编号:
本科毕业论文
题目:基于AT89C51单片机的数字万用表设计
院系:黄淮学院
姓名:齐林
学号:0832110144
专业:电子科学与技术
年级:08级
指导教师:
职称:
完成日期:2012年5月
摘要
本设计用单片机芯片AT89C51设计一个数字万用表,能够测量交、直流电压值,交、直流电流,电阻,四位数码显示。此系统由分流电阻、分压电阻、基准电阻、51单片机最小系统、显示部分、报警部分、A/D转换和控制部分组成。
本设计主要针对万用表硬件以及软件部分的实现来展开。研究内容包括两部分:硬件和软件。为使系统更加稳定,使系统整体精度得以保障,本电路使用了ADC0809数据转换芯片,单片机系统设计采用AT89C51单片机作为主控芯片,配以RC上电复位电路和11.0592MHZ振荡电路,显示芯片用TEC6122,驱动8位数码管显示。程序每执行周期耗时缩到最短,这样保证了系统的实时性。
关键词:数字万用表;A/D转换和控制;AT89C51单片机
Abstract
This design using single chip AT89C51 to design a digital multimeter, able to measure the AC, DC voltage value, AC, DC current, resistance, four digital display. This system consists of shunt resistance, dividing resistor, benchmark resistance, 51 SCM minimum system, display section, alarm part, A/D conversion and control components.
This design is mainly aimed at the hardware and software of the multimeter to realize to begin. The study includes two parts: the hardware and software. To make the system more stable, make the whole system to ensure accuracy, this circuit used ADC0809 data conversion chip, the SCM system design AT89C51 microcontroller as the main control chip, match with the RC electric reset circuit and 11.0592 MHZ oscillating circuit, display chip with TEC6122, drive eight digital pipe display. Each program execution cycles retreat to the shortest time, so that ensure that the system of real-time.
Key words: Digital multimeter; A/D conversion and control components; AT89C51 single chip microcomputer
1 绪论 (1)
1.1 数字万用表研究背景、目的和意义 (1)
1.2 国内外研究现状 (1)
1.3 研究内容和重点解决的问题 (1)
1.4章节安排 (2)
2 数字万用表的基本原理 (3)
2.1 直流电压测量原理 (3)
2.2 交流电压测量原理 (4)
2.3 直流电流测量原理 (4)
2.4 交流电流测量原理 (5)
2.5 电阻测量原理 (6)
3 数字万用表硬件介绍与设计 (8)
3.1 硬件系统部分芯片介绍 (8)
3.1.1 AT89C51芯片简介 (8)
3.1.2 ADC0809芯片介绍 (8)
3.1.3 TEC6122简述 (13)
3.2 数字万用表硬件设计 (13)
3.2.1 分模块详述系统各部分实现方法 (13)
3.2.2 电路工作过程描述 (18)
4 系统软件设计与流程图 (19)
4.1 电路功能模块 (19)
4.2 系统总流程图 (20)
4.3 电压测量流程图 (20)
4.4 电流、电阻测量流程图 (21)
结论 (22)
参考文献 (23)
致谢 (24)
附录 (25)
1.1数字万用表研究背景、目的和意义
传统的指针式万用表功能单一精度低,不能满足数字化时代的需求,数字万用表是利用模数转换原理,将被测量数据转化为数字量,并将测量结果以数字的形式显示出来的一种测量仪表。与指针式万用表相比,新一代数字万用表具有精度高、输入快、输入阻抗大、数字显示、读数准确、可扩展性强、集成方便、抗干扰能力强、测量自动化程度高等优点,因而被广泛应用,得到工程师的青睐。
数字万用表是当前电子、电工、仪器、仪表和测量领域大量使用的一种基本测量,已被广泛应用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域,显示出强大的生命力。随着时代科技的进步,数字万用表的功能越来越强大,把电量及非电量的测量技术提高到崭新水平。
1.2国内外研究现状
目前电子行业具有很高的发展速度,测试测量仪器更是走在行业的尖端,便携式高精度仪器更是发挥了巨大的作用,并且显示了无比的潜力。它可以取代测量技术在传统领域内的各类仪器,它在组成和改变仪器的功能和技术性能上具有很大灵活性和经济性,因而特别适应于当代科学技术迅速发展和科学技术不断深化所提出的更高更新的测量课题和测量需求[1]。
由于科学的进步,社会的发展,电子产业也会发展到一个新的阶段,电子技术的提高代表了一个国家的整体实力,高精尖的电子产品更新换代的周期越来越短,每一款电子产品的设计生产都需要更精密的电子测量仪器与之相配合,这样更先进的测量仪器将成为电子产品开发的必备条件,那么精密的测量仪器将是电子行业发展中的重中之重[2]。
1.3 研究内容
此数字万用表由硬件和软件两部分组成,硬件主要完成信号的采集,软件主要完成对硬件的控制以及数据的处理,所以本文主要针对万用表硬件以及软件部分的实现来展开。研究内容包括两部分:硬件和软件。
(1) 整体方案的设计
①按照需求制定数字万用表的功能,指标,以及软硬件的整体框架。
②按照硬件需求指标,研究硬件实现的框架结构,以及模块划分。
③软件为嵌入式软件,按照功能需求设计自己的多线程结构。
(2) 功能
该万用表的功能主要包括:测量交直流电压、交直流电流、电阻。
①电流的量程有50mA,500mA,5A。
②电压的量程有5V,50V,500V。
③电阻的量程有500Ω,5KΩ,50KΩ,500KΩ,5MΩ。
(3) 硬件模块的研究内容
参考数字真有值效万用表,对万用表的测量功能和结构进行研究,完成基本硬件模块的设计。该模块可分为模拟部分和数字部分。模拟部分完成对前端信号的采集并且转化为相应电压量。数字部分完成对采集的信号进行处理还有控制的功能。
(4) 软件部分的研究内容
软件部分主要为该表自身软件,实现其测量功能,采用C语言完成。
(5)本设计重点要解决的问题是对不同量程的各种测量内容的转换,还有就是各部分电路组合成一个完整的数字万用表,而难点解决的问题就是程序的设计,要保正其可行性从而保证设计的正确性。
1.4 章节安排
本文在第二章介绍了数字万用表的基本原理,第三章介绍了系统硬件设计方案,第四章介绍了软件的实现方案。
2 数字万用表基本原理
数字万用表的最基本功能是能够测量交直流电压,交直流电流,还能够测量电阻。下面我们来分析一下数字万用表测电压,测电流,测电阻的原理。总体来说,我们此次用的A/D转换芯片是ADC0809,它允许的模拟输入电压值直流0—5V,设想在测量电压时,如果能把电压都转换成0—5V的直流电压,然后送A/D转换器,在显示时适当扩大相应的倍数,那么就可以测出电压了,如果测电流时,若也能将电流转换成0—5V 的电压,最后乘以相应的比例系数,那么电流也测量出来,测量电阻的道理也是如此,可见重点研究方向是直流电压表的设计和各个转换电路,下面为我们具体分析一下各个原理。
2.1 直流电压测量原理
在基准数字电压表头前面加一级分压电路(衰减器),可以扩展直流电压测量的量程。如图2-1所示,U0为电压表头的量程(如5V),r为其内阻(如10MΩ),R1、R2为分压电阻,U I0为扩展后的量程。
