基于AT89C2051的低成本AD转换方法
AT89S51单片机与ADC0809模数转换器的三种典型连接
AT89S51单片机与ADC0809模数转换器的三种典型连接Ξ元增民(长沙大学机电工程系,湖南长沙410003)摘 要:根据模数转换器定位为单片机的外部RAM单元的概念,介绍了AT89S51单片机与ADC0809模数转换器三种典型连接电路及程序编制.分析了三种电路硬件和软件特点.并且给出了一种能用于中断、串行口和模数转换等项目的综合训练的短小精悍的可执行程序.关键词:单片机;模数转换;连接硬件;控制软件;AT89S51;AT89C51;ADC0809中图分类号:TP368.1 文献标识码:A 文章编号:1008-4681(2005)05-0069-04Three Typical Connections B etw een AT89S51Single Chip Computer andADC0809Analog to Digital ConverterY UAN Z engmin(Mechanical and E lectrical Engineering Department,Changsha University,Changsha,Hunan410003) Abstract:According to the concept that analog to digital converters are defined as external RAM of single chip com puter,three typical connections between AT89S51single chip com puter and ADC0809analog to digital converter are introduced.The characteristic of hardware and s oftware of the three circuits are analyzed.A short program which may be used in the integrated training of interrupting,series port and analog to digital converting is given.K ey w ords:single chip com puter;analog to digit converting;connecting hardware;controlling s oftware; AT89S51;AT89C51;ADC0809 MCS51系列单片机是美国英特尔公司于1980年开始生产的.MCS51系列单片机以功能强大的指令系统、并行口串行口兼有以及灵活的SFR模式等优点,在20世纪80~90年代曾经风行我国.上世纪末国际著名电子器件生产厂家,如飞力浦(Philips)公司,西门子(Siemens),都在MCS51系列单片机的框架下设计新型单片机产品.其中美国爱特美(AT ME L)公司采用MCS51系列单片机的指令系统和硬件框架,将MCS51系列单片机内置ROM、EPROM及外挂EPROM等模式改为内置FPEROM (Flash Programmable and Erasable Read Only Mem o2 ry),设计了与MCS51系列单片机兼容的AT ME L51系列单片机,包括内置4kB FPEROM的标准40脚AT89C51、内置2kB FPEROM的20脚AT89C2051以及内置1kB FPEROM的20脚AT89C1051.正是这些后起的51系列单片机赋予MCS51系列单片机以新的生命力.建议把英特尔公司MCS51系列单片机和后来世界各大公司在其框架下生产的各种51系列单片机统称为51系列单片机,简称为51单片机.51系列单片机至今在8位机控制领域还是一只独秀.就连一些32位处理器也在致力8位应用[1].讨论51系列单片机的一些基本应用问题非常有价值.尽管大家都知道模拟数字转换(Analog to Digit C onvert,ADC)数字模拟转换(Digit to Analog C onvert, DAC)接口技术在控制领域非常重要,而且很多教科书,如单片机、电子技术、计算机控制技术、都有关于ADC和DAC的内容,但是实际上在很多学校的教学中ADC和DAC都是一个薄弱环节,或者说是一个交叉点.谁都应当管,结果往往谁都不管.在一定程度上影响了教学效果.目前8路8位逐位比较式模数转换芯片ADC0809无论在工程设计还是教学过程中还是作为首选品种.讨论51系列单片机与ADC0809的硬件连接与软件编程,是一项有价值的工作.概念非常重要.要了解ADC0809与51单片机连接原理,首先要明确ADC0809在整个51单片机第19卷 第5期2005年9月 长 沙 大 学 学 报J OURNA L OF CH AN GSH A UNI VERSITYVol.19 No.5Sep.2005Ξ收稿日期:2005-06-09;修回日期:2005-09-09作者简介:元增民(1957-),男,河北沙河人,长沙大学教授,硕士,主要从事电子学研究和教学.系统中的定位.大体上说,ADC0809在整个51单片机系统中是作为外部RAM 的1个单元定位的.具体到某一个连接方式,ADC0809在整个51单片机系统中的定位又有一些差别.目前,性能非常好的AT 89C51的价格大约在10元左右,已经完全取代MCS51而稳占市场.考虑AT 89C51已经在2004年停产,代之而起的是性能价格比更好的AT 89S51.本文介绍ADC0809与51系列单片机的连接时将以AT 89S51作为例子,不过完全适合于AT 89C51和更早的MCS51系列单片机中的8031,8051和8751.本文介绍ADC0809与AT 89S51(51系列单片机)的3种典型连接方式.1 ADC0809与51单片机的第一种连接方式这是一种数据线对数据线、地址线对地址线的标准连接方式,如图1.但是由于51单片机没有现成的低8位地址总线,所以采用这种标准连接方式需要用74LS373或类似芯片产生低8位地址总线.早期的MCS51系列单片机的应用品种很多是没有内置程序存贮器的8031芯片,本身就需要外挂74LS373等芯片产生低8位地址总线来外接E 2PROM 等程序存贮器,连接ADC0809时不需要专门外挂74LS373.因此早期的MCS51系列单片机,如8031,采用这种方式连接ADC0809还是比较可行的.图1中的P2.7/A15线作为整个ADC0809芯片的片选线.当P2.7/A15=0时,或非门敞开,允许写信号通过,将单片机负的写脉冲转换为ADC0809所需要的正脉冲,以选中ADC0809某一通道并启动转换.图1 ADC0809与51单片机的第一种连接方式这是一种不完全地址译码方式.如果增加地址译码器,将P2.7/A15线改为高位地址译码器的输出线,就可以形成完全译码.在图1连接方式中,ADC0809的转换结果寄存器在概念上定位为单片机外部RAM 单元的一个只读寄存器,与通道号无关.因此读取转换结果时不必关心DPTR 中的通道号如何.编程概要:MOV DPTR ,#7FF8H ;DPTR 指向0809通道0MOVX @DPTR ,A ;锁定通道0并启动转换…………………………MOVX A ,@DPTR ;读取转换结果要求在程序第一条指令中把决定是否能选中整个ADC0809芯片和通道的数据送到数据指针DPTR.在本电路中,只要送到DPTR 的最高位数据为0,就能选中ADC0809,而通道地址由DPTR 的最低3位数字决定.这里累加器A 的内容对于ADC 没有任何意义.因此事先不用操心累加器A 内容如何.这是本程序的一大特点.2 ADC0809与51单片机的第二种连接方式通常芯片的地址线只能进不能出自不必说,ADC0809的数据线有一特点:只能出不能进.就是说,就像往S BUF 写入时写到发送缓冲寄存器,从S BUF 读出时实际是读取接收缓冲寄存器的数据一样,往ADC0809写入时,把数据总线上的数据写到地址寄存器,从ADC0809读出时实际是读取转换结果数据.图2 ADC0809与51单片机的第二种连接方式因此可以在把51单片机的8位数据线接到ADC0809的8位数据线的同时,又把其中的3位直接接到ADC0809的3根地址线以确定通道号.通常把51单片机的8位数据线中的低3位D2,D1,D0直接接到ADC0809的3根地址线A2,A1,A0以确定通道号,如图2.采用这种连接方式明显可以省去一片74LS373.在图2连接方式中,ADC0809的转换结果寄存07长沙大学学报 2005年9月器在概念上定位为单片机外部RAM 单元的只读寄存器,而通道号锁存器在概念上定位为单片机同一个外部RAM 单元的只写寄存器.同一个外部RAM 单元的只读寄存器与只写寄存器使用同一个地址,就像51系列单片机的串行发送缓冲器与串行接收缓冲器使用同一个地址99H 一样,不会发生混乱.图2连接方式有一个特点,那就是单片机要把最低3位二进制数据通过数据总线写入ADC0809的地址锁存器,然后作为通道地址使用.