嵌入式設計]基于單片機的磁場測量儀設計-畢業論文(完整版)

　　

【正文】 固定支架所占用的位置。電路板的最佳形狀為矩形、長寬比最好是 3:2 或 4:3。編譯成功之后再選擇【 Debugger】→【 Program】把生成的目標代碼燒寫進單片機中就可以了。 由于指導老師事先已購買了 PIC 單片機開發板，所以只要搭建好電路，然后利用開發板燒寫程序進去然后再在電路上調試驗證就好了。 (2)以每個功能電路的核心元件有中心，圍繞它來進行布局。 (3)重量超過 15g 的元件，應當用支架加以固定，然后焊接。 本科畢業論文 2 要制作 PCB 印制板只要將原理圖 SCH 文件轉換成 NET 文件，然后再 PCB工作界面導入 NET 文件，所有的原件就會導進 PCB 印制板制作空間中了，設計完成的 PCB 圖如圖 所示。所謂繪圖模式，是指某個軟件較為特殊的繪圖操作方法。} } 本科畢業論文 制作選材 首先對整個設計進行系統的分析，基本確定設計有霍爾傳感器電路模塊 、單片機、晶振電路、 A/D 轉換器和數碼管顯示電路，五個部分組成。 // 左移為顯示下一位置做準備 } } } ifndef _MYFUNCS_H_ // 防止重復編譯本頭文件 define _MYFUNCS_H_ define DLY_MS 67 //設置延時時間常數。i10。 // 啟動下一次 A/D 轉換 } } ifndef _SEGMENT74_H_ // 防止重復編譯本頭文件 define _SEGMENT74_H_ define SEG_BITSEL_PORT PORTB // 位選端口 define SEG_BITSEL_PORT_DIR TRISB // 位選端口的方向寄存器 本科畢業論文 19 延時程序設計 define SEG_FONT_PORT PORTC // 字形輸出端口 define SEG_FONT_PORT_DIR TRISC // 字形端口的方向寄存器 void DisplayData(unsigned int iData)。 for(i=0。 // PCFG3:PCFG0=0000,全為模擬引腳，參考電壓為 VDD 和 VSS // 以上 5 條語句可以用一條語句表達： ADCON1=0b00000000。 // 存放 A/D 轉換 10 位結果 TRISA0=1。 主程序函數通過調用子程序實現對磁場強度的采樣， A/D 轉換以及相關計算和數碼管的顯示控制；延時子程序是一個兩重 for 循環的簡單循環程序，內部的循環次數是根據單片機的主頻用宏定義設定的，根據不同的主頻可以在文件頭修改，外部循環次數是一個由主程序傳入的參數，根據內部的設置，需要幾倍的主頻的延時時，只需要設置外部的循環的次數就可以方便的實現了。是一種計算機程序設計語言。 PROTEL 99 SE 設計 本設計采用 PROTEL 99 SE 軟件對電路進行原理圖設計。 表 6 ADCON1 位功能對照表 本科畢業論文 15 地址 寄存器名稱 bit7 bit6 bit5 bit4 Bit3 bit2 bit1 bit0 0x9F ADCON1 ADFM — — — PCFG3 PCFG2 PCFG1 PCFG0 1) bit7 ADFM： A/D 轉換結果格式選擇位， 1 表示右對齊方式； 0 表示左對齊方式； 2)bit6～ bit4：未使用，讀出值為 0。 雖然最多可以有八個模擬量輸入通道，但由于單片機的八個通道是共享一個本科畢業論文 14 采樣保持電路，所以 同一時刻只能有一個通道使用采樣保持電路。端口不僅僅是作為一般的 I/O 數據端口，在 PIC16F877單片機中這些端口還有第二功能，甚至是第三功能的復用。 圖 晶振連接的內，外部方式圖 對于這樣的系統時鐘，在 PIC 的單片機上有多種不同的配置方式，如表 1 所示， 表 1 PIC 單片機晶振配置方式 振蕩模式 增益量 適用器件 參考晶振頻率范圍 LP 低功耗設計用 低頻晶體（ ） 200KHz XT 適中 晶體 /陶瓷諧振器 100KHz～ 4MHz HS 最高 高速晶體 /陶瓷諧振器 2MHz 本科畢業論文 11 RC — RC 振蕩電路 4MHz 對于本設計我們采用的是 XT 4MHz 晶振模式，即在單片機引腳 OSC1/CLKIN 和OSC2/CLKOUT 的兩端接入一個 4MHz 的晶體振蕩器。采用數字電路的方案，則設計出來的電路十分復雜，需要十幾片數字集成塊，功能主要依賴數字電路的各功能模塊的相互組合來實現。PIC16F877 單片機采用 40 引腳 雙列直插 DPIP 封裝形式，其中有 5 個 I/O 端口，分別為 RA、 RB、 RC、 RD、 RE，每個 I/O 都有第二甚至第三功能復用，這大大提高了單片機的功能集成。 通過以上介紹和比較，本設計采用單片機內部集成的 A/D轉換器的功能，并用霍兒傳感器， 4位七段 LED數碼管作為顯示元器件， C語言編程的方案。缺點是編寫的代碼非常難懂，維護困難，十分容易產生 bug，不方便調試，并且只能針對特定的體系結構和處理器進行優化，開發 效率很低。 本科畢業論文 6 通過比較，選擇多位七段 LED 數碼管作為顯示元器件。 A/D 轉換在現代尤其重要，特別是傳感器的不斷出現，需要處理的信息種類和信息量在急劇的增加， A/D 轉換器的重要性也就不言而喻了。目前國內市場銷售的磁場檢測儀器集中在工業用的強磁場低頻段和通信用弱磁場高頻段。電機制造和電磁環境監測等測試領域 ,其應用已經深入到工業、農業、國防和科學技術各個領域 ,同時也對磁場測量儀器的向著更高層次發展提出了相應要求。電磁感應法的探頭一般都是面積相對較大線圈 ,不是真正意義上的點磁場測試 ,所以線圈中心點的磁場一般使用線圈內的磁場平均值經行代替。如今 ,磁場測量技術已經廣泛應用于地球物理、空間技術、軍事工程、工業、生物學、醫學等各個領域。磁路學專門研討，各種各樣像變壓器一類的電子元件，其內部磁場的相互作用。從參考系 A 觀察為靜止電荷產生的純電場，在參考系 B 觀察則成為移動中的電荷所產生的電場和磁場。知道磁性物質的磁化強度 ，就可以計算出磁性物質本身產生的磁場。 與電場相仿，磁場是在一定空間區域內連續分布的向量場，描述磁場的基本物理量是磁感應強度矢量 B ，也可以用磁感線形象地圖 示。在磁場測量儀中采用單片機技術使整個系統智能化，使用戶在使用過程中更加的方便。磁場測量是電磁測量技術的一個重要分支。 