图2-1电压扩展量程原理图2-2多量程分压器原理
由于R>>R2,所以分压比为:
02
012
I
U R
U R R
=
+
扩展后的量程为:12
00
2
I
R R
U U
R
+
=
多量程分压器原理电路见图2-2,三档量程的分压比分别为1、0.1、0.01,对应的量程分别为5V,50V,500V。
换量程时,多刀量程转换开关可以根据档位自动调整小数点的显示,使用者可方便地直读出测量结果[3]。 2.2 交流电压测量原理
测量交流电压的原理是先将交流电压进行衰减,使其在0—5V 之间,然后把交流电压化为直流电压,送A/D 转换器。其原理框图如下图2-3:
图2-3交流电压测量框图
交流/直流电路如下图2-4:
图2-4直流/交流电压电路图 2.3 直流电流测量原理
一般来说电流测量分为直接式测量和间接式测量。直接式测量是在被测回路中串联一个检测电阻,根据I=U/R ,只要检测电压,知道R ,就可计算出电流。间接式测量是根据霍尔效应,实现磁场,电场的转换,最终还是要根据I=U/R 来计算。采用检测电阻直接测量,比较简洁,成本较低,但检测电流比较小,一般不超过10A 。采用霍尔元件进行间接测量,比较复杂,成本较高,但检测电流可以很大,如几十安都可以。为了实现电流的检测,就必须将被测电流变成0—5V 的直流电压,即实现衰减和I/U 变换,一般测量电路经常使用这样一些方法来实现。其一,将被测电流通过一个由电阻构成的分流器,使之形成三个分流系数,即1/10(V/mA ),1/100(V/mA ),1/1000(V/mA ),当被测电流分别为50 mA , 500mA ,5 A 时,均被转换成了5V 的输入电压[5]。其原理图如下图:
输出
I 图2-5
直流电流测量原理图一
图2-6 直流电流测量原理图二
其二,使三档输入电流50 mA , 500mA ,5 A 都通过一个取样电阻,比如,R=10Ω,取样电阻将电流变成相对应的500 mV ,5V ,50V ,然后通过一个比例放大器,若比例系数对应为10,1,0.1,则经比例放大器的输出电压均为5V ,以此作为A/D 转换器的输入。
图2-7多量程分流器电路
2.4
交流电流测量原理
首先把交流电流通过一取样电阻转换成交流电压,然后将交流电压进行衰减,变成0—5V 的交流电压,再通过交流/直流电路将其化成0—5V 的直流电压,然后送A/D 转换器。这一原理是测量直流电流和测量交流电压的综合。
I
2.5 电阻测量原理
(1) 恒流法测量电阻
恒流法测量电阻是让恒流源流I 过被测电阻R X,测试流过R X 的电压U X ,其测量原理图如下:
图2-8恒流源法测电阻
上图2-8中I 是标准电流源,那么只需测得两端的电压U X ,就可以求出被测电阻R X 了:
R X =U X /I ,而Ux 如第二章开始所讲原理相同。由于恒流源测电阻无法消除衰减放大电路中和A/D 电路中的增益随温度变化所带来的误差,以及横流源精度较难控制,一般不用此法测电阻,而是选用比例法测电阻[6]。
(2) 比例法测电阻
比例测量法原理电路见图2-9:
图2-9比列法测电阻原理
由稳压管ZD 提供测量基准电压,流过标准电阻R 0和被测电阻R X 的电流基本相等(A/D 转换器的输入阻抗很高,其取用的电流可忽略不计)。所以A/D 转换器的参考电压U REF 和输入电压U IN 有如下关系:
REF IN X R
U U R =即0IN X REF
U R R U =
根据所用A/D 转换器的特性可知,数字表显示的是U IN 与U REF 的比值,当U IN=U REF
时显示“1000”,U IN=0.5U REF时显示“500”,以此类推。所以,当R0=R X时,表头将显示“1000”,当R0=0.5R X时显示“500”,这称为比例读数特性。因此,我们只要选取不同的标准电阻并适当地对小数点进行定位,就能得到不同的电阻测量档[7]。
如对500Ω档,取R01=100Ω,小数点定在十位上。当R X=100Ω时,表头就会显示变化时,显示值相应变化,可以从0.1Ω测到499.9Ω。
出500.0Ω。当R
X
又如对5kΩ档,取R02=1kΩ,小数点定在千位上。当R X变化时,显示值相应变化,可以从0.001kΩ测到4.999kΩ。
数字万用表多量程电阻档电路见图2-10:
图2-10多量程测电阻原理
由上分析可知:
R1=R01=100Ω
R2=R02--R01=1000--100=900Ω
R3=R03—R02=9KΩ
图2-10中由正温度系数(PTC)热敏电阻R0与晶体管T组成了过压保护电路,以防误用电阻档去测高电压时损坏集成电路。当误测高电压时,晶体管T发射极将击穿从而限制了输入电压的升高。同时R1随着电流的增加而发热,其阻值迅速增大,从而限制了电流的增加,使T的击穿电流不超过允许范围。即T只是处于软击穿状态,不会损坏,一旦解除误操作,R0和T都能恢复正常。
3 数字万用表硬件介绍与设计
如图3-1所示,本万用表由以下几部分功能组成,复位电路、震荡电路、ADC 输入、被测量显示、超限报警、ADC 使能控制。复位电路用来清零,进行下一次的测量;震荡电路用来消除一些外来干扰,使电路工作更加稳定;ADC 输入则是将输入量进行AD 转换;测量显示就是显示测量的数值;超限报警部分则是用作当测量量超出量程范围时发出警报,以便提醒用户更改大量程;ADC 使能控制则用来对输入量进行控制,允许输入或者不允许输入。
图3-1 硬件系统设计总体框架图
3.1 硬件系统部分芯片介绍
3.1.1 AT89C51芯片简介
图3-2 AT89C51 芯片引脚图
AT89C51主要特性[8]:
1)与MCS-51 兼容
2)4K字节可编程FLASH存储器
3)寿命:1000写/擦循环
4)数据保留时间:10年
5)全静态工作:0Hz-24MHz
6)三级程序存储器锁定
7)128×8位内部RAM
8)32可编程I/O线
9)两个16位定时器/计数器
10)5个中断源
11)可编程串行通道
12)低功耗的闲置和掉电模式
13)片内振荡器和时钟电路
功能特性描述[9]:
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能CMOS 8位微处理器,俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
AT89C51 提供以下标准功能:4K 字节Flash 闪速存储器,128字节内部RAM,32 个I/O 口线,两个16位定时/计数器,一个5向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。同时,AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作,但允许RAM,定时/计数器,串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容,但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
VCC:供电电压。GND:接地。
AT89C51单片机的P口特点[10]:
P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P0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/地址的低八位。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外部必须接上拉电阻。
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口作为低八位地址接收。
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,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[11]。
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。
3.1.2 ADC0809芯片介绍
ADC0809是CMOS型的8位逐次逼近式单片A/D转换器。
ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器,可以和单片机直接接口。
(1) 主要特性
①分辨率为8位。
②转换时间100us。
③单一+5V供电电,模拟压输入在0—+5 V之间。