编程概要:MOV A ,#0F8H ;ADC0809通道0地址送到A MOV DPTR ,#7FFFH ;DPTR 指向ADC0809MOVX @DPTR ,A ;锁定通道0并启动转换…………………………MOVX A ,@DPTR ;读取转换结果要求在程序第一条指令中把决定是否能选中整个ADC0809芯片的数据送到数据指针DPTR.在本电路中,只要送到DPTR 的最高位数据为0,就能选中ADC0809,而通道地址由累加器A 的最低3位数字决定.除了最高位以外,DPTR 的其余15位数据对于ADC 没有任何意义.除了较低3位以外,累加器A 的其余5位数据对于ADC 也没有任何意义.这是本程序的一大特点.3 ADC0809与51单片机的第三种连接方式在很多应用场合,AT 89S51内部的硬件资源,例如4kB 闪存,128B 内部RAM ,一个串行口和4个8位并行口等,已经够用.就是说,在很多应用场合,不需要外扩RAM 或I/O 口.图3 ADC0809与51单片机的第三种连接方式当51单片机没有外扩RAM 和I/O 口时,ADC0809就可以在概念上作为一个特殊的唯一的外扩RAM 单元.因为它是唯一的,就没有地址编号,也就不需要任何地址线或者地址译码线.只要单片机往外部RAM 写入,就是写到ADC0809的地址寄存器中.只要单片机从外部RAM 读取数据,就是读取ADC0809的转换结果.基于这种外部RAM 的唯一单元概念设计的AT 89S51与ADC0809的连接电路如图3.相应的启动程序和读数程序都非常简单.编程概要:MOV A ,#0F8H ;ADC0809通道0地址送到A MOVX @R0,A ;锁定通道0并启动转换………………MOVX A ,@R0;读取转换结果只要程序中使用MOVX @R0,A 指令或者MOVX @DPTR ,A 指令,就能启动ADC0809.比较MOVX @R0,A 指令和MOVX @DPTR ,A 指令,当然是MOVX @R0,A 占优势,所以这里使用MOVX @R0,A 指令.其中间址寄存器R0中的数据无论在启动ADC0809还是在读取转换结果时都没有任何意义,因此事先不必考虑往R0中送入什么数据.这是本程序的一大特点.4 三种连接方式的综合比较第一种和第二种连接方式允许多片ADC0809与单片机连接,第三种连接方式只能连接一片.通常1片8通道ADC0809就能满足控制工程需要.因此在单片机没有外扩RAM 和I/O 接口时,第三种连接方式是一种优选方案.需要2片或更多ADC0809时,第二种连接方式是一种优选方案.第一种连接方式需要一片74LS373做地址锁存器.如果单片机系统已经有一片74LS373地址锁存器,那么第一种连接方式也不失为一种可以考虑的连接方式.5 同时进行模数转换和显示的典型程序单片机教学中除了ADC 和DAC 是难点之外,中断和串行口也是难点.下面介绍一个典型的程序.这个程序虽然短小精悍,但是能利用中断和串行口功能同时完成多项任务,有利于学员掌握中断、串行口及ADC0809的编程应用.执行本程序时,需要在图3基础上再增加一片串入并出芯片74LS164及一只共阳数码管,并通过P1口和7406或74LS240控制8只LE D. ORG 0000H LJMP MAI N ORG 0003H ;0号外中断服务子程序 PUSH ACC ;ACC 入栈保护 MOVX A ,@R0 ;读ADC 转换结果 MOV P1,A ;送P1口显示17总第67期 元增民 AT 89S51单片机与ADC0809模数转换器的三种典型连接 C LR A ;ACC指向ADC0809的0通道 MOVX@R0,A ;再次启动ADC0809 POP ACC ;ACC出栈 RETI ;中断返回MAI N:MOV IE,#10000001B;开0号外中断 C LR A ;ACC指向ADC0809的0通道 MOVX@R0,A ;首次启动ADC0809 MOV DPTR,#ST AB ;DPTR指向段码表ST ART:MOV R0,A ;秒数送R0保存 MOVC A,@A+DPTR ;查表取来秒数段码 M O V S BUF,A ;秒数的段码送串行口输出 AC A LL DE LAY ;延时1秒 ADD A,#1 ;加1秒 DA A ;十进制调整 AN L A,#0FH ;屏蔽掉十位 S JMP ST ART ;循环计时DE LAY:……………… ;1秒延时子程序 E ND执行本程序,首先在主程序中启动ADC0809,然后单片机运行一位秒表程序.在秒表运行过程中,当模数转换完成时,ADC0809发出一个正脉冲E OC(End O f C onvert),反相为负脉冲后给单片机的端子,单片机响应中断,执行完当前指令后即进入中断服务子程序,读取转换结果并送显示,然后再次启动ADC0809后返回主程序.ADC0809完成1次转换需用64个时钟脉冲.如果ADC0809时钟信号是640kH z,那么1次转换需要时间为0.1ms,1秒钟之内就能完成1万次转换,就是说,1秒钟之内要产生1万次中断,理论上对秒表运行肯定有影响,但是实际上作为演示实验,人们根本觉察不到中断对秒表的影响.所以我们把这个实验命名为“秒表运行中进行ADC”,其特征是秒表一边运行,一边连续进行ADC,因此实验成功的标志是代表转换结果的LE D显示数字能与为ADC0809提供模拟电压的电位器实现随动,即拧动电位器时LE D显示数字跟着闪烁.参考文献:[1]R obert Crav otta.32位微处理器致力于8位应用[J].电子设计技术,2005(12):5,56-57.[2]李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.(上接第23页)A=100.11 0.190.1 10.13解:显然矩阵A为对角占优矩阵,且两圆盘R1与R2相交.∵S=1+0.1-0.2=0.9>0,Δ=0.92-4×1.1×0.1=0.37>0,∴R1与R2是可以被分离的.取a=S2P i ≈0.4,令D=0.4 1 1,作变换B=DAD-1=100.040.4 0.2590.1 2.50.13这时R1与R2就已经被分离.三个圆盘都被分离开来了.由G erschg orin圆盘定理可得三个特征值的范围分别为:9.56≤λ1≤10.44,8.65≤λ2≤9.35,2.5≤λ3≤3.5.小结:上面所讲述的方法对于对角占优矩阵是非常行之有效的.但是它还有一定的局限性。
基于AT89C2051的实用定时器设计与实现
基于AT89C2051的实用定时器设计与实现徐少明;徐江海;史卫华【摘要】定时器在工业和家用电器控制等方面得到了广泛应用.介绍了以AT89C2051单片机为核心的实用定时器.采用AT89C2051和LED数码管,具有功耗低、体积小、连续可调、容易制作、价格低廉等特点.给出了定时器硬件电路图设计和软件流程图,阐述了硬件和软件设计过程中关键技术的处理.该定时器在用户中试用性能稳定,且设计精巧、成本低、实用性强.【期刊名称】《淮海工学院学报(自然科学版)》【年(卷),期】2012(021)004【总页数】4页(P37-40)【关键词】定时器;AT89C2051;LED数码管【作者】徐少明;徐江海;史卫华【作者单位】淮安信息职业技术学院传媒艺术系,江苏淮安223005;淮安信息职业技术学院电子工程学院,江苏淮安223005;淮安信息职业技术学院电子工程学院,江苏淮安223005【正文语种】中文【中图分类】TN310.60 引言定时器在工业和家用电器控制等方面得到了广泛应用。
目前市场上的定时器虽多种多样,但存在一定的缺点,如定时时间短、体积较大、价格较高等。
本文阐述的实用定时器是以AT89C2051单片机为控制核心结合LED数码管,通过按键实现准确定时、延时控制的软硬件设计方案,解决了上述问题,特别适合作为家用电瓶车充电、现场局部控制等定时之用。
1 总体设计1.1 设计参数本定时器设计以单片机为控制模块,通过按键设定定时时间,并在LED中显示,当定时时间到时,控制内部继电器接通或断开被控制单元的供电。
根据实际需要实用定时器设计参数要求如下。
(1)反复定时开通和定时关断,时间范围从0 h1m到9h59m;(2)一次性定时开通,开通时间范围从0h1m到9h59m;(3)负载功率<2 000W。
1.2 面板设计根据设计要求,面板的设计如图1所示。
图1 面板设计示意图Fig.1 Panel schematic design面板设计有设定、移位、加1、复位等4个按键,用于设定定时开关的工作状态和时间,有3位LED数码管显示延时时间,第一位显示小时,后两位为分,以分为单位倒计时工作,最后一位数码管的小数点闪烁作秒计时,并表示定时开关内部的定时部件正常工作。
一种基于单片机管脚充放电技术的低成本AD转换方法的研究
一种基于单片机管脚充放电技术的低成本AD转换方法的研究摘要:对于不同分辨率采样模拟信号的要求,提出一种使用单片机管脚采样模拟信号的技术,使之能适应不同分辨率要求的产品,从而代替价格昂贵的AD转换芯片及单片机集成的A/D转换器,文中给出了采用单片机管脚采样模拟信号技术的一个实例,得到了较好的结果。
关键词:分辨率AD转换采样A/D转换器的主要技术指标有转换精度、转换速度。
单片机集成A/D转换器的转换精度是用分辨率和转换误差来描述的。
A/D转换器的分辨率决定能解析的精度,但A/D转换器的分辨率与其成本成正比,拥有AD转换功能的单片机芯片,除价格昂贵外且不能根据实际需要提高分辨率。
