基于單片機的彈簧勁度系數(shù)測量方法的研究學(xué)士學(xué)位論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 ，電流從LED 陽極流向陰極時，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關(guān)。而我們知道的光的波長決定光的顏色，這是由形成PN結(jié)的材料決定的 [10]。 LED 顯示器的特點（1）耗電量低LED耗電相當(dāng)?shù)牡停艿偷墓模男屎芨撸琇ED 效率可達90%以上，幾乎不發(fā)熱，所以耗電小。（2）體積小LED基本上就是一塊很小的晶片被封裝在一個環(huán)氧樹脂里面，因此它非常小，并且還非常輕。（3）低熱量、高亮度LED使用的是冷發(fā)光技術(shù)，它的發(fā)熱量比普通的照片明燈具低很多很多。（4）環(huán)保用過LED的材料是無毒的，并且它也可以回收利用。在它的光譜中沒有紫外線和紅外線，它沒有輻射，沒有熱量，眩光小，冷光源，是可以進行觸摸的，基于單片機的彈簧勁度系數(shù)測量方法的研究 第 8 頁 共 23 頁是屬于典型的綠色照明光源。（5）使用壽命長它的燈絲不存在發(fā)光易燃、熱沉積等缺點，在很合適的電流跟電壓下，使用壽命可達6W10W 小時，這比起傳統(tǒng)的光源長十倍以上。（6）很堅固它被封裝在一個環(huán)氧樹脂里面，比起熒光燈和燈泡都堅固。燈泡內(nèi)也沒有松動的部分，從而使LED不容易破壞 [11]。 LED 顯示方式點亮顯示器有靜態(tài)和動態(tài)兩種方法。所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示某一個字符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截止。所謂動態(tài)顯示就是一位一位地輪流點亮各位顯示器，對每一位顯示器來說，每隔一段時間點亮一次 [12]。本設(shè)計通過 AT89S51 單片機的 P0 口來控制斷碼的亮滅，P2 口來控制位碼的輪流點亮。在本文中引用了兩個四位的七段顯示數(shù)碼管LED,用來顯示實驗測得的數(shù)據(jù)如圖41 所示。P001P0203P0405P0607 P001P0203P0405P0607圖41 LED顯示器4位LED顯示器有 4根位選線和 84段選線，段選線控制字符選擇，位元選線控制顯示位元的亮、暗。在此選用動態(tài)顯示，LED 動態(tài)顯示電路單片機接口電路如圖42 所示：基于單片機的彈簧勁度系數(shù)測量方法的研究 第 9 頁 共 23 頁圖42 LED動態(tài)顯示方式 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0809 簡介在本設(shè)計中我們所用的是ADC0809芯片作為轉(zhuǎn)換核心，ADC0809是8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，下面主要介紹下ADC0809芯片的一些內(nèi)容。 主要特性（1）8路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8 位。（2）具有轉(zhuǎn)換起停控制。（3）轉(zhuǎn)換時間為100μs(時鐘為640kHz 時)，130μs（時鐘為 500kHz時） 。（4）單個+5V電源供電。（5）模擬輸入電壓范圍0～+5V，不需零點和滿刻度校準(zhǔn)。（6）工作溫度范圍為40～+85攝氏度。（7）低功耗，約15mW。 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器， ，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)數(shù)型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時電路組成 [15]。基于單片機的彈簧勁度系數(shù)測量方法的研究 第 10 頁 共 23 頁外部特性（引腳功能）ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖43所示。下面說明各引腳功能。IN0～IN7：8 路模擬量輸入端。D0～D7：8位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。START： A/D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns 寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動A/D 轉(zhuǎn)換） 。EOC： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平） 。OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。REF（+） 、REF（）：基準(zhǔn)電壓。VCC：電源，單一 +5V。GND：接地。OUT1 21ADD B24 ADD A25 ADD C23VREF(+)12 VREF()16IN31 IN42IN53 IN64IN75START 6OUT5 8EOC 7OE 9CLOCK 10OUT2 20OUT7 14OUT6 15OUT8 17OUT4 18OUT3 19IN228 IN127IN026ALE22U1ADC0809圖43 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖基于單片機的彈簧勁度系數(shù)測量方法的研究 第 11 頁 共 23 頁 工作過程首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動 A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖剑甘続/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當(dāng)OE輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時傳送給單片機進行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認A/D轉(zhuǎn)換的完成，因為只有確認完成后，才能進行傳送。為此可采用下述三種方式 [16]。（1）定時傳送方式對于一種A/D轉(zhuǎn)換器來說，轉(zhuǎn)換時間作為一項技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時間為128μs，相當(dāng)于6MHz的MCS51單片機共64個機器周期。可據(jù)此設(shè)計一個延時子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動后即調(diào)用此子程序，延遲時間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進行數(shù)據(jù)傳送。（2）查詢方式A/D轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查詢方式，測試EOC的狀態(tài)，即可確認轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進行數(shù)據(jù)傳送。（3）中斷方式把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號（EOC）作為中斷請求信號，以中斷方式進行數(shù)據(jù)傳送。不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號有效時，OE信號即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機接受。 單片機模塊 本設(shè)計采用的AT89S51單片機為核心處理器, AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存基于單片機的彈簧勁度系數(shù)測量方法的研究 第 12 頁 共 23 頁儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51 引腳 結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，AT89S51在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用 [17]。主要性能特點：（1）4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器；（2）128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM） ；（3）32 個外部雙向輸入/輸出（I/O）口；（4）2 個中斷優(yōu)先級、2 層中斷嵌套中斷；（5）6 個中斷源；（6）2 個 16 位可編程定時器/計數(shù)器；（7）2 個全雙工串行通信口；（8）看門狗（WDT）電路；（9）片內(nèi)振蕩器和時鐘電路；（10）與 MCS51 兼容；（11）全靜態(tài)工作：0Hz33MHz；（12）三級程序存儲器保密鎖定；（13）可編程串行通道；（14）低功耗的閑置和掉電模式。引腳的說明：（1）主電源引腳 VCC 和 GNDVCC：電源電壓輸入端。 GND：電源地。（2）時鐘電路引腳XTAL1和XTAL2 XTAL1：片內(nèi) 振蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2：片內(nèi) 振蕩器反相放大器的輸出端。（3）控制信號引腳RST 、ALE/ 和 /PROGEApV RST：復(fù)位輸入端，高電平有效。 ALE/ ：地址鎖存允許/編程脈沖信號端。PROGPSEN：外部程序存儲器的選通信號，低電平有效。基于單片機的彈簧勁度系數(shù)測量方法的研究 第 13 頁 共 23 頁/ ：外部程序存儲器訪問允許。EApV（4）輸入/輸出端口引腳 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向 I/O口，每腳可吸收8TTL 門電流。 P1口：每一位都能作為可編程的輸入或輸出口，能驅(qū)動4個TTL門電路P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向I/O 口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL 門電路，當(dāng) P2口被寫“1” 時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，可接收輸出4個TTL 門電流。p0p01p02p03p04p05p06p07D0D1D2D3D4D5D6D7C2STC3C1