单片机距离量测方案Word文档格式.docx
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的距离公式:
RovL/2-X'
)l1=Ro<
L/2+X'
I2
X'
L/2*<
I2-I1)/<
l2+li)<
4)
其中X'
为光斑中心位置对零点的偏移,L为PSD两电极间距离。
二、系统实施方案
<
一)系统组成模块
系统主要由以下几个模块构成,在需要测量时,给单片机发出信号,单片机启
动激光器发射装置和A/D转换器。
光学部分
发射装置
D
A/转换
数据显示
单片机处理*
电学部分
V三)、电学部分的描述
电学部分主要由信号的转换、处理、运算、以及显示四个部分组成
由PSD出来的信号为两路电流信号,所以,需要两路的信号处理电路,参数方案如下:
A/D
转'
换
<三)、设计要求
1要求PSD输出的电流大小为微安级,经过\N转换后的电压范围在<0.1~1V)范围内
2、电压放大电路
要求:
放大倍数范围为5~10
3、电压跟随电路:
因为ADC0809只转换单极性模拟输入电压,因为被转换的信号可能是双极性的模拟信号,则需增加极性转换电路,双极性模拟信号转换为单极性模拟信号,再送入ADC0809进行A/D转换
4、单片机数据处理
选用的单片机位AT89C51,一个按钮接在INT0端,设置INT0为边沿触发方式,当需要测量时,按下按钮向51提出中断,并启动激光器发射,10ms后,89C51启动0809进行A/D转换,当转换完毕,0809提出中断,51读取其数据,通过动态扫描法将数据显示在LED上。
5、程序流程图:
包括主程序流程图和中断子程序流程图
6、显示部分程序汇编编程程序
三、电路参数确定及芯片选择
1、I/V转换电路(放大器Ai、Ai'
>
由虚短UP31-Un3仁0,虚断的概念得:
I33+134=135
得(U02-UP31>
/R33+(U02'
-UP31>
/R34
=UP31/R35
1/R33+1/R34+1/R35>
UP31
=U02/R33+U02'
/R34
Up31=Rp<
U02/R33+U02'
/R34>
其中Rp=<
U031=Up31<
1+R32/R31>
=RP<
U02/R33+U02’/R34)
=<
R31+R32)/R31*R32/R32*Rp*<
U02/R33+U02'
/R34)
=R32/<
R31//R32)*RP*<
U02/R33+U02’/R34)
=R32*Rp/Rn*<
U02/R33+U02'
/R34),
其中Rn=R31//R32
当Rn=Rp,即1/R32+1/R31=1/R33+1/R34+1/R35时
U031=R32<
U02/R33+U02'
所以当R32=R33=R34且1/R32+1/R31=1/R33+1/R34+1/R35时,
U031=U02+U02'
取R32=R33=R34=1K,
又1/R32+1/R31=1/R33+1/R34+1/R35,1/R31=1+1/R35
取R31=500,R35=1K
综上所述得R31=500,R32=R33=R34=R35=1K
2)同相减法器A3
根据虚断和虚短的概念有
|31‘=I34
I32'
=I33‘,
Up~Un,Ii=0可得:
即<
U°
2-Un)/R31'
=<
Un—J032)/R34'
U02‘-Up)/R32'
=Up/R33
利用虚地的概念有:
U032/R41+U42/R42=0
由乘法器A的功能可得:
U42=kU03lU041
由上两式可得:
U041=—42/<
kR41)*U032/U031
由反相放大器A4'
得:
U042=—U041R42'
/R41'
当取R42'
=R41'
=10K时
U042=R42/<
kR41)*U032/U031
当取PSD两电极间距离L=2毫M时,取k=1000,R42=R4i=10K
综上所述得:
R42=R41=R42'
=10K
6、A/D转换部分
5、电压跟随器As
根据虚断和虚短的概念有:
Up5~Un5,Ii=0可得:
R52<
5-U042)/VR51+R52)+U042=Up5=U05
当R51=R52=10K时,
U05=<
5+U042)/2,
当U042在一5V~5V之间变化时,
其输出U05范围在0V~5V
ADC的8个模拟量输入诵道I
Ng~IN7,每个通
直号占一个地址号,由通道
选择线ADDA、
adDAH^add
P00
GQ0
D0Q1
〜Q2
D7
REF<
-)
ADDA
ADDB
ADDC
IN0芯片,现取P2.7低电平有效作为ADC0809的片选信号,则8个通道IN0~IN7的地址号分别为7FF8H~7FFFH。
当片选信号与WR有效信号相配合,利用WF下降沿使START及ALE信号变高电平有效,来锁存地址信号。