针对于A/D转换器的上述不足,本文提出一种使用单片机管脚充放电采样模拟信号的技术,使之能适应不同分辨率要求的产品,从而代替价格昂贵的AD转换芯片及单片机集成的A/D转换器。
1 基本原理1.1 充放电技术在用普通I/O脚去测量电阻值时,需要对管脚的输入输出功能提出一定的要求,输入管脚不能是施密特触发型,输入电平的高低判别是基于一门限电平。
线路连接可以参考图1所示。
其中Rt1为待测的热敏电阻,Rs为阻值已知的标准电阻,且具备良好的温度特性(阻值基本不随温度变化而变化),Rp为一用作限流保护的小电阻。
整个电路是基于RC充放回路的工作原理,把电阻值转化成对电容充电的时间值,并通过单片机的计数功能得到该时间值。
文献[1][2]中对管脚充放电原理进行了分析。
单片机用固定的时间间隔去采样管脚上的电平变化情况,若得到低电平,也就是说在电容上的电压还没有充到门限电压,就持续采样过程,并对采样次数作累计,一直到读回的信号为“1”,然后,再把电容上的电压放完,根据不同的计数值可以方便设定相应的分辨率,以满足不同产品的需求。
如图2所示,是单片机一次采样流程图。
如果RC的时间常数足够大,可以认为充电曲线近似为线性的,如图3所示,由此,可以得到Rt1=(Tm/Ts)*Rs (1)式中,Ts=参考电压通过Rs对电容充电的时间Tm=参考电压通过Rt1对电容充电的时间。
毕业设计(论文)-基于AT89C2051单片机的智能快速充电器设计
摘要本设计讨论了镍镉、镍氢电池的充电问题,以此为基础设计了一个快速充电器。
论文中首先介绍了镍镉、镍氢电池各自的特点以及它们的充电特性,研究了几种常用的充电方法和充电终止控制方法,分析了这几种方法各自的优缺点。
基于以上分析,本设计采用了一种较好的充电终止控制方法——电压负增量控制方法,以AT89C2051单片机为核心设计了一个智能快速充电器。
该充电器主要利用模数转换,将电池电压这一模拟量转换为单片机定时器中的数字量,经过数字量的运算、比较,对电池的工作状态进行判断,并相应地采取不同的充电方法。
其中快速充电过程采用了大电流脉冲充放电的方法,消除了电池极化反应这一现象,充电过程中检测电路检测到电池出现负压后,快速充电终止。
关键词:电压负增量;快速充电;模数转换AbstractThe reference design discusses the issue of charge for NiCd/NiMH batteries; on this basis a quick charger is designed. The characteristic and charge feature of them are introduced, some kind of charging method and stop-charge controlling method are particularly investigated,The advantages and disadvantages of them are analyzed. Based on the analysis above, a kind of well controlling method is adopted (-ΔV) and an intelligent quick charger based on AT89C2051 single-chip microcomputer designed. This charger uses the A/D conversion, changing analogical quantity of batteries voltage into digital quantity of timer in single-chip microcomputer. After operating and comparing of this digital quantity, it judges the state of batteries, accordingly adopts different charge method. To eliminate the effect of polarization, it uses large current pulse to conduct charging and discharging. Quick charge stops after negative voltage appearing during the process of charge.Key words:Negative voltage increment;Quick charge;A/D conversion前言最近几年以来,数码技术的发展使人们对能源的要求越来越高,作为能源市场上的佼佼者,性价比高的镍镉镍氢电池可满足很多方面的需求,得到了众人的青睐,各种镍镉镍氢电池的充电器也得到了很大发展。
用普通单片机实现低成本高精度AD与DA转换
用普通单片机实现低成本高精度A/D与D/A转换(之一)摘要:用普通单片机实现低成本的多路A/D与D/A转换,其转换结果为8bit或更高。
关键词:单片机A/D转换D/A转换PWM(脉冲宽度调制)比较器目前单片机在电子产品中已得到广泛应用,许多类型的单片机内部已带有A/D转换电路,但此类单片机会比无A/D转换功能的单片机在价格上高几元甚至很多,本文给大家提供一种实用的用普通单片机实现的A/D转换电路,它只需要使用普通单片机的2个I/O脚与1个运算放大器即可实现,而且它可以很容易地扩展成带有4通道A/D转换功能,由于它占用资源很少,成本很低,其A/D转换精度可达到8位或更高,因此很具有实用价值。
其电路如图一所示:500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt='点击查看原图';}; this.style.cursor='hand'" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('/blog/u/40/1144027076.jpg');}" border="0" width="500">图一其工作原理说明如下:1、硬件说明:图一中“RA0”和“RA1”为单片机的两个I/O脚,分别将其设置为输出与输入状态,在进行A/D 转换时,在程序中通过软件产生PWM,由RA0脚送出预设占空比的PWM波形。
RA1脚用于检测比较器输出端的状态。
R1、C1构成滤波电路,对RA0脚送出的PWM波形进行平滑滤波。
RA0输出的PWM波形经过R1、C1滤波并延时后,在U1点产生稳定的电压值,其电压值U1=VDD*D1/(D1+D2),若单片机的工作电压为稳定的+5V,则U1=5V*D1/(D1+D2)。
利用89C2051内置比较器的AD转换器
情况下, 每个机器周期为 1 p, s此时就有23 s ,个u 的
误差 。
笔者在设计过程中采用了“ 数字调零”“ 、增益校 正” 等软硬件相结合的办法大大地减小了这种误差。 为了消除长期以来对斜波 比较式 A D转换误差影 /
A 8C01 这样就可以根据 T 计的数利用查 T 925 中, l 表和差值计算相结合的办法得出被测信号的电压值
在实际的应用过程中输入被测电压信号 V , X 通 过运放电路接到 P . i1用以固定 A 8C01 , T 9 25 内置 比较器输人端电参数, 减小被测电压电路对比较器
的影响。在用此 A D转换器之前可以将输人信号 / 端对地短路, 测量零输入时对应的数字量以进行数 字调零。零偏调整和增益校正电路如图 4 所示, 供
中应用 。
器写 1 输出场效应管关断,i0 P . 时, P . i1 和 处于悬
浮状态 , 也即内置 比较器两个输人端是高阻输人状 态, 从而当它们接外电路时, 引脚电平应由外电路决 定。这就为利用 A 8C 01内置比较器实现 A D T 9 25 / 转换器提供了可行的依据。 22 组成及原理 . 模拟比较器的 A D转换原理如图 1 / 所示。从 图可以看出, 由恒流源 I电容以及 P . 、 10引脚 内部 的输出驱动管组成一个锯齿波发生电路, 此电路与 内置比较器以及片内定时器/ 计数器组成了这种斜 波比较式电压 A D转换器。 /
况下, 实测的电压和计数器 T 计数值转换关系如 1
转换范围为 0 - V, - + 对应片内定时/ 2 计数器 T 计 1 数值的范围为 0- 80个字 , -10 实测电压分辨率优于
图6 所示。由于该转换线性良好 , 在拟合成直线后, 就可以根据定时器 T 的计数值直接计算出对应的 l 被测电压值来。该 A D转换器的转换范 围为 0 / - + V, 4 对应片内定时/ 计数器 T 计数值范围约 0 l - 100 00 个字, 由于实测电压分辨率优于 002 5 .0V/ 个 字, 故利用软件可方便地将其优化为 3/ 位电压 A / D转换 , 在这样 的取值范围内最大转换时间不大于
基于AT89C2051单片机的温度控制系统的设计
第一章 绪 论温度控制,在工业自动化控制中占有非常重要的地位。
单片机系统的开发应用给现代工 业测控领域带来了一次新的技术革命,自动化、智能化均离不开单片机的应用。
将单片机控 制方法运用到温度控制系统中,可以克服温度控制系统中存在的严重滞后现象,同时在提高 采样频率的基础上可以很大程度的提高控制效果和控制精度.。
