毕业设计 - 电容测试仪设计[1] - 图文

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时/计数器和一个8路输入的10位A/D转换器,并配有串行总线接口;80C51XA使单片机位数增至16位;Intel公司的80C51GA/GB也增加了A/D转换功能。

(3)我国宏晶科技STC系列单片机

我国宏晶科技公司的STC系列单片机具有低成本,速度快,功耗低,兼容性好的特点。 设计选用宏晶科技的STC89C52RC单片机作为系统计算核心。

STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机,指令代 码完全兼容传统的8051单片机,12时钟/机器周期和6时钟机器/周期可任意选择。

主要特性如下:

1. 增强型8051单片机,6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以任意选择,指令代码完全兼容传统8051.

2. 工作电压:5.5V~3.3V(5V单片机)/3.8V~2.0V(3V单片机)

3. 工作频率范围:0~40MHz,相当于普通8051的0~80MHz,实际工作频率可达48MHz 4. 用户应用程序空间为8K字节 5. 片上集成512字节RAM

6. 通用I/O口(32个),复位后为:P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉,P0口是漏极开路输出,作为总线扩展用时,不用加上拉电阻,作为I/O口用时,需加上拉电阻。

7. ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程),无需专用编程器,无需专用仿真器,可通过串口(RxD/P3.0,TxD/P3.1)直接下载用户程序,数秒即可完成一片

8. 具有EEPROM功能 9. 具有看门狗功能 3.2.2 单片机时钟电路设计

时钟电路用于产生STC89C52RC单片机工作时所必需的时钟信号。STC89C52RC本身就是一个复杂的同步时序电路。为保证同步工作方式的实现,STC89C52RC单片机应该在唯一的时钟信号控制下,严格地按时序执行指令进行工作。

时钟是单片机的心脏,单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准的,有条不紊的一拍拍的工作。因此,时钟频率直接影响单片机的速度,时钟电路的质量也直接影响单片机的稳定性。常用时钟电路有两种方式,一种是外部时钟方式,另一种是内部时钟方式。

1.外部时钟方式

外部时钟方式是使用外部振荡脉冲信号,常用于多片STC89C52RC单片机同时工作,以便

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于同步。对外部脉冲信号的要求一般为低于12MHz的方波。

外部时钟源直接接到XTAL2端,直接输入到片内的时钟发生器上。电路见图3.4。由于XTAL2的逻辑电平不是TTL的,故建议外接一个4.7K~10K的上拉电阻。

图3.4 单片机外部时钟方式电路

2.内部时钟方式

STC89C52RC单片机内部有一个构成振荡器的高增益发相放大器,该高增益发相放大器 的输入端为芯片引脚XTAL1,输出端为XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容,就构成一个稳定的自激振荡器,图3.5是STC89C52RC单片机内部时钟方式的振荡器电路。

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图3.5 单片机内部时钟方式的电路

本设计采用内部时钟方式,选用6MHZ的石英晶体。外接电容的大小会影响晶体振荡频率的高低,振荡器的稳定性,起振的快速性。故电路中的外接电容C1,C2选用30pF来保证电路的稳定性和精确度,为了提高温度稳定性,采用温度稳定性好的NPO高频电容。在安装时,晶体和电容尽可能和单片机安装的近一点,目的是减少寄生内容,更好的保证振荡器稳定可靠的工作。

3.2.3 单片机复位电路设计

复位是单片机的初始化操作,只要给RESET引脚上加上2个机器周期以上的高电平信号,就可使STC89C52RC单片机复位。复位的主要功能是把PC初始化为0000H,是STC89C52RC单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化外,当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态,为了摆脱死锁状态,也可按复位键重新启动。

STC89C52RC的复位是由外部的复位电路实现的。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,在每个机器周期的S5P2,斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次然后才能得到内部复位操作所需要的信号。

最简单的上电自动复位电路如图3.6。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。只要VCC上升的时间不超过1ms,就可以实现自动上电复位。

图3.6 上电自动复位电路

除了上电复位,有时候还需要按键手动复位。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中电平复位是通过RST端经电阻与电源VCC接通实现的,按键手动电平复位电路如图3.7。

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图3.7 按键手动复位电路

本设计采用按键手动复位电路,灵活性较好。C取22uF,RS取200?,RK取1K?。

3.2.4 单片机定时器/计数器设置

本设计中单片机的设计电路如下图3.8所示:

图3.8 单片机设计电路

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在现代工业检测,控制中,许多场合都要用到计数或定时功能。STC89C52RC单片机内有三个可编程的定时器/计数器T0、T1、T2。三个定时器/计数器都有定时和计数两种工作模式。

1.计数工作模式

计数功能是对外来脉冲进行计数。每当外部输入脉冲反生负跳变时,计数器加1。 2.定时工作模式

定时功能也是采用计数器的计数来实现的,不过此时的脉冲来自单片机的内部(每经过一个机器周期,计数器加1)。

STC89C52RC单片机有四种工作方式(方式0,方式1,方式2,方式3),通过对特殊功能寄存器额编程,用户可以方便的选择定时器/计数器两种工作模式和四种工作方式。

定时器/计数器工作在方式0时,为13位计数器,由TLX(X=0,1)的低五位和THX的高八位所构成。最长可定时16.384ms。

定时器/计数器工作在方式1时,为16位计数器,由TLX(X=0,1)作为低位和THX作为高八位所构成。最长可定时131.072ms。

定时器/计数器工作在方式2时,为自动恢复初值的(常数自动装入)8位定时器/计数器,由THX作为常数缓冲器,当TLX计数溢出时,在置1溢出标志TFX的同时,还自动地将 THX的常数装入TLX,使TLX开始从初值重新计数。

方式3是为了增加一个附加的8位定时器/计数器提供的。

当定时器/计数器用作计数时,计数脉冲来自相应的外部输入引脚T0/T1。当输入信号产生由1到0的负跳变时,计数器的值增1.每个机器周期的S5P2期间,对外部脉冲进行采样。由于确认一次负跳变需要花两个机器周期,即24个震荡周期,因此外部输入的计数脉冲的最高频率为振荡器的1/24。

在本设计中,使用T0作为定时器,T1作为计数器。为实现外部脉冲计数,在T0计时一秒时,读出T1中的值。T1中的数值为外部脉冲频率,即一秒钟RC振荡器产生的脉冲数目。

3.3 显示电路的设计

3.3.1 液晶显示器的选择

随着智能仪器设备的快速发展,液晶显示器的使用越来越普遍。与传统的数码管相比,液晶显示器具有显示信息多显示规范体积小和功耗低等优点,因此是智能仪器智能设备显示终端的首选。目前,液晶显示器主要可分为点阵字符式和点阵图形式。点阵字符式价格比较低廉使用也比较方便,但它一般只能显示模块预先存储的几十到一百个字符,使用受到一定

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