④功耗为15mW。
(2) ADC0809的内部逻辑结构
图3-3 ADC0809的内部逻辑结构
上图3-3可知,ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道,允许8路模拟量分时输入,共用A/D 转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D 转换完的数字量,当OE 端为高电平时,才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
(3) ADC0809 引脚结构
图3-4 ADC0809引脚结构图
地址输入和控制线:4条
ALE 为地址锁存允许输入线,高电平有效。当ALE 线为高电平时,地址锁存与译
ADDC ALE
IN 7-IN 0
START
CLK
7-D 0
cc
码器将A,B,C三条地址线的地址信号进行锁存,经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A,B和C为地址输入线,用于选通IN0-IN7上的一路模拟量输入。通道选择表如下表所示[12]。
表3-5 地址输入线的通道选择
数字量输出及控制线:11条
ST为转换启动信号。当ST上跳沿时,所有内部寄存器清零;下跳沿时,开始进行A/D转换;在转换期间,ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时,表明转换结束;否则,表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号,用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=1,输出转换得到的数据;OE=0,输出数据线呈高阻状态。D7-D0为数字量输出线。
CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路,所需时钟信号必须由外界提供,通常使用频率为500KHZ,
VREF(+),VREF(-)为参考电压输入。
(4) ADC0809应用说明:
① ADC0809内部带有输出锁存器,可以与AT89c51单片机直接相连。
②初始化时,使ST和OE信号全为低电平。
③送要转换的哪一通道的地址到A,B,C端口上。
④在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号。
⑤是否转换完毕,我们根据EOC信号来判断。
⑥当EOC变为高电平时,这时给OE为高电平,转换的数据就输出给单片机了。
3.1.3 TEC6122简述
(1) 概述
TEC6122共阴极8X8段LED数码管(8X8点阵)显示驱动电路是全定制专用集成电路。该电路由开机自清电路、振荡电路、位扫描驱动电路、8X8 bit移位寄存器电路、8X8 bit数据锁存器电路、段多路选择器驱动电路组成。它可与各种型号的微处理器串行口或并行口,专供驱动8位X8段共阴极LED数码管(8X8LED点阵)[11]。
(2) 特点
①工作电压:+4V~+6V。
②位扫描驱动电流≥80mA(VDD=+5V)。
③段扫描驱动电流≥10mA(VDD=+5V)。
④可驱动高彩色LED管。
⑤可通过N个TEC6122级联实行NX8位LED显示。
⑥管脚间距2.54mm ,标准24pin窄塑封双列直插封装。
(3) 位扫描共阴极LED显示原理
位扫描信号接―S1,―S2,……,―S8顺序依次出现,循环反复。―S1显示第一位(个位),―S2显示第二位(十位),依次地―S8显示第八位(千万位)。要显示的段码A,B,……,DP是由S1∽S8依次分别选通送出,S1送A1,B1,……,DP1,显个位,其它位不显示。同样地S8送出A8,B8,……,DP8,显千万位,其它位不显示,这就是位扫描共阴极LED显示原理。
3.2 数字万用表硬件设计
3.2.1 分模块详述系统各部分的实现方法
一、电源部分
由于高压交流电会对弱电系统产生干扰,影响系统的稳定性,而电池之类的电源又存在维护不方便和电压电流衰减等的缺点,所以本次设计采用外部稳压电源供电[13]。
图3-8 电源电路图
二、输入端
图3-9万用表正表笔输入端电路
被测量的输入端经过表笔流经保险丝,这样做是为了起到保护作用,防止过压过流而烧坏元器件。
三、分流电阻
图3-10 分流电阻电路
如上图3-10,使用有一定规律的电阻组合构成精密的电阻分流器,能够实现分流大电流的目的。
四、分压电阻
图3-11 分压电阻电路
如上图3-11,使用有一定规律的电阻组合构成精密的电阻分压器,能够实现分流大电压的目的。
V
U
31
50mA
500mA
5A
五、基准电阻
图3-12 基准电阻电路
测量电阻与测量电流或者电压一样重要,俗称“三用表”,利用数字电压表做成的多量程电阻表,采用的是“比例法”测量,因此,它比起指针万用表的电阻测量来精确度更高,而且耗电很小,上图2-12中所配置的一组电阻就叫“基准电阻”,就是通过切换各个接点得到不同的基准电阻值,再由ADC0809的参考电压V ref 与被测电阻上得到的电压V 测进行“比例读数”。 六、ADC 部分
图3-13 ADC0809转换电路[15]
由图中可以看到,ADC0809的启动信号START 由片选线P2.7与写信号WR 的“或非”产生。这要求一条向ADC0809写操作指令来启动转换。ALE 与START 相连,即按打入的通道地址接通模拟量并启动转换。输出允许信号OE 由读信号RD 与片选线P2.7“或非”产生,即一条ADC0809的读操作使数据输出。
由于ADC0809的参考电压V REF =V CC
,所以转换之后的数据要经过数据处理,在
数码管上显示出电压值。
七、报警部分
图3-14 报警电路
当检测到被测量超出预定的值,蜂鸣器发出“嘀”声。具体的实现过程是单片机P3.3脚输出高电平,使得Q2导通。使得LS1对地导通,蜂鸣器发出响声[16]。
八、单片机最小系统
图3-15 单片机最小系统电路
单片机工作时,先以主震荡频率为基准发出CPU时序,对指令进行译码,然后发出各种控制信号,完成一系列定时控制的操作,用来协调单片机内部各功能部件之间的数据传输,数据运算等操作。单片机最小系统由震荡电路,复位电路及一片单片机构
基于单片机数字时钟的设计 第一章绪论 1.1数字时钟的背景 1.2数字时钟的意义 1.3数字时钟的应用 第二章整体设计方案 2.1 单片机的选择 2.2 单片机的基本结构 第三章数字是中的硬件设计 3.1最小系统设计 3.2液晶显示电器 3.3键盘控制电路 第四章数字时钟的软件设计 4.1系统软件设计流程图 4.2数字是中的原理图 4.3主程序 4.4时钟设置子程序 4.5定时器中断子程序 4.6液晶显示子程序 4.7按键控制子程序 第五章系统仿真 1.1数字时钟的背景 20世纪末,电子技术获得了飞速的发展,在其推动下,现代电子产品几乎渗透了各个领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高,同时也使现代电子产品性能及一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快。时间对人们来说总是那么宝贵,工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情,当事情不是很重要的时候,这种遗忘无伤大雅。但是,一时的耽误可能酿成大祸。 目前,单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化,低功耗,小体积,大容量,高性能,低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势单片机应用的重要意义还在于,他从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术,是传统控制技术的一次改革。
