直流电阻测试仪硬件系统设计(编辑修改稿)

直流电阻测试仪硬件系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

很大的弊端；而点阵式 LCD 不仅可以显示字符、数字，还可以显示各种图形、曲线和汉字，像 12864TH点阵式液晶显示模块就可以显示汉字、图片，还可以显示自定义字符。 因此本文 选用了 12864(128 64)LCD 显示器，它是 128(列 )64(行 )点阵的 LCD 显示模块。 在该系统中，通过 89S51 微控制器输入输出接口，利用 C 语言编程控制输入输出端口的高低电平，根据时序 ,以实现对 LCD 的控制，使得所需显示的数据以及功能 得以在 LCD 显示模块上显示。 12864 引脚图 如图 所示： 武汉工程大学邮电与信息工程学院 毕业设计（论文） 9 图 12864 引脚图 本设计使用的是 TH12864 显示模块。 TH12864 液晶显示模块是 128 64点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示中文汉字及字符，且内含图形库，可显示自定义字符，内置国标 GB2312 码简体中文字库（ 16 16 点阵）、 128 个字符（ 8 16 点阵）及 64 256 点阵显示 RAM（ GDRAM）。 与外部 CPU 接口采用并行或串 行两种控制方式。 其中 TH12864 的供电电源有 和 5V的，在本设计中使用的是。 其引脚说明如表 所示 ： 表 12864 引脚功能说明 引脚序号 引脚符号 名称 功能 使用方法 1 VSS 逻辑地连接端 提供工作电源参考地 接用户提供的数字电源地 2 VCC 供电电源连接端 提供 LCD 工件的电源 接用户提供的 5V177。 10%供电电源 3 LCDVIN LCD 工作电源输入端 提供 LCD 工作的电源 接用户提供的~VCC+ 工作电源 4 RS 内部功能寄存器选择信号，输入端 提供内部功能寄存器选择的输入信号， RS=H 选择数据寄存器， RS=L 选择命令或状态寄存器 外接微处理器的选通控制信号 5 R/W 读 /写操作控制信号，输入端 提供读 /写操作的输入信号，输入信号，选择读 /写模块操作 R/W=H，读操作；R/W=L，写操作 外接微处理器的读写控制信号 6 E 片选使能，输入端 提供选通工作的输入信号，片选信号，高电平有效 外接微处理器的片选输出信号 714 DB0~DB7 内部数据总线，输入 /输出 提供数据输入 /输出的信息交换通道 外接微处理器的并行数据总线 15 CS1 片选输入端 提供 KS0108B（ 1）片选信号 外接选通 KS0108B（ 1）的片选信号 武汉工程大学邮电与信息工程学院 毕业设计（论文） 10 16 CS2 片选输入端 提供 KS0108B（ 1）片选信号 外接选通 KS0108B（ 2）的片选信号 17 RSTB 复位控制输入端 复位信号，低电平有效 接外部复位电路输出端 18 VOUT 驱动电压输出端 提供 LCD 驱动电压输出 通过电位器调整后接背光电源输入端 19 BLVCC 背光电源输入端 提供背光电路的电源 最大 ，根据需要调整 20 BLGND 背光地 提供背光电路的参考地 按键的介 绍 键盘在单片机应用系统中，实现输入数据、传送命令的功能，是人工干预的主要手段。 键盘分两大类：编码键盘和非编码键盘。 编码键盘：由硬件逻辑电路完成必要的键识别工作与可靠性措施。 每按一次键，键盘自动提供被按键的读数，同时产生一选通脉冲通知微处理器，一般还具有反弹跳和同时按键保护功能。 这种键盘易于使用，但硬件比较复杂，对于主机任务繁重之情况，采用 8279 可编程键盘管理接口芯片构成编码式键盘系统是很实用的方案。 非编码键盘：只简单地提供键盘的行列与矩阵，其他操作如键的识别，决定按键的读数等仅靠软件完成，故硬件较为简单 ，但占用 CPU 较多时间。 有：独立式按键结构、矩阵式按键结构。 按键系统设计 首先，确定键盘编码方案：采用编码键盘或非编码键盘。 