现代自动控制越来越朝着智能化发展,在很多自动控制系统中都用到了工控机,小型机、 甚至是巨型机处理机等,当然这些处理机有一个很大的特点,那就是很高的运行速度,很大 的内存,大量的数据存储器。
但随之而来的是巨额的成本。
在很多的小型系统中,处理机的 成本占系统成本的比例高达 20%,而对于这些小型的系统来说,配置一个如此高速的处理机 没有任何必要,因为这些小系统追求经济效益,而不是最在乎系统的快速性,所以用成本低 廉的单片机控制小型的,而又不是很复杂,不需要大量复杂运算的系统中是非常适合的。
温度控制,在工业自动化控制中占有非常重要的地位,如在钢铁冶炼过程中要对出炉的 钢铁进行热处理,才能达到性能指标,塑料的定型过程中也要保持一定的温度。
随着科学技 术的迅猛发展,各个领域对自动控制系统控制精度、响应速度、系统稳定性与自适应能力的 要求越来越高,被控对象或过程的非线性、时变性、多参数点的强烈耦合、较大的随机扰动、 各种不确定性以及现场测试手段不完善等,使难以按数学方法建立被控对象的精确模型的情 况。
随着电子技术以及应用需求的发展,单片机技术得到了迅速的发展,在高集成度,高速 度,低功耗以及高性能方面取得了很大的进展。
伴随着科学技术的发展,电子技术有了更高 的飞跃,我们现在完全可以运用单片机和电子温度传感器对某处进行温度检测,而且我们可 以很容易地做到多点的温度检测,如果对此原理图稍加改进,我们还可以进行不同地点的实 时温度检测和控制。
1.1 设计指标设计一个温度控制系统具体化技术指标如下。
1. 被控对象可以是电炉或燃烧炉,温度控制在0~100℃,误差为±0.5℃;2. 恒温控制;3. LED实时显示系统温度,用键盘输入温度;1.2 本文的工作详细分析课题任务,设计了电源电路,键盘电路,单片机系统,显示电路,执行器电路, 报警电路,复位电路,时钟电路,A/D 转换电路等系统。
基于蓝牙技术的无线传感器网络数据通信系统的设计
收稿日期:2008-06-02基金项目:四川省教育厅科研基金项目(2005A147)作者简介:任小洪(1960—),男,硕士,副教授,主要研究方向为智能测控技术。
基于蓝牙技术的无线数据采集系统设计任小洪1,傅成华2,胡 科2(1.人工智能四川省(高校)重点实验室,四川自贡 643000;2.四川理工学院电子与信息工程系,四川自贡 643000)摘要:利用蓝牙技术建立一个具有主从网络结构的蓝牙无线数据采集系统。
设计采用基于BC219159蓝牙芯片的蓝牙模块;从设备以AT89C2051为控制器,将采集的工业现场信号处理后送入蓝牙芯片进行无线发送;主设备选用77E58作为控制器,实现对从设备的自动搜索连接和数据的接收,并通过LCD 进行实时显示。
系统地阐述了硬件和软件设计原理,对蓝牙通信协议进行了重点介绍。
系统测试表明,有效通信距离可达12.5m (无障碍),数据传输稳定。
关键词:蓝牙模块;主从网络结构;主设备;从设备;通信协议中图分类号:T N273 文献标识码:A 文章编号:1000-8829(2009)01-0016-04W i reless Da t a Acqu isiti on System D esi gn Ba sed on Bluetooth TechnologyREN Xiao 2hong 1,F U Cheng 2hua 2,HU Ke2(1.A rtificial I ntelligence of Key Laborat ory of Sichuan Pr ovince,Zigong 643000,China;2.College of Aut omati on and electr onic I nfor mati on,Sichuan University of Science and Engineering,Zigong 643000,China )Abstract:A B luet ooth wireless data acquisiti on syste m with the master 2slave net w ork structure is designed with B luet ooth technol ogy .The B luet ooth modules based on BC219159B luet ooth chi p are taken in the design .The subordinate device takes AT89C2051asMCU t o perfor m the acquisiti on and p r ocessing of the industrial s pot signals,and send the data t o B luet ooth chi p f or radi o trans m issi on .The p ri m ary device uses W 77E58as MCU t o aut omatically search and connect the subordinate devices wirelessly,and receive the real ti m e data fr om the m ,and dis p lay on the LCD.The p rinci p le of the hard ware and s oft w are design is stated syste matically,and B luet ooth co mmunicati on p r ot ocols are e mphatically intr oduced .The syste m test indicates that the data trans 2m issi on is stable while the effective communicati on distance is up t o 12.5m (no obstacles ).Key words:B luet ooth module;master 2slave net w ork structure;p ri m ary device;subordinate device;communica 2ti on p r ot ocols 蓝牙技术(B luet ooth )作为一种低成本、低功耗、近距离的无线通信技术,正广泛应用于固定与移动设备通信环境中的个人网络,数据速率可高达1Mb /s,采用跳频/时分复用技术,能进行点对点(point 2t o 2point )和点对多点(point 2t o 2many )的通信[1]。
基于AT89C2051的AD转换
学士学位论文基于AT89C2051的A/D转换的设计与分析姓名:xxxxx学号:xxxxxx指导教师:xxxx院系(部所):光电工程学院专业:电子信息工程完成日期:2013年05月20日摘要A/D转换是指通过单片IC芯片将模拟输入信号转换成N位二进制数字输出信号的过程。
A/D转换器发展30年,经历了很多次的技术革新,因此它具有多种使用型,分别是:逐次逼近型、积分型、并行比较型、压频变换型、流水型等。
正是因为转换器拥有多次使用型,所以需要通过多种指标分析,将物理结构的设计与实际性能结合比较,总结出各自适合的应用领域。
AT89C2051是一个2k字节可编程EPROMDE的高性能微控制器。
它是业界标准MCS-51指令和引脚兼容的,所以它是一个功能强大的单片机,为其许多嵌入式控制应用,提供了一个高度灵活和有效的解决方案。
本文中主要应用AT89C2051的以下几个特点:2K字节的EPROM,128字节RAM,15根I / O 线,2个16位定时器/计时器,内带精密模拟比较器,4.25至5.5V的工作电压范围,并且还具有两个程序存储器锁定,掉电和时钟电路。
其中AT89C2051的精密模拟比较器是重点,并以它来实现A/D转换电路的。
本文应用实现的是逐次逼近型A/D转换器的模式。
利用AT89C2051本身具有的高性能微控制能力,同时采用AT89C2051的模拟转换原理和该片内的模拟比较器来实现模数转换,并且由外接几个电路元件和集成运放电路来检测和查询A/D转换是否完成,对A/D转换后的数据读取。
简易组成了精度高、速度快、廉价的A/D转换器,实现A/D转换的电路简单设计,使模数转换向速度快,精度高。
成本低的模式发展。