单片机模块中最常见的是数字时钟,数字钟是一种用数字电路实现时,分,秒计时的装置,与机械时钟相比具有更高的准确性和直观性,且无机械装置,具有更长的使用寿命,因此得到了广泛的使用。 1.2数字时钟的意义 数字钟是采用数字电路实现对.时,分,秒.数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便,而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等,所有这些,都是以钟表数字化为基础的。因此,研究数字钟及扩大其应用,有着非常现实的意义。 1.3数字时钟的应用 数字时钟已成为人们日常生活中必不可少的,广泛用于个人家庭以及车站,码头,剧场办公室等公共场所,给人们的生活,学习,工作,娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术,使数字钟具有走时准确,性能稳定,携带方便等优点,它还用于计时,自动报时以及自动控制等各个领域。 第二章整体设计方案 2.1单片机的选择 单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支,也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机,特别适用于控制领域,故又称微控制器 通常,单片机由单块集成电路芯片构成,内部包含计算机的基本功能部件;中央处理器,存储器和I/O接口电路等。因此,单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合,成为一个单片机控制系统。 单片机经过1,2,3,3代的发展,正朝着多功耗CMOS化,微型单片化,低电压,低功耗,主流与多品种共存等方向发展。其发展趋势不外乎以下几个方面:, 1.低功耗CMOS化 MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW,而现在的单片机普遍都在100mW 左右,随着对单片机功耗要求越来越低,现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。象80C51就采用了HMOS(即高密度金属氧化物半导体工艺)和CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS虽然功耗较低,但由于其物理特征决定其工作速度不够高,而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点,这些特征,更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径 2.微型单片化 现在常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口,中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上,增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW(脉宽调制电路)、WDT(看门狗)、有些单片机将LCD(液晶)驱动电路都集成在单一的芯片上,这样单片机包含的单元电路就更多,功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做,制造出具有自己特色的单片机芯片。此外,现在的产品普遍要求体积小、重量轻,这就要求单片机除了功能强和功耗低外,还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式,其中SMD(表面封装)越来越受欢迎,使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。 3.主流与多品种共存 现在虽然单片机的品种繁多,各具特色,但仍以80C51为核心的单片机占主流,兼容
摘要 接口实验报告 题目:脉搏波体温自动采集系统院(系):电子工程与自动化学院 专业:仪器仪表工程 学生姓名: 学号: 指导老师:李智 职称:教授 20 年8月28日 I
摘要 本文介绍了一种基于51单片机的心率体温采集系统。首先介绍了51系列单片机的内部相关配置、工作原理以及编程方法,其次介绍了温度传感器PT100的相关测温方法以及通过红外光电传感器TCRT5000对射的方法来抓取人体脉搏信号。此次设计的电路部分主要包括:传感测量电路、放大电路、滤波整形电路、AD转换电路、控制电路、电源供电电路等。上位机为通过VC编程界面。通过上位机按键控制,将PT100及TCRT5000输入的微弱信号进行放大整形,最后AD采集转换传送给单片机,在上位机界面上显示相关体温及心率信息。 本次硬件设计基于比较稳定可行、低成本的设计思想,软件设计采用模块化的设计方法,并且详细分析了红外传感器TCRT5000应用于心率测量上以及PT100应用于温度测量上的原理及优点,阐述了其他各配合电路的组成与工作特点,并且通过仿真进行电路的可行性验证,最后完成实物电路的设计,使得本次课题的预期结果得以实现。 关键词:51单片机;传感器;仿真;AD转换
Abstract Abstract This paper introduced a heart rate and body temperature acquisition system that based on 51 single chip microcomputer. First the internal configurations of 51 single chip microcomputer are introduced. And the paper also tell how 51 single chip microcomputer works and how can we program on it. Then the method of using temperature sensor PT100 to get body temperature is introduced, and we use infrared photoelectric sensor TCRT5000 to get the pulse signal of human body.The design of the circuit mainly comprises sensing circuit, amplifying circuit, filtering and shaping circuit, AD converting circuit, counting and displaying circuit, controlling circuit, power supplying circuit and so on. When the keyboard is pressed, the system starts to get signal. The small signal from PT100 and TCRT5000 will be amplified and shaped. Then ad converter will change the analog signal into digital signal and send to 51 single chip microcomputer. At last LCD1602 will display the information of body temperature and heart rate. Keywords: Piezoelectric sensors;control circuit;counters;Multisim2001 simulation software control circuit. III
徐州工程学院 毕业设计(论文)开题报告 课题名称:基于单片机的住宅小区煤气 泄露实时报警器设计 学生姓名:学号: 指导教师:职称: 所在学院: 专业名称: 徐州工程学院 20 年月3日
说明 1.根据《徐州工程学院毕业设计(论文)管理规定》,学生必须撰写《毕业设计(论文)开题报告》,由指导教师签署意见、教研室审查,学院教学院长批准后实施。 2.开题报告是毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计(论文)工作前期内完成,开题报告不合格者不得参加答辩。 3.毕业设计开题报告各项内容要实事求是,逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨,语言通顺,外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词,须注出全称。 4.本报告中,由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述,没有经过整理归纳,缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。 5. 课题类型填:工程设计类;理论研究类;应用(实验)研究类;软件设计类;其它。 6、课题来源填:教师科研;社会生产实践;教学;其它