關鍵詞 ： PIC16F877 單片機；數碼管； 霍爾 傳感器； A/D 轉換器； PROTEL 99 SE 本科畢業論文 ABSTRACT The analogtodigital converter is the core technology and key element to convert analog signals into digital signals, All puter and kinds of micro controller who want to control the analogue are base on A/D puter’s intellectualization should owe to A/D converter. This paper will mainly introduces five parts of the design with the A/D converter’s principle, function and the system hardware circuit design, A/D conversion program programming, figure tube for display and Proteus simulator simulation. This design uses the PIC16F877 Singlechip microputer and its integration eight bits A/D converter to achieve the analog signal to digital signal. The system formed by the hall sensor, Singlechip minimum system and fourinone figure tube . In addition, I changed the upper reset electric circuit to make sure it can work in a stable voltage environments . The A/D converter turn on and off and the alcohol gas sensor work or not are controlled by the PIC16F877. When it import a analog signal , the PIC read and calculate it and wait for input to figure tube to display. This system include hall sensor, upper reset electric circuit module, crystal circuit module and figure tube display module. The system’s Software design include initialization the serial port, data collection, quantification and coding, and figure tube display, delay function and calculating the average of the results of A/D conversion. The program is written with C language, and using Proteus VSM to realtime simulation ply and simulat system hardware . Finally, programming the C program to PIC16F877 Singlechip microputer to acplish the design with MPLAB ICD2. The schematic and the PCB printed circuit board are designed by PROTEL 99 SE. The finally step of this design is welding all the modules to the board and test its performance and functionality. This design’s hardware circuit’ structure is very simple but its functionality is quite stable and the sensitivity of the sensor is also highly. The C programming improves the system’s programmability, scalability and portability . So it has a good development in the future. Keywords: PIC16F877 microcontroller。 單片機控制 A/D轉換系統的工作原理是用單片機控制 A/D轉換器開啟和關閉以及霍爾傳感器采集，讀取 A/D 轉換數據后進行計算，通過數碼管顯示出來。此外在單片機最小系統的基礎上對上電復位電路做了修改，使電路能夠工作在穩定的電壓下。 本系統硬件電路部分結構簡 單、性能穩定、靈敏度高，軟件部分采用 C 語言進行編程，提高整個系統的可編程能力、可擴展性和可移植性，具有比較好的發展前途。 2. 方案的選擇 ..........................................................................................................................5 A/D 轉換器方案 ...............................................................................................................5 顯示方案 ............................................................