【关键词】AT89C2051;A/D转换;逐次逼近型;精密模拟电压比较器;可编程EPROMDE高性能微处理器AbstractA/D conversion refers to the analog input signal into the process of N binary digital signal output. The A/D converter 30 years of development, has experienced technical innovation many times, so it has a variety of uses, respectively is: successive approximation, integral type, parallel comparison, voltage to frequency conversion type, water type etc.. It is because the converter has used many times, so we need to analysis through a variety of indicators, will design the physical structure and the actual performance with comparison, summarizes the application field for each of the.AT89C2051 is a 2k byte programmable EPROMDE high-performance microcontrollers. It is the industry standard MCS-51 instruction and pin-compatible, so it is a powerful microcontroller, its many embedded control applications, provides a highly flexible and efficient solutions. This paper mainly has the following characteristics AT89C2051 Application: 2K bytes of EPROM, 128 bytes of RAM, 15 fo I / O lines, two 16-bit timer / timer, which with precision analog comparator, 4.25 to 5.5V The operating voltage range, and also has two program memory locking, power down and clock circuitry. Which AT89C2051 precision analog comparator is the key, and use it to achieve the A / D conversion circuit.In this paper, the realization of the successive approximation type A / D converter mode. The use of high-performance micro-controller AT89C2051 capability while using AT89C2051 analog conversion principle and the film within the analog comparator to implement analog to digital conversion, and by a few external components and integrated circuit op amp circuitry to detect and query A / D conversion is complete, the A / D converted data is read. Easy composed of high precision, fast, inexpensive A / D converters to achieve A / D conversion circuit is simple design, analog-digital conversion to speed and high accuracy. Low cost model development.Key words:AT89C2051; A / D converter Successive Approximation; Precision analog voltage comparator;High-performance microprocessor programmable EPROMDE目录第一章绪论 (6)1.1 引言 (6)1.2 研究目的和意义 (6)第二章硬件介绍 (8)2.1 A/D转换器的基本原理和构成 (8)2.2 AT89C2051不需要外部的A/D芯片的原理 (10)2.3 AT89C2051的A/D转换是的实现 (15)2.4 AT89C2051芯片简介 (16)第三章电路设计 (19)3.1 电路器件选择和地址分配和连接 (19)3.2 逐次逼近式 (20)第四章软件设计 (22)4.1程序设计内容 (22)4.2程序功能 (25)4.3 主要器件和变量的说明 (26)4.4 程序代码 (27)第五章总结与展望 (30)参考文献 (31)致谢 (33)第一章绪论1.1引言随着数字电子技术的迅速发展,用数字电路来处理模拟信号的情况更加普及。
AT89C2051单片机完成模数转换的新方法
收稿日期:2000-09-07作者简介:高海军(1959-),男,辽宁本溪人,本溪冶专工程师,大学本科,主要从事计算机与自动化方面的教学与科研工作。
基础自动化Basic Automation Feb.2001Vol.8,No.12001年2月第8卷第1期文章编号:1005 3662(2001)01 0048 03AT89C2051单片机完成模数转换的新方法高海军1,马 骥2,史 军1,于会敏1(1.本溪冶专 高职专,辽宁本溪 117022; 2.沈阳大学,辽宁沈阳 110016)摘 要:利用AT 89C2051单片机内部精确模拟比较器的正向输入(A IN 0)和反向输入(AI N1),加以少量的外围元件实现模数转换。
关 键 词:A T 89C2051单片机;模数转换;比较器;RC 充放电中图分类号:T P 273+ 5 文献标识码:B1 引 言ATMEL 公司的单片机AT89C2051具有引脚少,价格低,非易失闪速存储等优点,广泛用于工业场合。
但该单片机内部没有模数转换器,限制了它在某些方面的使用。
本文介绍利用AT89C2051单片机的比较器,在增加两个电阻和一个电容的情况下,实现低价模数转换。
2 R C A/D 转换电路的结构如图1所示,这是一种RC A/D 转换电路。
仅在AT89C2051基础上增加了电阻R 1,R 及电容C 就能实现分辨率为7位,精度接近6位,转换时间不到10ms 的单通道模数转换。
图1 RC A/D 转换3 R C A/D 转换原理1)基本原理 积分A/D 转换器又称为间接型转换器,这是因为这类转换器是先将输入的模拟量(模拟电压)转换成某种中间量-时间间隔或频率,然后再将此中间量变换为相应的数字量。
积分A/D 转换器种类较多,如单积分,双积分等。
其中单积分A/D 转换器属于电压/频率转换器,其结构比较简单,但精度低,稳定性差。
2)实现过程 利用这一方法,采用AT89C2051单片机,来实现模数转换。
基于单片机AT89C2051的无刷直流电动机调速系统
基于单片机AT89C2051的无刷直流电动机调速系统作者:吴欣来源:《科学与财富》2017年第20期(凯斯纽荷兰工业(哈尔滨)机械有限公司)摘要:本文介绍了基于AT89C2051的无刷直流电动机控制器的硬件结构,软件设计以及调速方案的具体实现。
本系统采用电流单闭环控制策略,PWM调速方式对无刷直流电机进行控制。
经过验证表明,系统结构简单,性能稳定可靠,调速效果良好。
关键词:AT89C2051;无刷直流电机;PWM;调速1 引言AT89C2051是ATMEL公司生产的高性能CMOS 8位微处理器。
该芯片内含2k bytes的可反复擦写的只读Flash程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。
由于该芯片价格便宜,性能稳定,本系统设计的基于单片机AT89C2051的无刷直流电动机调速系统具有实际应用价值。
2 硬件设计2.1 系统的硬件框图本系统采用单闭环(电流环)控制策略。
采样电流与给定通过TL494进行PI调节,输出一定占空比的PWM控制信号,对电机进行调速。
位置传感器检测电机转子的位置,经过信号处理,从而确定下一时刻电机的驱动方式。
系统的硬件框图如图1所示。
2.2 系统的控制、隔离和驱动①控制部分。
本系统的控制对象三相直流无刷电机采用两两导通,360°度为一周期,三相六状态控制方式。
在定子内部每隔120°电角度放置了3片霍尔型位置传感器,位置传感器的输出信号输入到单片机AT89C2051的I/O口P3.2~P3.4,单片机通过捕捉位置传感器任一路输出上的跳变沿,读取跳变沿后的编码器输出状态,就可以确定转子的新位置,实现定子绕组电流换向。
单片机通过软件编程根据检测的位置信号经I/O输出6路PWM控制信号来驱动IGBT。
本例PWM调制方式采用半桥调制,即上桥臂功率开关恒通、下桥臂功率开关通过PWM调制。
利用89C2051实现模数转换的一种方法
单片机与可编程器件电子世界2005年9期31・・数据集中在一个包中。
如[开始1] [开始2] [包类型][数据0] …[数据n][8位校验和]。
开始1是0xFF,开始2是0x00,本协议中包类型有两种,正确与不正确,正确的包含有三个拷贝,不正确只有一个拷贝。