课题 名称 基于单片机的住宅小区煤气泄露实时报警器设计 课题 来源 社会生产实践课题类型工程设计类 选题的背景及意义 近年来随着人民生活水平的提高,管道煤气和罐装煤气已深入到寻常百姓家。但由于使用不当或设备老化等原因导致的煤气泄漏极大地威胁着人们的生命财产安全。煤气泄漏而大量产生的一氧化碳是煤气中毒事件的根源,如采用煤气泄漏报警器就能得到及时的警示。单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛,为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施。为了防止中毒事件再次发生,提出利用单片机系统进行有效的预防对策。为此设计出家用煤气泄漏报警控制器。 煤气泄漏的危害 一氧化碳的浓度与健康成年人中毒的可能症状 50ppm 健康成年人在八小时内可以承受的最大浓度 200ppm 2-3小时后,轻微头痛、乏力 400ppm 1-2小时内前额痛;3小时后威胁生命 800ppm 45分钟内,眼花、恶心、痉挛;2小时内失去知觉;2-3小时内死亡1600ppm 20分钟内头痛、眼花、恶心;1小时内死亡 3200ppm 5-10分钟内头痛、眼花、恶心;25-30分钟内死亡 6400ppm 1-2分钟内头痛、眼花、恶心;10-15分钟死亡 12800ppm 1-3分钟内死亡
常用数字万用表的基本原理和维修 我们常用的万用表基本都是用,,,,为核心做的,例如,,,,,,,,,,,,,等等这 些表( 很多厂家在设计电路时会考虑对7106做适当的保护措施,例如在图中的IN+与 地之间接一个三极管,将电压限制在1V以内.如果出现误操作导致高压进入,这个三极管被击穿短路,使得7106不会损坏.如果发现万用表在电压档一直显示0V的话,就检查这部分电路.芯片损坏的几率还是比较小的,大部分都是外围元件坏了. 7106是个典型的3位半AD转换器,基本原理如下: school)], 4 4 house building as well as more than 1000 copies of books, more than 10 kinds of collection of newspapers and magazines, fires burnt down. In 1938, the Japanese learned that the national Government established in XI Tang Tomb rotten "clip" taxes, tax officers live in 8 of Yan Dong village farmers home, troops at night, Yao was
burned several houses. 1938 new morning of September 18, the Japanese team went to the countryside "sweep" from the kaiyang village line to Tung Yang Jia Qiao yan Temple wall and met Yang Jia溇 Zhou Dana (male) weeks because of long-term illness and can't work in the fields, the Japanese see his face from scratch without calluses, regard him as "Shina", thrust a knife at the scene of his death. The body was stabbed 7 times, wound 13. The same day, Trang bang village heard the Japanese come to "mop-up" are hiding, mother of 9 Zhou Guanbao Zhang Aying to drill a "dry mound", was discovered by the Japanese, a shot in the end. The same day, is 7 zhouhaijiangzhi grandfather Zhou Yingbao to escape the Japanese army, was found on the road, a shot in the end. In March 1939, the Japanese army in Yan Tomb raiding, has arrested 16 people, in fengqiao cigarettes this morning bang, killing 11 people on the River, East meeting point in wood qiaotu in the afternoon killing 4 people on the Riverside. Gu Tong is a Japanese go speak the Shanghai dialect, later to be called Gu Tong as "kill left." On January 18, 1943, the elves, five thousand or six thousand, water and land go hand in hand "mop-up" jiaxing area west of the railway, Yan Tomb area fall. March 6, Niu Shan (County Government II section chief) carrying its child Niu Jun (strict Tomb seventh district Chang) and the District Assistant Yu Xuchu, and players Jin Fuqin, and Shen Baosheng, six people received Wujiang underground County Government notification 7106的基本量程是200mV,所以相应的测量范围就是2V,20V,200V......(很多 表交流电压上限是750V,是因为元器件耐压的问题,而且通常也不需要太大的量程).
单片机原理及应用课程设计任务书 题目:电子时钟(LCD显示) 1、设计要求以AT89C51单片机为核心的时钟,在LCD显示器上显示当前的时间: 使用字符型LCD显示器显示当前时间。显示格式为“时时:分分:秒秒”。用3个功能键操作来设置当前时间。功能键K1~K4功能下。 K1—设置小时。 K2—设置分钟。 K3—设置秒。 程序执行后工作指示灯LED发光,表示程序开始执行,LCD显示“23:59:00”,然后开始计时。 2、工作原理 本课题难点在于键盘的指令输入,由于每个按键都具有相应的一种功能,程序中有较多的循环结构用以判断按键是否按下,以及判断按键是否抬起,以及LCD显示器的初始化。 3、参考电路 硬件设计电路图如下图所示: 硬件电路原理图 单片机原理及应用课程设计任务书
题目:电子时钟(LCD显示) 1、设计要求以AT89C51单片机为核心的时钟,在LCD显示器上显示当前的时间: 使用字符型LCD显示器显示当前时间。显示格式为“时时:分分:秒秒”。用3个功能键操作来设置当前时间。功能键K1~K4功能下。 K1—设置小时。 K2—设置分钟。 K3—设置秒。 程序执行后工作指示灯LED发光,表示程序开始执行,LCD显示“23:59:00”,然后开始计时。 2、工作原理 本课题难点在于键盘的指令输入,由于每个按键都具有相应的一种功能,程序中有较多的循环结构用以判断按键是否按下,以及判断按键是否抬起,以及LCD显示器的初始化。 3、参考电路 硬件设计电路图如下图所示: 硬件电路原理图 基于AT89C51单片机的电子时钟设计报告
