单片机典型案例开发(五)

2020-07-23 22:19字体:
  

  正在电道测试进程中频频会境遇因为渺视某些小电阻的影响惹起测验数据与外面值之间存正在较大差错,从而影响测试成果。比如电感器、变压器中往往存正在铜电阻,地铁铁轨的电阻;因为其数值较小,普通的指针万用外无法丈量出来;平常测验室里会用电桥举办丈量,但电桥操作手续较烦,又不行直接读出被测电阻阻值。鉴于此,咱们采用了的上风策画了该丈量仪。该丈量仪可直接从LCD显示屏上读出所测得的电阻值,丈量领域为10~2.9999k,同时可能把测试的数据举办积蓄,然后经串行口送入上位机,通过上位机的强健性能,可能对所测得的数据举办明白、执掌。该测试仪的丈量精度高达0.1%,并采用四端丈量法,电阻值不受引线是非及接触电阻的影响。不光丈量轻便,读数直观,且丈量精度、阔别率也高于普通电桥。可用于测验室、探讨所,加倍实用于事业现场。

  如上图本机的根本道理是采用正在被测电阻上通过已知的恒定电流,取出被测电阻上的压降,经放大器放大转换为0~3V直流电压,然后送入C8051F005A/D转换的输入端,经单片机执掌,末了源委液晶显示器直接显示电阻阻值。

  因为要完毕对细微电阻的丈量,于是请求放大器的阔别率高(上升达10V),线性度好,输入阻抗高,并请求漂移低、压制噪声和抗搅扰才干强,为此咱们策画了如图2中信号执掌电道所示的差动放大器。此放大器由运放A1、A2构成第一级差分式电道,A3构成第二级差分式电道,R3、R4、RW构成反应搜集,引入了深度电压串联负反应,故有较高的输入阻抗,且A1、A2都选同相端行动输入端,则它们的共模输出电压和漂移电压也都相当,再源委A3构成的差分式电道,可能相互抵消,故它有很强的共模压制才干和较小的输出漂移电压;A4是电压反向追随器,其用意是使前后级远离。明白此电道可得下列方程。

  从(3)式知输出电压U4与被测电阻RX成正比。放大器的倍数由R3、R4、RW而定,因为A/D转换器的输入电压为0~3V,本仪器设立放大器的放大倍数为10倍,正在U4端获得0~3V的直流电压。为了担保放大器的阔别率和不乱性,除上述电道自己利益外,集成运放A1、A2、A3选用了高精度、低噪声、低漂移的max495,反应岔道的电阻均选用高精度、低温度系数的紧密电阻,另外还采用了少少樊篱步伐有用地压制了噪声和搅扰。测试时被测电阻与测试仪器间采用四端接线输出,丈量时用四根专用导线与被测电阻Rx毗连,当被测电阻较小时,为了避免导线电阻和接触电阻的影响,四根毗连导线要做到性子相似、阻抗好像,如许就可能解除导线电阻和接触电阻的影响。

  该仪器的主题局部是不妨完毕种种性能的电道板,它采用了CYGNAL公司的C8051Fxxx型单片机C8051F005。该体例紧要网罗电源电道、信号收罗电道、信号放大电道、液晶驱动及显示电道、串行通信电道、体例复位电道和C8051F005单片机体例电道(网罗模数转换电道)。体例各局部的精细电道如图2所示。

  ADC12是12位精度的A/D转换模块,带有采样坚持性能,具有高速、通用的特质。它有8个外部信号采样通道和4个内部通道。由差动放大器输出的信号由通道0输入单片机,A/D转换的时钟、转换形式和参考电压源都可能由用户用软件设立。

  因为该单片机内部集成了稠密的外围模块,不光使电道的策画变得容易,还可能大大缩小电道板的尺寸。其余,正在电道板上预留一个JTAG接口,再配以一个平时的PC机,就可能很简单地完毕体例软件的调试。

  C8051F005单片机内部集成了两个通用串行同步/异步模块USART0和USART1,均援助两种分歧的串行同意,即;通用异步同意(UART同意)和同步同意(SPI同意)。本电道采用UART同意,再通过一个RS232接口芯片MAX3221E与PC机通信。

  MAX3221E是事业电压为+3.0~+5.5V、仅需1A的供应电流且具有主动合上性能的单道RS-232收发器。C8051F005单片机的一大特质即是低功耗,它有众种功耗形态可能编程负责。MAX3221E也是具有低功耗特质的接口器件,通过EN、FORCEON、FORCEOFF引脚可能负责驱动器、采纳器的事业形态,启动或禁止主动下降功耗性能,从而使其事业正在分歧的能耗形态,到达下降功耗的主意。

  本体例采用电池供电,如许既可能坚持体例运转的不乱牢靠又可便于正在测验室以外的情况下行使。

  LCD显示选用型号为SMS0501C段码显示驱动器。该液晶显示器的接口体例为二线式串行接口,显示体例为反射式正显示,事业电压为2.7V~5.5V。

  除了以上几个紧要的电道外,体例另有电源欠压检测电道和体例复位电道等。电源欠压检测电道采用的是C8051F005单片机内部集成的模仿较量器来完毕。体例复位电道采用按钮复位形势,使用电容的充放电对单片机举办确切复位。当按钮被按下时,C8051F005单片机的RST引脚即为低电平,只须这个低电平坚持2个机械周期以上,单片机即可确切复位。