错误检测可通过8位检验和来实现,当接收到头时(开始1后跟着开始2),接收端决定包的类型,并将其送入接收缓冲器进行检验,如数据错误且为正确包,则进行改正。
远程显示牌单片机程序流程如图6所示,源程序见本刊网站。
通过串口接收到从操作台发送来的经无线解调后的数据,单片机进入中断处理,实现与计分操作台同步显示更新后的比赛分数、控制比赛时间启/停功能键的信息。
显示子程序用在实际应用中,我们经常遇到一些小型的仪器仪表,要求其有很小的外形尺寸。
在这种情况,电路设计就必须非常简洁,本文给出一种简洁实用的A/D设计电路,只需利用89C2051单片机自身的比较器实现A/D转换,而不需要任何的外围器件。
在要求电路体积小、A/D转换精度不需要很高的情况下,此种方法很实用可靠。
AT89C2051和AT89C51相比,AT89C2051去掉了 P0口和P2口,并在P1口的P1.0、P1.1与P3口的P3.6 间嵌入了一个精确的模拟比较器,其他硬件资源完全相同。
此外,AT89C2051设有静态逻辑,可以在低到零频率的条件下工作,支持两种软件可选的省电模式。
AT89C2051有20个引脚,P1口的P1.0、P1.1与P3口的P3.6被赋予了新的功能,即含有模拟输入和比较的功能,这就是可以采用AT89C2051而不需要外部 A/D芯片实现数据采集的关键。
P1.0引脚与比较器的同相输入端相连,P1.1引脚与比较器的反相输入端相连,比较器的输出端在片内与P3.6相连。
而P3.6无片外引脚,因此,AT89C2051的P1口有完整的8条片外引脚,而P3口只有7条片外引脚,可供片外使用的I/O线为15条。
使用89C2051实现AD的使用方法和程序AD转换设计
使用89C2051实现AD的使用方法和程序AD转换设计使用89C2051实现A/D的使用方法和程序A/D转换设计一、选题的背景和意义:随着数字电子技术的迅速发展,用数字电路来处理模拟信号的情况更加普及。
这就涉及到模拟信号与数字信号间的相互转换:从模拟信号到数字信号的转换称模/数转换(又称A/D 转换),完成A/D转换的电路称A/D转换器(简称ADC); 从数字信号到模拟信号的转换称数/模转换(又称D/A转换),完成D/A转换的电路称D/A转换器(简称DAC)。
二、课题研究的主要内容:A/D转换是将模拟信号转换为数字信号。
转换过程通过取样、保持、量化和编码四个步骤完成。
通常取样和保持是利用同一个电路连续过程进行的,量化和编码也是在转换过程中同时实现。
模拟/数字(A/D)转换一,逐次逼近式模/数(A/D)转换器原理二,逐次逼近A/D本组成三,典型模/数转换器AT89C2051三、本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径):单片机系统: AT89C2051是一个低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含2k bytes的可反复擦写的只读Flash程序存储器和128 bytes 的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,功能强大AT89C2051单片机可为您提供许多高性价比的应用场合。
摘要AT89C2051是一个功能强大的单片机,它将AT89C51的P0口、P2口、EA/Vcc、ALE/PROG、口线简化后,形成的一种仅20个引脚的单片机,相当于INTEL8031的最小应用系统。
这对于一些不太复杂的控制场合,仅用一片AT89C2051就足够了。
由于将多功能的8位CPU和2KB闪速存储器以及模拟电压比较器集成到单个芯片上,从而成为一种多功能的微处理器,这为许多嵌入式控制提供了一种极佳的方案,使传统的51系列单片机的体积大、功耗大、可选模式少等诸多困扰设计工程师们的致命弱点不复存在。
基于AT89C2051的PWM式D_A转换技术
收稿日期:2004-09-09作者简介:徐东辉(1978-),男,硕士研究生. 文章编号:1006-0456(2005)03-0093-03基于AT89C2051的P WM 式D /A 转换技术徐东辉,姜建平,王时胜(南昌大学信息工程学院,江西南昌330029) 摘要:介绍一种新颖的P WM 控制方案,该P WM 控制方案采用了性价比极高的单片微控制器AT89C2051,通过软件产生P WM 控制信号:利用定时器T0中断服务子程序和外部中断0服务子程序获得P WM 波形的载波值和控制量,最后在主程序中实现P WM 波形.同时设计了硬件电路把其转换成P WM 式模拟信号以实现D /A 转换,并在抗干扰方面做了一定的工作.该方案具有体积小、成本低、应用灵活等特点.并成功地应用于温度控制系统中.关键词:P WM 控制器;单片微控制器;D /A 转换器;分辨率中图法分类号:TP36812 文献标识码:A在实际控制系统中,需将从微控制器得到的数字控制量转换为P WM 式模拟控制量,通常的设计方法是外接D /A 转换器,再转换成P WM 式模拟信号.但我们国内普遍使用的51系列单片机本身不具备P WM 功能,且目前大多数D /A 转换器的价格较高,当有多路输出时,要占用单片机大量的I/O 口线,同时需要相应的扩展接口电路.这样电路就会变得很复杂,电路板的面积也会成倍增长.本文介绍在不增加硬件的条件下,利用软件的方法来实现P WM 式D /A 转换器.1 P WM 实现原理P WM (Pulse W idth Modulat or )控制方式的突出优点是即能提高控制精度,又能缩短控制时间,从而较好的解决控制精度和控制时间之间的矛盾.所以,P WM 控制方式被广泛地应用于自动控制系统中. P WM 即可由硬件实现(高性能的微处理器或P WM 专用芯片或其它硬件电路),也可以通过软件实现,但其原理是一致的:预先给定一波形(也就是我们通常说的载波,可以是三角波、锯齿波或其它波形),再与得到的控制量进行比较,根据比较结果来决定是输出高电平还是低电平,这样就得到一系列脉冲,其脉冲宽度与控制量成线性关系,用此脉冲去触发开关,再去触发执行元件,执行元件按脉冲宽度的时间动作.控制量大,脉冲宽度就宽,执行元件的动作时间就长,使控制结果迅速接近所要达到的控制要求;当控制量小时,脉冲宽度变窄,执行元件的动作时间缩短,直到控制结果与控制要求一致,这样就实现了自动控制的目的(见图1).2 硬件框图图1 P WM 波形图图2是温度控制系统中实现P WM D /A 转换的电路框图.在该温度控制系统中,之所以用到两片单片机,主要是单片机AT89C51要完成的功能较多:对采集到的8路信号进行处理,采用模糊P I D 算法获得控制量,与上位机进行通讯,将采集到的信号及报警标志送给上位机,并从上位机接收控制要求(包括设定值、加热方式、报警要求等).且AT89C51本身不带P WM 部件,若由AT89C51来完成P WM 波形的发生,将必然占用其内部资源和增加软件开销,另外,该系统需8个输出量来控制8个加热炉,AT89C51的I/O 口线不够,需扩展接口电路,这就加重了AT89C51的负担,且硬件电路复杂.第27卷第3期2005年9月 南昌大学学报・工科版Journal of Nanchang University (Engineering &Technol ogy )Vol .27No .3Sep t .2005 图2 硬件电路框图由AT ME L 公司推出的AT89C2051就是一种性价比极高的单片微控制器芯片,该芯片体积小,仅为20脚封装,且片内自带2K 字节Flash Me mory,只要把程序长度控制在2K 字节以内,就不需要扩展外部程序存储器,此外,AT89C2051芯片的内部配置和指令系统与8031单片机完全一致,具有较高的性能.本文利用AT89C2051来完成P WM 波形的发生,AT89C51只需将经运算后得到的控制量送给AT89C2051,这样,AT89C51的负荷就减轻了,有利于提高整个系统的工作性能.而AT89C2051只管P WM 波形的发生,有利于提高控制精度,获得较好的实时性.SSR1表示第一路固态继电器,由其来控制加热炉1的通断,因要控制8个加热炉,故需要8个固态继电器.图2虚线框中就是实现P WM 式D /A 转换器的电路,电路结构相当简单,8路输出,只需要一片AT89C2051,一简单的驱动电路和8个固态继电器.其工作过程也十分简单:AT89C2051经软件算法后获得P WM 波形,八路输出采用循环输出,因每路数据的更新时间非常短,不会影响控制的实时性,然后通过驱动电路驱动后去控制固态继电器的闭合时间.3 P WM 软件设计实现P WM 的程序结构十分简单,采用模块化设计方法,将程序中共用模块编写成子程序,计算量很少,整个P WM 程序的源代码只有500多个字节.该P WM 程序由四个模块构成:主程序,定时器T0中断服务子程序,外部中断0服务子程序和一减法子程序.主程序主要完成程序的初始化和单元分配,对控制量和载波进行比较,然后循环输出八路P WM 波形;定时器T0中断服务子程序完成载波的生成,采用自动重装时间常数工作方式;外部中断0服务子程序用来接收AT89C51发送的控制量和通道号,并对其进行处理,因AT89C51每次发送半个字节数据,共有5个这样的半字节数据,AT89C2051每产生一次外部中断0只接收半个字节数据,故要接收完AT89C51发送的控制量和通道号,AT89C2051需产生5次外部中断0,数据接收完后需对其进行字节合并处理后存入相应的单元.