一、设计要求与目的 1)设计要求以AT89C51单片机为核心的时钟,在LCD显示器上显示当前的时间。 2)、使用字符型LCD显示器显示当前时间。显示格式为“时时:分分:秒秒”。3)、用3个功能键操作来设置当前时间。 4)、熟悉掌握proteus编成软件以及keil软件的使用 二、本设计原理 本设计以AT89C51单片机为核心,通过时钟程序的编写,并在LCD显示器上显示出来。该编程的核心在于定时器中断及循环往复判断是否有按键操作,并对每个按键的操作在LCD显示器上作出相应的反应。由于LCD显示器每八位对应一个字符,故把秒、分、时的个位和十位分开表示。 该课题中有三个控制开关KM1、KM2、KM3分别控制时、分、秒的调整,时间按递增的方式调整,每点一次按钮则相应的时间个位加以,且时间调整不干扰其他为调整时间的显示。 三、硬件设计原理(电路) 硬件电路原理图
目录 摘要 (3) 英文摘要 (3) 1 引言 (4) 1.1 心率计的研究背景和意义 (4) 1.2 心率计的研究现状及发展动态 (4) 2 方案论证及元器件选择 (5) 2.1 研究内容及设计指标 (5) 2.2 方案设计与论证 (5) 2.2.1 传感器的选择与论证 (5) 2.2.2 信号处理方案选择和论证 (7) 2.2.3 单片机系统选择和论证 (8) 2.2.4 显示模块选择和论证 (9) 2.3元器件选择及其功能介绍 (9) 2.3.1单片机AT89S52 (9) 2.3.2红外传感器 (11) 2.3.3双运算放大器LM358N (11) 2.3.4 LCD12864 (12) 3 硬件系统设计 (13) 3.1 系统设计框图 (13) 3.2 信号采集电路 (14) 3.3 信号放大电路 (15) 3.3.1一级信号放大电路 (15) 3.3.2 电源模块设计 (16) 3.4 信号比较电路 (17) 3.5 LCD显示电路 (18) 3.6 记忆电路 (18) 3.7 键盘电路 (19) 4 软件设计 (19) 4.1 测量计算原理 (20) 4.2 主程序流程图 (20)
4.3 中断程序流程图 (21) 4.4 定时器T0,T1的中断服务程序 (21) 5 系统测试与结果分析 (22) 5.1 测试方法和仪器 (22) 5.2 仿真与焊接阶段 (23) 5.2.1 仿真阶段 (23) 5.2.2 焊接与完成阶段 (23) 5.3 测试数据与结果分析 (25) 5.3.1测量结果与分析 (25) 5.3.2几种主要系统干扰和影响 (27) 结束语 (28) 参考文献 (29) 附录一:心率计电路图 附录二:部分程序
基于单片机的毕业论文题目有哪些 很多物联网专业的学生对单片机非常感兴趣,不光是对专业的热爱,另外由于单片机是集成电路芯片,是控制整个流程最基础的环节,大多数理科生对这种控制式设计充满着好奇,下面,我们学术堂整理了多个基于单片机的毕业论文题目,欢迎各位借鉴。 基于单片机的毕业论文题目一: 1、基于单片机的压电加速度传感器低频信号采集系统的设计 2、基于单片机的超声测距系统 3、基于C8051F005单片机的两相混合式直线步进电机驱动系统的设计 4、基于单片机的工业在线数字图像检测系统研究与实现 5、基于FPGA的8051单片机IP核设计及应用 6、基于单片机的军需仓库温湿度测控系统研究 7、单片机多主机通信模式在粮库温湿度监控系统中的应用 8、基于单片机的中小水电站闸门控制系统 9、基于单片机的正弦逆变电源研制 10、单片机实验教学仿真系统的设计与开发 11、基于单片机的温湿度检测系统的设计 12、基于单片机的蓝牙接口设计及数据传输的实现 13、基于单片机的多功能温度检测系统的设计与研究 14、基于单片机的温度控制系统的研究 15、行为导向教学策略在职校单片机课程教学中的应用研究 16、逻辑电路与单片机的虚拟实验系统设计与实现
17、基于单片机的LED显示系统 18、基于单片机的校园安防系统 19、基于MSP430单片机的红外甲烷检测仪设计及实现 20、基于高性能单片机的无线LED彩灯控制系统的设计与实现 21、基于AVR单片机教学实验板的设计 22、基于单片机的阀岛控制系统的研究 23、基于AT89S51单片机实验开发系统设计 24、基于单片机和GPRS数据传输技术的研究 25、基于HCS12单片机的智能车底层控制系统研究 26、单片机GPRS智能终端及远程工业监控技术研究 27、基于单片机的MODBUS总线协议实现技术研究 28、基于单片机的室内智能通风控制系统研究 29、基于单片机的通用控制器设计与实现 30、基于单片机控制的PTCR阻温特性测试系统的设计与实现 31、Proteus在单片机教学中的应用 32、基于单片机的变频变压电源设计 33、基于单片机的监控系统控制部分的设计 34、基于单片机的葡萄园防盗报警系统设计 35、基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现 36、基于单片机的远程抄表系统的设计与研究 37、基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现 38、基于单片机的高精度随钻测斜仪系统开发 39、基于16位单片机MC9S12DG128B智能车系统的设计 基于单片机的毕业论文题目二: 40、基于单片机的压力/液位控制系统的设计研究 41、单片机与Internet网络的通信应用研究 42、基于单片机控制的温室环境测控装置研究 43、具有新型接口的MCS-51单片机实验系统设计 44、基于单片机控制的直流恒流源的设计 45、基于单片机的模糊控制方法及应用研究 46、基于AT89S52单片机的煤矿瓦斯监测系统的研制 47、基于AT89C51单片机的脉象信号采集系统研究 48、基于DTMF技术的单片机远程通信系统研究 49、基于单片机的GPRS无线数据采集与传输系统的设计 50、基于单片机控制的柴油机喷油泵数据采集系统的设计与实现 51、基于谐振技术及MK单片机的多路升压器研究设计 52、基于单片机的数据串口通信 53、基于单片机的智能寻迹系统设计 54、压电式阀门定位器与单片机实验装置研制 55、基于单片机的微型电子琴研究与实现 56、基于单片机的恒温恒湿孵化器系统设计 57、基于16位单片机MC9S12XS128的两轮自平衡智能车的系统研究与开发
数字万用表常见故障检修及使用注意事项 对数字万用表维修者来讲,学会正确使用只是工作的前提,熟悉其原理是工作的基础,而掌握仪表的维修技术则是工作的可靠保证。下面介绍数字万用表的检修步骤、常见故障分析及排除方法、使用注意事项。 数字万用表的检修步骤 ? ? 检修数字万用表好比医生给病人看病,不仿借用中医诊断时常用的“望、闻、问、切”四字诀。望:先对仪表进行外观检查,有无机械、电气损伤,零部件损坏或丢失等;闻:听取使用人员介绍发生故障所看到的异常现象等;问:对疑点要多问几个为什么例如操作人员是否有误动作,仪表的过流及过压保护电路是否发生断路或短路故障;切:进行切合实际的分析,必要时画出检修流程图,为迅速排除故障创造条件。 ? ? 望、闻、问、切都属于调查研究,分析原因,以便做到心中有数。 ? ? 修理数字万用表需参照电路图进行。若有印制电路和元器件装配图就更为便利(可参见笔者编着的《数字万用表电路图集》一书,人民邮电出版社1996年 11月出版)。 ? ? 检修故障一般应从电源开始,若接通电源后LCD无任何显示,应首先检查9V叠层电池的电压是否过低、电池夹断线否\电源开关有无损坏。假如电池电压正常,但从单片A/D 转换器上测不出电压,通常是电池引线开路或电源开关接触不良。 ? ? 寻找故障应遵循先外后里、先易后难、化整为零、重点突破的原则。排除故障应力求彻底,有的数字万用表在修理后稍受震动或用手拍打一下机壳就不能正常工作,多属有虚焊、脱焊处。倘若放过此类故障,仪表使用过程中就会时好时坏。 ? ? 仪表修理完毕先不要装外壳,应再通电检查几次,确认修好之后再装壳。条件允许时应按说明书所列技术指标对仪表进行校验。修理工作只有和日常维护保养、定期校验结合起来,才能确保仪表的性能指标,延长其使用寿命。 单片A/D转换器的功能检查 ? ? 单片A/D转换器是数字万用表的“心脏”。31/2数字万用表大多采用 ICL71O6(或TSC7lO6、TC7lO6)型CMOS单片A/D转换器。功能检查的目的是判断ICL71O6的质量好坏,进而区分数字万用表的故障范围在A/D转换器,还是在外围电路。以直流2O0mV基本档为例,功能检查可分以下4步进行: ? ? 1.检查本输入时的显示值将ICL7lO6的模拟输人端 IN十与 IN- 端短接,使输人电压VIN=OV,仪 表应显示“”。