随后，确定键盘工作式：采用中断或查询方式输入键操作信息。 然后，设计硬件电路。 非编码键盘系统中，键闭合和键释放的信息的获取，键抖动的消除，键值查找及一些保护措施的实施等任务，均由软件来完成。 （一）非编码键盘的键输入程序应完成的基本任务 ；键的闭合与否，反映在电压上就是呈现出高电平或低电平，所以通过电平的高低状态的检测，便可确认按键按下与否。 （二）从电路或软件的角度应解决的问题 消除抖动影响。 键盘按键所用开关为机械弹性开关，利用了机械触点的合、断作用。 由于机械触点的的弹性作用，一个按键开关在闭合和断开的瞬间均有一连串的抖动，抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为 5~10ms，这是一个很重要的参数。 抖动过程引起电平信号的波动，有可能令 CPU 误解为多次按键操作，从而引起误处理。 为了确保 CPU 对一次按键动作只确认一次按键，必须消除抖动的影响。 按键的消抖，通常有软件，硬件两 种消除方法。 这种方法只适用于键的数目较少的情况。 如果按键较多，硬件消抖将无法胜任，常采用软件消抖。 通常采用软件延时的方法：在第一次检测到有键按下时，执行一段延时 10ms 的子程序后，再确认电平是否仍保持闭合状态电平，如果保持闭合状态电平，则确认真正有键按下，进行相应处理工作，消除了抖动的影响。 （这种消除抖动影响的软件措施是切实可行的。 ） 武汉工程大学邮电与信息工程学院 毕业设计（论文） 11。 串键：是指同时有一个以上的键按下，串键会引起CPU错误响应。 通常采取的策略：单键按下有效，多 键同时按下无效。 连击：是一次按键产生多次击键的效果。 要有对按键释放的处理，为了消除连击，使得一次按键只产生一次键功能的执行（不管一次按键持续的时间多长，仅采样一个数据）。 否则的话，键功能程序的执行次数将是不可预知，由按键时间决定。 连击是可以利用的。 连击对于用计数法设计的多功能键特别有效。 A\D 转换器 ADC0809 的介绍 模 /数（ A/D）转换电路的种类 很多，如计数比较型、逐次逼近型、双积分型等等。 选择 A/D 转换器件主要 从速度、精度和价格上考虑。 这里，我们主要学习后二种典型 A/D 电路芯片与 8051单片机的接口方法。 逐次逼近法 A/D 转换器，在精度、速度和价格上都适中，是最常用的 A/D转换器件。 双积分 A/D 变换器，具有精度高、抗干扰性好、价格低廉等优点，但转换速度慢。 近年来在微机应用领域中也得到广泛应用 ADC0809是 CMOS 工艺、采用逐次逼近法的 8位 A/D 转换芯片， 28引脚双列直插式片内除 A/D 转换部分外还有多路模拟开关部分。 多路开关有 8位模拟量输入 端，最多允许 8路模拟量分时输入，共用一个 A/D 转换器进行转换。 ADC0809的主要性能 (1) 8位逐次逼近型 A/D 转换器 ，所有引脚的逻辑电平与 TTL 电平兼容。 (2) 带有锁存功能的 8路模拟量转换开关，可对 8路 0～ 5V 模拟量进行分时切换。 (3) 输出具有三态锁存功能。 (4) 分辨率： 8位，转换时间： 100μ s。 (5) 不可调误差：177。 1LBS，功耗： 15mW。 (6) 工作电压： +5V，参考电压标准值 +5V。 (7) 片内无时钟，一般需外加 640KHz 以下且不低于 100KHz 的 时钟信号。 ADC0809引角图和内部结构逻辑图 如图 ADC0809的引脚图及内部结构逻辑图。 它由 8路模拟开关、 8位 A/D 转换器、三位输出锁存器以及地址锁存译码器等组成。 武汉工程大学邮电与信息工程学院 毕业设计（论文） 12 图 ADC0809引角图和内部结构逻辑图 引脚功能说明如下： IN0— IN7： 8个输入通道模拟输入端。 D0（ 2— 8） — D7(2— 1)： 8位数 字量输出端。 SAART：启动信号，加上正脉冲后， A/D 转换开始进行。 