该程序中用到一简单的减法子程序,只有八条指令,之所以将其单独作为一个模块,主要是有八路输出,主程序要多次调用它.主程序、定时器T0中断服务子程序和外部中断0服务子程序的流程图如图3、图4、图5所示.4 抗干扰措施在硬件电路设计上,整个电路板要用3路电源,分别是:模拟输入部分(+5V,-5V ),数字部分(+5V,-5V )和模拟输出部分(+5V ).如果不处理好3路电源在电路板上的共地问题,会给模拟输入信号叠加很大的干扰,且相互间也会干扰,从而影响控制效果,导致输出温度忽高忽低,使得系统工作很不正常.考虑到线性模拟光电隔离器的成本,所以在电路板上未加光电隔离电路,根据电气设计规则和电路板设计经验,采用模拟输入部分、数字部分和模拟输出部分各自成环路,且电源尽量在电路板四周布线,模拟输入部分和数字部分只在某点共地,因模拟输出部分供电给固态继电器,会产生很大的脉冲干扰,所以它不与模拟输入部分、数字部分共地,且只在电路板的左端(即模拟输出部分)布线,运行结果表明:这一电路板的设计方法,很好地抑制了电磁波干扰,保证了系统的稳定性.・49・南昌大学学报・工科版2005年 5 结束语在设计该程序时,要注意把定时器T0中断的优先级别设为最高,P WM 的周期可由定时器T0中断时间和产生锯齿波计数个数的乘积决定,如定时器T0每隔100μs 就中断一次,而产生一个锯齿波需计数20000次,那么P WM 的周期为2s .另外,D /A 分辨率也可在定时器T0中断服务子程序中调整,如改变存放锯齿波数据单元的每次增加量,让其每次增加1或2或其它的数,因锯齿波的峰值一定,只改变锯齿波计数个数.这种利用单片机软件产生P WM 波形,实现D /A 转换技术,适用于转换速率要求不是很高的场合.实际应用表明,利用AT89C205151产生P WM 波形,实现D /A 转换技术,与常规连续加热的温度控制方式相比:这种控制方式过冲量小,振荡次数少,所以,温度被控制在设定值所需要的时间短,而控制精度高,且电路简单,易于实现,只采用常规易购器件,能有效解决高分辨率D /A 输出问题,简化接口电路,大幅度减小电路板的面积,降低成本.此外,AT89C51不需要进行P WM 处理,可以节省AT89C51内部资源及软件开销,使AT89C51能集中处理好控制算法及同上位机的通讯,有利提高系统的可靠性、稳定性和控制精度.参考文献:[1] 王桂枝.P WM 控制原理在自动控制中的应用[J ].烟台大学学报,1994,12(2).[2] 牛春平,张文学,任哲平.基于软件的多路P WM 式D /A 转换技术[J ].装甲兵工程学院学报,2002,16(1).[3] 张友德,赵志英,涂时亮.单片微型机原理、应用与实验[M ].北京:复旦大学出版社,1998.[4] 万心平.集成锁相环路———原理、特性、应用[M ].北京:人民邮电出版社,1990.[5] 方建淳.8090单片机原理及应用[M ].天津:天津科学计数出版社,1990.The P WM ’s D /A Techn i que Based on AT 89C 2051XU Dong -hui,J I A NG J ian -p ing,WANG Shi -sheng(School of Infor m ation Engineering,N anchang U niversity,N anchang 330029,China )Abstract:A ne w type of P WM contr oller is intr oduced in this paper .This P WM contr oller bases on AT89C2051single -chi p m icr ocontr oller and p r oduces P WM signal by s oft w are:by ti m er T0I SR (interrup t service r outine )and external 0I SR t o get carrier wave value and mani pulative quantum ,then realize P WM wave in main p r ogra m.Si m ultaneously,designing the hard ware circuit t o convert P WM signal t o anal og signal t o realize D /A con 2versi on .This design has the advantages of s mall volu me,l ow cost and flexibility t o app ly and app lies successfully t o the contr ol syste m f or te mperature .Key W ords:P WM contr oller;single m icr ocontr oller;D /A converter;res oluti on .・59・第3期 徐东辉等:基于AT89C2051的P WM 式D /A 转换技术。
20、AT89C2051烧写器的制做与调试
20、AT89C2051烧写器的制做与调试2009-03-15 22:28现在都用S52了,还用C2051干嘛!价格也差不多。
但是C2051的体积要比S51、S52小很多,而且引脚只有20只,在一些简单的控制中,这些引脚已足够了,小的体积更具有优势些。
但目前好像还没有支持在线编程(ISP)的S2051。
因此试着做个C2051的编程器,更主要的是与大家分享一下在电路制做过程中硬件、软件的除错技巧,尽量做到一次成功的经验和方法。
在网上找了一番,图很多,大同小异。
上一张最通用的图:上图是可以烧写很多器件的电路,它的PCB板在网上也很容易找。
但因为是实验制做,没用PCB,就用万用板吧。
由于宽体的器件都有支持ISP的器件,所以我去掉了40脚宽体IC座,只留了个20脚窄体IC座用来烧写C2051,修改电路后电路图如下:元件清单如下:1/8w 4.7k 6 (一共6个)560r 3 (一共3个)2k2 14.7 欧姆 1 串联于供电电路起保护作用10k排阻 1 用于cpu p0口上拉1n4148 2 用于vpp高压供给(注意4148 的一头是黑色的)12v 1 用于vpp高压供给(注意12V 的一头是白色的不要搞混)4.7uf/50v 8 所有的电解都用同一个型号的,注意方向哦104 2 用于电源滤波22p 2 用于晶体电路11.0592 1 晶体2n5401 1 注意看型号和插入的方向,不要错!2n5551 2发光管 2 3mm白发红(用于电源指示和通信指示)(注意方向)db9 1 串口头20pin 卡座 1 烧写 2051等用40pin ic座 1 插入监控用89s5116pin ic座 1 插入 max232芯片usb座 1 供电用串口电缆 1 通信用usb 电缆 1 供电用At89s51 1 用于监控max232cpe 1 通信用集成电路pcb 1 电路板实际板子今天已做好,先秀一下吧。
接着再讲详细调试方法和步骤:(点击后看大图)这个电路对于初学者可能复杂了一点,它分为几个部分,如果你先将电路板规划好,然后把元件一次都焊上,再进行调试,成功的概率很小。
基于AT89C51单片机A_D转换电路的研究_朱彩霞
基于AT89C51单片机A /D 转换电路的研究朱彩霞(淮安信息职业技术学院电子工程系,江苏淮安223003)摘要:研究A /D 转换接口电路,设计ADC0809与AT89C51为核心的接口电路,编写了相应的A /D 转换程序,且与ADC0809与8031为核心的连接电路进行比较。
研究表明:改进的接口电路具有提高测量精度、并可用串行A /D 芯片扩展多通道A /D 转换电路、电路具有简单实用等特点。
关键词:A /D 转换;单片机;接口中图分类号:TP311.1文献标识码:A文章编号:1006-7961(2011)01-0024-03A /D Conversion Interface Circuit ImprovementZHU Cai -xia(Huai'an College of Information Technology ,Huai'an Jiangsu 223003,China )Abstract :This paper makes a study of A /D conversion interface circuits ,designs the interface circuit based on ADC0809and AT89C51,compiles the corresponding A /D conversion process.Comparison is made between the core circuits of 8031and ADC0809.Studies show that the improved interface circuit has improved accuracy ,and can expand multi -channel A /D converter circuit by using a serial A /D chip.The circuit has simple and practical characteristics.Key words :ADC ;SCM ;interface收稿日期:2011-01-05作者简介:朱彩霞(1973-),女,江苏涟水人,讲师,主要从事电子技术应用研究。