单片机课程设计 姓名:韶辉 学号: 1402250232 班级:自动化11402 成绩: 指导老师:吴玉蓉 设计时间:2016年12月26日~2017年1月5日
目录 1.设计要求 (1) 2.系统总体方案 (2) 3.硬件电路设计 (3) 4.系统软件设计. (4) 5.课程设计体会 (15) 6.参考文献 (15) 7.系统实物图 (16) 附录1 电路原理图 (17) 附录2 原件清单 (18)
一、设计要求 利用51单片机开发电子时钟,实现时间显示、调整功能。具体要求如下:(1)按以上要求制定设计方案,并绘制出系统工作框图; (2)按要求设计部分外围电路,并与单片机仿真器、单片机实验箱、电源等正确可靠的连接,给出电路原理图; (3)用仿真器及单片机实验箱进行程序设计与调试; (4)利用键盘输入调整秒、分和小时时刻,数码管显示时间; 二、系统总体方案 1.时钟计数:形成秒、分、小时,系统时间采用24小时制。利用单片机部的定时器/计数器来实现,它的处理过程如下:首先设定单片机部的一个定时器/计数器工作于定时方式,对机器周期计数形成基准时间(如10ms),然后用另一个定时器/计数器或软件计数的方法对基准时间计数形成秒(对10ms计数100次),秒计60次形成分,分计60次形成小时,小时计24次则计满一天。 (如12-25-09)。 2.显示:采用8个LED显示系统当前时间,显示格式为“时-分-秒” 3.设置功能:用户可以对系统的时间进行设置。没有按键时,则时钟正常走时。当按下K0键,进入调分状态,时钟停止走动,此时,按K1或K2键可进行加1或减1操作;继续按K0键可分别进行分和时的调整,此时,按K1或K2键可进行加1或减1操作;最后按K0键将退出调整状态,时钟开始计时运行。 4.系统框图
选题的目的和意义: 在中医四诊(望、闻、问、切)中,脉诊具有非常重要的位置。它是我国传统医学中最具特色的一项诊断方法,历史悠久,内容丰富,是中医“整体观念”、“辨证论证”基本精神的体现与应用。医院的护士每天都要给住院的病人把脉记录病人每分钟心跳数,方法是用听诊器放在胸口处,根据心脏的跳动进行计数。为了节省时间,一般不会作1分钟的测量,通常是测量10秒内的心跳数,再把结果乘以6得到每分钟的心跳数,这样做还是比较费时,而且精度也不高。为了更方便以及更精确地反应出心率地正常与否,人类发明出了脉搏计。大大的翻遍了人类对于心脏类疾病的预防和治疗。脉搏波所呈现出的形态(波形)、强度(波幅)、速率(波速)和节律(周期)等方面的综合信息,在很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征,因此对脉搏波采集和处理具有很高的医学价值和应用前景。 国内外对本课题涉及问题的研究现状: 脉搏测量仪日常生活中已经得到了非常广泛的应用。早在1860年Vierordt 创建了第一台杠杆式脉搏描记仪,五十年代末,有人研制出以酒石酸钾钠压电晶片为换能器的脉搏描在我们的记器,将中医寸、关、尺的脉搏,通过换能器转换为电能加以放大描记,初步确定了中医弦脉、滑脉、平脉等的特征图形,1959年,进行高血压弦脉及其机制的研究。 六十年代初研制的“20型三线脉象仪”,首次实现了寸、关、尺三部切脉国内20世纪50年代初朱颜将脉搏仪引用到中医脉诊的客观化研究方面。此后随着机械及电子技术的发展,国内外在研制中医脉象仪方面进展很快,尤其是70年代中期,国内天津、上海、江西等地相继成立了跨学科的脉象研究协作组,多学科共同合作促使中医脉象研究工作进入了一个新的境界。脉象探头式样很多,有单部、三部、单点、多点、刚性接触式、软性接触式、气压式、硅杯式、液态汞、液态水等多种形式。目前脉搏测量仪在多个领域被广泛应用,除了应用于医学领域,如无创心血管功能检测、妊高症检测、中医脉象、脉率检测等等,商业应用也不断拓展,如运动、健身器材中的心率测试都用到了技术先进的脉搏测量仪。压力的任意调节和客观定量测定,以及与指感基本一致的压力脉象波型的描记。该仪器在临床试用取得大量的实验数据。之后,全国各地陆续研制出各种不同换能器(如半导体硅应变片换能器,电感式压力换能器,电阻抗式换能器)的脉象仪,不断提高换能器的灵敏度,精确度,并改进探头的造型。近年来有些单位还将声像图仪、频谱分析应用于中医脉象研究。七十年代初,中国医学科学院分院利用电子学的新进展,研制出性能较好的脉搏图机,所描记的脉搏图能反映出十余种脉象。为用脉搏图形识别这些脉搏打下了初步基础。七十年代末北京中医学院采用测量脉搏图参数,进行系统分析,来描述弦、滑、细、平等脉象的脉搏图特征,从定性推进到定量。八十年代初魏韧提出多因素脉图识别法,将切脉时医师的应指感觉分解为八种成分,其不同组合构成各种脉象。还研制出MTY-A型脉图仪,在传统的波形图外尚可描记各种取脉压力下的脉搏幅度趋势图及脉管粗细图,认为可综合上述八种指感成分,因而能反映出所有各种脉象。几乎世界上所有的民族都用过"摸脉"作为诊断疾病的手段。脉搏波所呈现出的形态(波形)、强度(波
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刷基于单片机的家用智能总线式开关设计 刷设施 境中湿度检测电路设计 刷基于单片机的音乐合成器设计 刷设施 境中二氧化碳检测电路设计 刷基于单片机的水温控 系统设计 刷基于单片机的数 温度计的设计 刷基于单片机的火灾 警器 刷基于单片机的红外遥控开关设计 刷基于单片机的电子钟设计 刷基于单片机的红外遥控电子密码锁 刷大棚温湿度自动 控系统 刷基于单片机的电器遥控器的设计 刷单片机的语音 储与 放的研究 刷基于单片机的电 热炉温度控 系统设计 刷红外遥控电源开关 刷基于单片机的 频信 发生器设计 刷基于单片机的呼叫系统的设计 刷基于PIC16F876A单片机的超声波测距仪 刷基于单片机的密码锁设计 刷单片机步 电机转速控 器的设计 刷由A切89C51控 的太 能热水器 刷 盗与恒温系统的设计与 作 刷A切89分52单片机实验系统的开发与 用 刷基于单片机控 的数 气压计的设计与实 刷智能压力传感器系统设计 刷智能定时器 刷基于单片机的智能火灾 警系统 刷基于单片机的电子式转速 程表的设计 刷 交车汉 显示系统 刷单片机数 电压表的设计 刷精密三F转换器与MC分-51单片机的接口技术 刷基于单片机的居室安全 警系统设计 刷基于89C2051 IC卡读/写器的设计 刷PC机与单片机串行通信设计 刷球赛计时计 器设计 刷 系列PCL五层电 控 系统设计 刷自动起闭光控窗帘设计 刷单片机控 交通灯系统设计 刷基于单片机的电子密码锁 刷基于51单片机的多路温度采集控 系统 刷点阵电子显示屏-- 业设计 刷超声波测距仪-- 业设计 刷单片机对玩 小车的智能控 业设计论文 刷基于单片机控 的电机交流调速 业设计论文
9205数字万用表工作原理电路及其测量电路- 全文 数字万用表由数字电压表(DVM)配上各种变换器所构成的,因而具有交直流电压、交直流电流、电阻和电容等多种测量功能。 下图是数字万用表的结构框图,它分为输入与变换部分、A/D转换器部分、显示部分。输入与变换部分,主要通过电流一电压转换器(w)、交一直流转换器(AC/DC)、电阻一电压转换器(R/V);电容一电压转换器(CN)将各测量转换成直流电压量,再通过量程旋转开关,经放大或衰减电路送入A/D转换器后进行测量。 A/D转换器电路与显示部分由ICL7106和LCD构成。
我们可以看出数字万用表是以直流200mV作基本量程,配接与之成线性变换的直流电压、电流;交流电压、电流,欧姆、电容变换器即能将各自对应的电参量用数字显示出来。 功能电路及工作原理 1.电阻测量电路及小数点显示电路(见下图) ①采用比例法测量电阻,被测电阻Rx和基准电阻串联起来接在V+和COM之间,Uin=V+RX/(R+RX)。测量档位确定后,R确定,则Rx越大,Uin也越大;档位从200Ω~20MΩ变化时,相应的R也增大,通过计算可以看出能保证Rx上的分压不会超出一定值,使各个量程保持平衡。 ②ICL7106只有液晶笔端和背电极驱动端,为了显示小数点,利用运放OP1构成反相放大器形成小数点显示电路,使得ICL7106去LCD的背电极BP点的脉冲信号(50Hz的方波,占空比位50%,保证交流电压有效值为0,延长LCD的使用时间)和相应去每个小数点BP2、BP20、BP200的脉冲信号反向,根据液晶的显示原理,此时正好点亮相应的小数点。