ALE：地址锁存信号，高电平时把三个地址信号送入地址锁存器，并经译码器得到地址输出，以选择相应的模拟输入通道。 EOC：转换结束信号。 转换开始后， EOC 信号变低；转换结束后， EOC 返回高电平。 这个信号可以作为 A/D 转换器的状态信号来查询。 也可以直接用作中断请求信号。 OE：输出允许控制端。 CLK：时钟信号，最高允许值为 640KHz。 VREF（ +）和 VREF（ — ）： A/D 转换器的参考电压。 VCC：电源电压。 由于是 CMOS 芯片，允许的 电源范围较宽，可以从+5V— +15V。 模拟开关的作用和 8位选 1数据选择器的作用相似，但输入和输出都不是数字量而是模拟量。 ADC0809芯片的转换速度在最高时钟频率下为 100μS 左右，在和 CPU 接口时，要求采用查询方式或者中断方式。 在 ALE=1期间，模拟开关的地址（ ADDA， ADDB， ADDC）存入地址锁存器；在 ALE=0时，地址锁存。 输入启动信号 STARTR 的上升沿复位 ADC0809，它的下降沿启动 A/D 转换。 EOC 为输出的转换结束信号，正在转换时为 0，转换结束时为 1。 OE 为输出允许控制端，在转换完 成后用来打开输出三态门，以便从0809输出这次转换结果。 放大器 放大器芯片选用 OP07 芯片， OP07 芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。 由于 OP07 具有非常低的输入失调电压（对于 OP07A最大为 25μ V），所以 OP07 在很多应用场合不需要额外的调零措施。 OP07 同时具有输入偏置电流低（ OP07A为177。 2nA）和开环增益高（对于 OP07A为 300V/mV） 武汉工程大学邮电与信息工程学院 毕业设计（论文） 13 的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得 OP07 特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。 芯片特点：（ 1）超低偏 移： 150μ V最大。 （ 2）低输入偏置电流：。 （ 3）低失调电压漂移： V/℃。 （ 4）超稳定，时间： 2μ V/month 最大 （ 5） 高电源电压范围： 177。 3V至177。 22V 图 OP07 芯片引角图 OP07 芯片引脚功能说明如下： 1 和 8 为偏置平衡 (调零端 )， 2 为反向输入端， 3 为正向输入端， 4 接地， 5空脚 6 为输出， 7 接电源 +。 图 OP07 内部电路图 武汉工程大学邮电与信息工程学院 毕业设计（论文） 14 恒流源电路的结构 ( 1) 影响测量速度的因素 影响变压器绕组测量速度的主要因素是电路进入稳态所需要的时间。 对于图2a 所示电路 , 设电路进入稳态时的电流值为 Is( = V /R) , 则绕组的电流方程为 i = I s (1 e t/ S) ( 21) 理论上认为 , 4S 时间之后 , 电路进入稳态。 假设绕组的电感为 10H, 电阻为18 , 即 S 为 10s, 则电路将需要 40s 才能稳定 , 考虑到精密测量 , 这一时间实际上还要长很多。 图 2b 所示电路加入了电流控制环节 $ $恒流源 , 当回路电流 i 未达到恒定值 Ic 时 , 按式 ( 1) 变化。 当 i 达到 Ic 时 , 将恒定于 Ic。 图 加入电流控制环节的恒流电路 为找出影响 t 的因素 , 可将 ( 21) 式改写成 t= ( L / R) @ ln( 1 iR/ V) ( 22) 由式 ( 22) 可以看出 , 当绕组的 R 和 L 值确定时 , i 达到 Ic 所需时间 ts 随 Ic 增大而增加 ,随电源电压 V 增大而减少。 因为减小 Ic 会降低测量的精度 , 因此提高电源电压 V 是提高测量速度的主要措施。 为讨论方便 , 取 L= 10H,R= 18 , Ic= 1A, 选取不同的 V 值 , 得到 ts 值 ,如表 1 所示。 从表 1 可。