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安装与调试
安装前先将汇编程序编译成十六进 制目标文件即 HEX 文件,再用编程器将 HEX 文件写入单片机 AT89C2051 芯片。
充电器的调试主要是对 4 个运算放
主程序流程图见图2,程序使用汇编 大器的基准电压的调整,接通电源后,调
语言编写,源程序和 HEX 文件见本刊网 节 RP1,使运算放大器 A 的 2 脚的电压为
输出高电平时,VT1截止停止充电。控制 电池轮流以每节电池0.5秒脉冲电流充 充满了。
VT1 的导通和截止即可对电池进行脉冲 电流充电。VD3 作充电指示,当 1单元中 有未充满电的电池时,由于电池采用脉 冲电流充电,因此它是闪烁的。当 1 单元 中没有电池时,R9 提供给 1 单元电压比 较器一个高于1.5V的电压,等同于该单元 有 1 节充满电的电池,使A 的 1脚输出高 电平。同时它还能对已充满电的电池提 供涓流充电,维持电池电压。
在低成本智能仪表的设计过程中优 先考虑的是成本问题,作为核心部件的 单片机通常选用低档的 8 位机或 4 位机。 就目前的情况而言,自带A /D转换的低 档单片机并不多见,在需要进行数据采 集时只能通过外部 A/ D转换器件,这在 很大程度上增加了系统的成本。例如,目 前 AT89C2051 单片机的零售价仅 7~8 元,而中速A /D转换器件的价格大都在 20 元以上。本文介绍的低成本 A / D 转
在实际设计中,我们通过一段C 程序根据上式先从理论上求得最佳 的τ 1、τ 2 的值,再根据实验的结 果进行调整,程序见本刊网站(www. eleworld.com)。 通过上述的程序可以得到当τ 1 = 640 μ s、τ 2 = 610 μ s 的情况下,锯齿 波已经非常接近线性,每微秒的线性误 差均在 0.1mV以内,远远满足8位分辨率 A / D 转换的要求。 3. 误差分析及补偿 误差的来源主要有两个,一是锯齿 波的非线性引起的误差,根据上面的叙 述,锯齿波的非线性基本上对A /D转换 的结果不产生影响;二是单片机在控制A / D 转换的过程中引出的:(1)在“打开 转换开关”和“定时器开始计数”这两个 动作中单片机不可能同时完成;(2)单片 机判断片内模拟比较器翻转的过程需要 两个机器周期,而计数器最小的计数单 位为 1个机器周期;(3)单片机确认模拟 比较器输出状态翻转和关闭定时器不可 能同时完成。对于上述 1、3 两种情况下 引起的误差,确是由于指令执行而引起 的,其误差的数值就是指令执行的时间, 在转换结束时将定时器 0 的值减去这个 时间就可以了;而对于第二种情况下引 起的误差是无法进行补偿的。 4. 结束语 采用本文所述的方法设计的数据采集 系统,成本低廉,接口简单,具有较高的 性价比。为保证系统的长期稳定性,采用 高稳定的积分电容(C1、C3)是必要的。◆
×(1/2)μs=128μs。下面就以8位分 辨率为例来介绍锯齿波电路参数的确定
模拟信号从 P1.1 输入,因为线性锯齿波 电压是从0开始线性递增的,所以在开始 正程扫描的时刻P3.6为0,当锯齿波的电
方法。 对于图 2 所示的电路,当 P3.7 输
出低电平时,锯齿波正程扫描开始,
压线性递增到超过待测模拟信号的电压 时,比较器的输出翻转,P3.6 为 1,此时 定时器 0 的数值就是 A / D 转换的结果,
脉冲电流时测量电池的电压,可避免在
充电时间的计算方法为:对 1 节或 2
充电过程中测量电压时因电池内阻引起 节充电电池进行充电时每节电池的平均
误差,充电程度相同的两节电池内阻大 充电电流均为 250mA,以容量为1300mAh
的在充电时测量电压大,这是因充电电 的电池为例,充电时间为:(1300mAh/
为一双输入与非门缓冲驱动器,这里等 效为一个开关,当 P3.7= 0时开关断开, C1 通过 R1、W1 充电,线性锯齿波开始正
33ms。在实际应用的过程中不一定使用 这么高的分辨率,在 8 位分辨率的情况 下完成一次 A / D 转换的最长时间为 28
程扫描,同时单片机内部定时器0开始计 数,计数脉冲为单片机内部时钟。待测的
站(www.eleworld.com)。程序在没有充电 1.5V即可。也可以用1节放完电的充电电
脉冲电流时自动测量电池的电压,哪一 池来调试,方法是计算出它需要的充电
节电池充满了即停止对该节电池的充电, 时间,先将基准电压调高,待充电时间结
其它电池继续充电。由于是在没有充电 束时再慢慢调低使电池停止充电。
换方法仅使用两片通用、廉价的器件 就能达到中速 A/ D转换的速度和低 于 16位的转换分辨率。
有一线性良好的锯齿波信号,其 最大幅度为 Vmax,其正程(0 ̄Vmax) 的扫描时间为 t2(如图 1 中的直线 0B),在其正程扫描期间的某一时刻 t 所对应的电压Vt=Vmax(t2/t)。图1 中线段 CD 为一待测模拟信号,两信号于 A 点相交,时间为 t1,不难理解,线性锯
4个运算放大器的输出信号分别通 过 P 1 . 0 ~P 1 . 3 脚输入给单片机 AT89C2051,单片机根据输入的电平判 断后通过P1.4~P1.7脚对各充电单元的 充电状态进行控制。以 1、3 单元放入要 充电的电池为例,其它两个单元没有放 电池或电池已充满,这时 P1.0、P1.2脚
电。如果某节电池比如 1单元的电池充 满电,则 P1.0 脚输入高电平,P1.4 脚 始终输出高电平停止充电,除非该单 元换了另一节要充电的电池。
图1
齿波在 A 点的幅度就是待测的模拟信号 的大小,其值 Vt1=Vmax ×(t2÷ t1)。这
的P1.4脚输出低电平时,VT1输出500mA 输入低电平,经单片机机处理后P1.4、 压加内阻上的电压即为测量电压,造成
的电流对电池进行充电;当IC1的P1.4脚 P1.6 脚输出脉冲信号控制 1、3 单元的 内阻大的电池在没有充满电时被误判为
C1 通过R1、W1充电,其电压 Vc1=Vcc ×(1-e -(t/τ1)) ,其中,τ1=(R1+RW1) C1。运放IC2:B 将VC1放大 10倍,其输出
也就是图1中所示的t1,通过上述Vt1的计 VO1=[1+(R3/R2)]×VC1=10 Vcc×
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态的改变,测出比较器输出状态翻转时
的时间通过上式就可以得到待测模拟信
号的大小。
1.电路及 A / D 转换的过程
图3
图 2 给出了具有 8 位分辨率的 A / D 转换电路。在图 2 所示的电路中,IC1 为 AT89C2051 单片机,其P1.0 和 P1.1除了
程序流程框图如图 3 所示。 2. 线性锯齿波电路参数的确定
单片机与可编程器件
基于 AT89C2051 的低成本 A / D 转换方法
·浙江工商大学信息与电子工程学院 周少铧 朱金刚·
摘要:介绍一种基于 AT89C2051 的低成本 A / D 转换方法。采用通用、廉价的器件,利用线性锯齿波和单片机内部的定 时器来获得 A / D 转换的结果,与单片机接口简单。除了能获得较快的转换速度以外,转换的分辨率也可灵活设置,具有一 定的使用价值。
具有通用 I / O口线的功能外,还是内部
AT89C2051 单片机的定时器 0是一
模拟比较器的同相输入端和反相输入端, 16位计数器,因此用本文所述的方法所
比较器输出的结果内部连接到P3.6。IC2 和IC3为线性锯齿波产生电路,其正程开 始扫描的时刻由单片机的P3.7控制。IC3
能达到的最高分辨率为16位,在最高的 时钟频率下(24MHz)完成一次 A / D 转换的最长时间为 216 ×(1/2)μ s ≈
(1-e -(t/τ1)),因为IC2 :B的输出并不 是线性锯齿波,所以增加一级 IC2: A 用作非线性补偿,其输出电压 VO2 =Vi2 = 1/2 (VO1+VC3) =1/2 [10 Vcc× (1-e -(t/τ1)) + V O2×(1-e -(t/τ2))],若VCC = 5V,τ 2 = (R5+RW2)C3,则有: VO2=50×(1-e-(t/τ1))/(1+e-(t/τ2)), 这就是线性锯齿波的理论表达式, 通过合理选择τ 1、τ 2 的值,就可 以得到线性良好的锯齿波。
流在其内阻上的压降大,而电池的端电 250mA)× 1.2=6.24h。◆
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单片机与可编程器件
图2
就是说可以采用这样一种方法,将待测 算公式就可以得到待测模拟电压的值。
的模拟信号与线性锯齿波相比较,当线
性锯齿波在某一时刻的幅度超过待测模
拟信号的幅度时就会引起比较器输出状