2.直流电压测量电路及交流电压测量电路(见下图) ①直流电压测量采用电阻分压器法测量电压,输入的直流电压通过分压和转换开关将各个量程电压均变成为0~200mV直流电压,最后送入A/D 转换电路去显示。 测量值越大,则分压送入ICL7106的输入端的电压越大;档位从 200mV~1000V变化时,相应的档位电阻减少,通过计算可以看出能保证
课题:基于51单片机的多功能数字时钟系统设计 一、概述、设计思路 该设计方案是以MC51单片机为核心,采用LCD液晶屏幕显示系统,辅以闹钟模块,温度采集模块、日期提醒、键盘时间调整预设置等模块,所构建的数字时钟系统,能动态显示实时时钟的时、分、秒,数据显示(误差限制在30每天),对闹铃方式与温度调节模块进行了重点设计实现SB0、SB1、SB2、SB3四个键实现时钟正常显示,调时,及闹钟时间设置。本系统设计大部分功能有软件来实现,使电路简单明了,系统稳定性也得大大提高。 二、系统组成与工作原理 1、工作原理: 本设计采用STC89C51单片机作为本次课程设计的控制模块。单片机可把由DS18B20、DS1302、AT24C02中的数据利用软件来进行处理,从而把数据传输到显示模块,实现温度、日历和闹铃的显示。以LCD液晶显示器为显示模块,把单片机传来的的数据显示出来,并且显示多样化,在显示电路中,主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换。 2、总是设计框架图:
图二:系统总体电路图 三、单元电路的设计与分析 整个电子时钟系统电路可分为六大部分:中央处理单元(CPU)、复位电路部分、显示部分、键盘输入部分、温度采集部分。 1、MCS-51单片机 VCC: 89S51 电源正端输入,接+5V。 VSS: 电源地端。
XTAL1: 单芯片系统时钟的反相放大器输入端。 XTAL2: 系统时钟的反相放大器输出端,一般在设计上只要在XTAL1 和XTAL2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了,此外可以在两引脚与地之间加入一20PF 的小电容,可以使系统更稳定,避免噪声干扰而死机。 RESET: 89S51的重置引脚,高电平动作,当要对晶片重置时,只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间,AT89S51便能完成系统重置的各项动作,使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态,并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。 EA/Vpp: "EA"为英文"External Access"的缩写,表示存取外部程序代码之意,低电平动作,也就是说当此引脚接低电平后,系统会取用外部的程序代码(存于外部EPROM中)来执行程序。因此在8031及8032中,EA引脚必须接低电平,因为其内部无程序存储器空间。如果是使用8751 内部程序空间时,此引脚要接成高电平。此外,在将程序代码烧录至8751内部EPROM时,可以利用此引脚来输入21V的烧录高压(Vpp)。 ALE/PROG: 端口3的管脚设置: P3.0:RXD,串行通信输入。 P3.1:TXD,串行通信输出。 P3.2:INT0,外部中断0输入。
基于单片机的心率计设计 摘要 心率是指单位时间内心脏搏动的次数,包含了许多重要的生理、病理信息,特别是与心脑血管相关的信息,是生物医学检测中一个重要的生理指标,也是临床常规诊断的生理指标;因此迅速准确地测量心率便显得尤为重要。随着医疗水平和人们生活水平的提高,快速、准确、便携式心率计便成为一种新的发展趋势,同时伴随着单片机技术的发展,基于单片机的便携式心率计便不失为一个好的选择。 本心率计共有三大部分,分别为:传感器部分、信号处理部分、单片机控制部分。传感器部分采用光电式传感器实现对信号采集;信号处理部分则采用放大、滤波、波形变换等方法实现信号的有效处理;而单片机部分则实现对心率的计数和显示功能。通过这三部分的有效组合初步实现对人体心率的一个有效计数。 信号采集采用光电式传感器通过对手指末端透光度的监测,实现信号的采集;信号放大则采用四运放运算放大器LM324,波形变换采用555定时器构成反向施密特触发器;单片机控制模块则采用AT89C51微处理器和相关元器件通过C语言编程实现计数和显示功能。 关键词:心率,光电式传感器,信号处理,AT89C51
DESIGN OF HEART RATE METER BASED ON MCU ABSTRACT Heart rate is refering to the number in unit time of the heart beating, contains many important physiological and pathological information, especially information associated with cardiovascular, biomedical detection an important physiological indexes, and routine clinical diagnosis of physiological indexes; so quickly and accurately measuring heart rate appears to be particularly important. With the improvement of medical level and people's living standards, rapid, accurate and portable heart rate meter has become a new trend, accompanied by the development of SCM technology, will not be regarded as a good choice of meter based on microcontroller portable heart rate. Heart rate meter consists of three parts, respectively: sensor part, signal processing part, MCU control part. Part of the sensor using photoelectric sensor achieved the signal of the signal acquisition; signal processing part uses the amplification, filtering, waveform transform method to effectively d eal with; and part of SCM is to achieve counting on heart rate and display function. Through the effective combination of these three parts, an effective count of human heart rate is realized.. Signals were collected using photoelectric sensor through the monitoring of the degree of light at the end of a finger, to realize the signal acquisition; signal amplification four operational amplifier LM324 operational amplifier is used, the waveform transform the 555 timer constitute reverse Schmitt trigger; MCU control module is used AT89C51 microprocessor and related components by C language programming counting and display function. KEY WORDS: heart rate, sensor photoelectric, signal processing, AT89C51