数码管显示电路的设计
如图6所示,为整个系统中的数码管显示电路,采用的是两位数码管显示。
共阴--就是阴极为数码管的公共端,按照发光管二极管的原理,当阳极接电源正极,阴极接电源负极,发光二极管点亮。
在本设计中共阴极的数码管的a,b,c,d,e,f,g段的引脚分别串联上100欧的电阻并接到单片机的P1口,而COM1、2引脚接法如下图
图6
4.7DAC0832数模转换电路的设计
让DAC0832工作在直通状态,即CS,XFER,WR1,WR2均接地,ILE接高电平。
位数据输入端DI7~DI0接单片机的P0口。
DAC0832的参考电压选-5V即VREF接-5V。
当整个系统工作时,只需改变P0口的值就可以使输出电压发生变化。
P0口值的改变通过按键来实现。
具体公式:
V∕5=X∕255V为设置要输出的电压值每按一次“+”键V自加0.1,X为赋给P0口的值。
以此类推,减法也是如此。
图7
五、电路制作与调试
原理图如图9所示:
图9
PCB图如图10所示:
图10
六、课程设计过程与心得体会
6.1课程设计过程
1、开始了解了基于51单片机的电压表设计。
2、设计中常遇到难题,自己无法解决,咨询了几位科协的同学。
3、学习了模数转换的一些基本原理以及数码管的显示,并对51单片机进行更深入了解。
4、设计原理图,生成PCB,并根据PCB做板。
5、对作品进行校验与测试。
6.2问题与解决方法
1.在做好作品后,对他进行测试,发现不成功,数码管不亮,可能的原因如下:
电路断路,可能是虚焊引起的,我做板比较粗心,所以虚焊的可能性很大,我就先用万用表对主要电路进行测试电压,最后解决了问题。
2.需要注意的是,电容的问题,因为用了大量的极性电容,对电容的极性必须控制好,避免电容破坏。
·6.3心得体会
通过本次课设,我对51单片机有了更深入的了解,学会了基本的单片机的编程,同时,在做电路时,也稳固了模拟电子电路的知识,以及数电的知识,数模转换的一些基本原理,对DAC0832有了进一步的了解,并且掌握了数码管的动态显示方法,为以后的毕设打下了一定的基础。
七、参考文献
[1]白驹行雷晓平单片计算机及应用(第二版)电子科技大学出版社
[2]童诗白华成英模拟电子技术基础(第四版)北京高等教育出版社
[4]文艳谭鸿Protel99SE电子电路设计北京机械工业出版社
元件清单
元件名数量
AT89S52单片机1
DAC08321
OP071
ISP下载口1
DIP40底座1
DIP20底座1
DIP8底座1
12M晶振1
20pf电容2
100uF50V电容1
10uF电容1
104电容1
发光二极管1
小按键3
排针2排
圆孔插针4排
680欧电阻1
100欧电阻1
10K排阻2
两位共阴数码管1
三极管90132
1K电阻14
9*9(cm)双面铜板1
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- 基于 单片机 数控 电压 设计