  本体例的软件策画采用模块化策画的举措,全数轨范网罗主轨范、数据收罗轨范、数据执掌轨范、串行通信轨范、依时器结束轨范、LCD显示轨范。一齐的轨范均采用C发言编写,可能很简单地调试和下载轨范代码。限于篇幅,本文只给出主轨范的流程图,如图3所示。

  体例的主轨范紧要杀青C8051F005单片机体例的初始化、设立体例时钟和结束字,挪用键盘执掌轨范,遵循分歧的按键转入相应的供职轨范,杀青分歧的性能,如数据的收罗与执掌、串行通讯以及汗青纪录的盘问。此中串行通信子轨范不光可能将单片机存储的数据传送到PC机举办执掌明白,用户也可能遵循处境从PC机上设立待测数据众少以及测试光阴的是非等。

  测试无误,该仪器正在对10~10的细微电阻测试时读数不乱性也较好,且丈量精度高。

  遵循如上所述的电道道理,拓荒出了样机,经测验阐明该仪器的功耗低,如许就大大弥补了电池的行使寿命;体积小,重量轻,便于带领,很适合正在野外及事业现场行使。

  电道睹附图所示,体例由摘机,挂机电道、单片机拨号负责电道、DTMF号码出现及放大电道、电源电道等四局部构成,下面差异予以先容

  图中,J1为电话线为该装配所并联的电话机插座,Rl为保障电阻;DID4为极性庇护电道,用于将线道上极性不确定的电压转换成极性固定的电压,担保无论电话线的正负极怎样毗连,都能使进入开闭管VI发射极的一端永远是正电压;V1是电子开闭,该开闭的通、断受单片机P3.7口负责,当P3.7为高电平日.V2、VI接踵导通,电话线两头,电话线上有电畅达过,此时处于摘机形态;当P3.7为低电平日.V2、VI截止。电话线上没有电畅达过,此时处于挂机形态。正在摘机形态,由电线V供电电压大局部由电话线两头出现的电压降大约正在5V~15V之问。

  89C2051杀青对拨号芯片的负责,R8、c5为复位元件,杀青上电复位,JTI为6MHz晶振。

  行使MK5087型DTMF拨号专用芯片。该芯片本来是队伍式按键输入芯片,即4条行线个按键,实验阐明,该芯片不光具有队伍式键盘输入,并且与51系列单片机具有优异的接口职能。下面临该芯片各引脚的性能予以先容。

  第(1)脚:电源正极,事业电压领域为3.5V10V。(2)脚:形态输出端,当芯片发出DTMF信号时。该脚呈低电平,不然呈高电平。(3)、(4)、(5)、(9)脚:键盘列线输入端,内接下拉电阻,高电平有用,当该脚与任一行线毗连,或者一条行线与一条列线同时有用时,此时芯片发出DTMF信号。

  (6)脚:电源负极。(7)、(8)脚:振荡输入、输出端,接3.58MHz晶体。(10)脚:该脚与第(2)脚正好相反,当芯片发出DTMF信号时,该脚呈高电平,不然呈低电平。(11)、(12)、(13)、(14)脚:键盘行线输入端,内接上拉电阻,低电平有用,当该脚与任一列线毗连,或者一条行线与一条列线同时有用时,芯片发出DTMF信号。(15)脚:单音是否有用负责端,内接上拉电阻,当该脚接地时,芯片只可发

  出双音频,而不行发出单音频:当该脚接高电平或悬空时,芯片既同意发出单音,又同意发出双音,唯有好手线和列线分歧时有用的处境下,芯片技能发出单音频信号。(16)脚:DTMF信号输出端:(16)脚发出的DTMF信号经V3放大后,从V3集电极送入到线道中。

  该芯片队伍键盘与DTMF号码为对应相干,当某一按键按下时,相当于该按键的行线R为低电平、列线C为高电平;同样,当某一行线R为低电平、列线C为高电平日,等效于该行线与该列线交叉的按键被按下。

  电源电道中,220V调换电压经变压器B变为9V.然后经D5~D8整流,CI、C2滤波,再经ICl(7805)稳压.C3、C4滤波后输出不乱的Sv电压,供单片机及号码出现电道行使。

  采用外加调换电源供电的利益是:当电话线km乃至更众)。倘使电话线上的电压由于线途经长衰耗太大,致使于到了终端,电压降不行坚持终端筑设事业乃至为零的处境下,该体例照旧不妨平常事业。

  一齐元件安置正在50mmx80mm的板上。板上有8个螺丝孔,两个用于将变压器固定正在线个用于将线道板和机壳固定。电话进线插座和出线插座安置正在机壳上,并通过连线杆连。指示灯LED正在线道板上策画有安置场所,也可遵循外观的策画需求将指示灯引出。J3为220V电雎输入端.J4用于和机壳上的开闭K毗连。为便于改写轨范,单片机IC2不直接焊接正在板上,而是通过IC插座插入,如许改写轨范时,可直接将单片机从板子上拿下来。需求指出的是,因为R5出现的功耗较大,必然要用功率为IW或2W的水泥电阻.Rl要用不大干51的保障电阻。变压器用2W的即可,其他元件没有卓殊请求。

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