在WF上升沿时刻,START言号由高电平变低电平启动A/D转换。
片选信号与单片机的读信号RD经一级或非门后产生正脉冲信号0E来控制读取转换数据。
ALE经过双稳态触发器进行二分频,产生CLK所需的时钟信号。
7、数据显示部分
图示为共阴极动态显示接口电路,在AT89C51内部数据存储器RAM的55H、56H、57H中存放待显示的三位数据,编程并行接口芯片8155的PB口作为LED的字形输出口,PA口作为LED的字位输出口,显示时从最右边的一位LED<即个位)开始点亮,用AT89C51的P2.6(地址总线A14>作为8155的片选信号,由接线可知8155的RAM地址为BE00H~BEFFH,I/O口的地址为BF00H~BF05H,
8155的PA口扫描输出总是仅有一位为高电平,经过反向驱动器后三位LED中只有一位公共阴极为低电平,其他位为高电平,8155的PB口输出相应位<阴极为
低)的显示数据段的数据,使某一位显示出一个字符,其他位为暗,依次地改变
PA口输出为高电平的位,PB口输出对应的段数据,三个LED就显示出待显示的三位数。
四、程序流程图及数据显示子程序
主程序流程图
INTO中断子程序流程图
INT1中断子程序流程图
数据显示流程图
二)显示部分程序汇编编程程序
1、二进制转换成十进制的子程序:
设y<
256,且y值存放在缓存单元50H中,假定转换后的十进制数的个位存放在55H中,十位存放在56H中,百位存放在57H中,则二进制转换成十进制的子程序如下:
CONVERT:
MOVA,
50H
MOV
B,#64H
DIV
AB
57H,A
。
百位—57H
A,#0AH
XCH
A,B
56H,A
;
十位—56H
55H,B
个位—55H
RET
2、显示子程序
显示时从最右边的一位LEDv即个位)开始点亮,由接线可知8155的
RAM地址为BE00H~BEFFH,I/O口的地址为BF00H~BF05H,显示子程序如下:
REMVDSP:
MOVSP,#80H
MOVDPTR,#BF00H。
清除显示部分
MOVA,#03H
MOVX@DPTR,A
MOVR2,#01H
REMVDSP1:
MOVDPTR,#BF01H
MOVDPTR,#BF10H
MOVA,#00H
MOVA,R2
JBACC.2,DISPLAY
RLA
MOVR2,A
AJMPREMVDSP1
DISPLAY:
MOVDPTR,#BF00H;
数据显示部分
置8155的PA口、PB口为输出方式
MOVRO,#55H
置显示缓冲器指针初值
MOVR3,#O1H
MOVA,R3
置扫描模式初值
DISPLAY1:
MOVDPTR,#BFO1H;
扫描模式—8155PA口
MOVDPTR,#BF1OH
MOVA,@RO;
取显示数据
ADDA,#ODH;
加偏移量
MOVCA,@A+PC;
查取段码值
MOVX@DPTR,A;
段码—8155PB口ACALLDELAY;
延时5.151ms
INCRO
JBACC.2,DISPLAY2;
判三位LED是否显示完
RLA;
扫描模式左移一位
MOVR3,A
AJMPDISPLAY1
DISPLAY2:
RET
LOOP:
DB3FH,O6H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,O7H,7FH,67H;
段码表
DELAY:
MOVR4,#OAH;
延时子程序<
5.151ms)
DELAY1:
MOVR5,#OFFH
DELAY2:
DJNZR5,DELAY2
DJNZR4,DELAY1
五、设计小结经过将近两个星期的课程设计,我学到了很多东西,也懂得了如何充分的利用图书馆的资料,同时也懂得如何将所学的知识运用到实际问题中,把逻辑算法,绘制流程图,和编写程序等一系列内容综合起来。
提高了自主学习能力。
在设计的过程中也发现了平时学习时不太注意的问题,对所学的知识有了进一步的了解。
这次课程设计中的原理图要用Protel来完成,经过这几天的学习我懂得了Protel的一些基本操作。
经过这次课程设计,我更加认识到理论知识与实际相结合的重要性,有些在理论上可以用的东西在实际中却不能得到理想的结果。
理论知识基础,只有把理论与实际相结合才能在实际过程中得到应运。
六、参考文献
《传感器》主编强锡富机械工业出版社《智能仪器技术及其应用》主编方彦军化学工业出版社《单片机原理及接口技术》主编陈雪丽化学工业出版社
《单片微型机》主编张友德复旦大学出版社
《数字电子技术基础》主编阎石高等教育出版社《电子技术基础》模拟部分<
第五版)主编康华光高等教育出版社《模拟电子技术基础》<
电类)主编罗桂娥中南大学出版社
模拟电路实验》主编陈孝桢张丽敏南京大学出版社
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