畢業(yè)設(shè)計（論文）-基于at89s52單片機的弱電流檢測電路的設(shè)計

1、<p><b>　　溫州大學(xué)甌江學(xué)院</b></p><p>　　WENZHOU UNIVERSITY OUJIANG COLLEGE</p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計（論文）</p><p><b>　　( 2010屆)</b></p><p>　　題 目： 弱電流檢測電路

2、的設(shè)計 </p><p>　　專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) </p><p>　　班 級： </p><p>　　姓 名： </p>

3、;<p>　　學(xué) 號： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　職 稱： 教授 </p><p>　　完成日期： 2009年4月27日

4、 </p><p>　　本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）誠信承諾書</p><p>　　1、本人鄭重地承諾所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是在指導(dǎo)教師 錢祥忠</p><p>　　老師的指導(dǎo)下嚴格按照學(xué)校和學(xué)院有關(guān)規(guī)定完成的。</p><p>　　2、本人在畢業(yè)論文（設(shè)計）中引用他人的觀點和參考資料均加以注釋和說明。</p><

5、p>　　3、本人承諾在畢業(yè)論文（設(shè)計）選題和研究過程中沒有抄襲他人研究成果和偽造相關(guān)數(shù)據(jù)等行為。</p><p>　　4、在畢業(yè)論文（設(shè)計）中對侵犯任何方面知識產(chǎn)權(quán)的行為，由本人承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。</p><p>　　畢業(yè)論文（設(shè)計）作者簽名：</p><p>　　班級： 05甌電科本二 學(xué)號： 0530235538</p><p&

6、gt;　　2009 年 4 月 27 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 引 言1</b></p>&l

7、t;p>　　1.1 課題的背景與意義1</p><p>　　1.2 課題所要解決的主要難題1</p><p>　　2 系統(tǒng)總體設(shè)計3</p><p>　　2.1 設(shè)計任務(wù)與技術(shù)指標要求3</p><p>　　2.2 系統(tǒng)總體方案的確立3</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計與調(diào)試5</p&g

8、t;<p>　　3.1 系統(tǒng)硬件總體框圖5</p><p>　　3.2 系統(tǒng)模塊電路設(shè)計及原理5</p><p>　　3.2.1光電轉(zhuǎn)換與放大電路設(shè)計5</p><p>　　3.2.2 單片機系統(tǒng)硬件設(shè)計9</p><p>　　3.2.3 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計12</p><p>　　3.2.4

9、靜態(tài)顯示電路設(shè)計14</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計與調(diào)試17</p><p>　　4.1系統(tǒng)軟件程序設(shè)計17</p><p>　　4.2 ADC0809程序設(shè)計17</p><p>　　4.3 靜態(tài)顯示程序設(shè)計18</p><p>　　4.4 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果與分析19</p><p

10、><b>　　5 總 結(jié)20</b></p><p><b>　　致謝21</b></p><p><b>　　參考文獻22</b></p><p>　　附錄一：AT89S52芯片常見的兩種封裝和引腳功能介紹23</p><p>　　附錄二：ADC0809芯片介

11、紹25</p><p>　　附錄三：系統(tǒng)所有程序27</p><p>　　附錄四：實物實拍圖30</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計制作的弱電流檢測電路，是以AT89S52為核心芯片實現(xiàn)對微弱電流信號進行檢測并顯示。由光源發(fā)射光信號，經(jīng)過光探頭后轉(zhuǎn)換成弱電流信號，利用兩個斬波穩(wěn)

12、零式高精度運放ICL7650組成的光電放大模塊電路，它可以實現(xiàn)I/V轉(zhuǎn)換，將光電轉(zhuǎn)換后的電流信號轉(zhuǎn)換成為電壓信號，而兩個相同高精度運放可以實現(xiàn)對電壓信號的一二級放大。經(jīng)兩級放大后的電壓通過ADC0809采樣、A/D轉(zhuǎn)換后傳送給單片機AT89S52，之后單片機經(jīng)過一些運算編程后控制由74LS164驅(qū)動的LED顯示模塊電路，將所要測得弱電流信號在數(shù)碼管上顯示出來。當(dāng)輸出的光功率在0.010mW-0.052mW時，可以測得對應(yīng)的電流為0.01

13、-1.130mA。</p><p>　　關(guān)鍵詞：弱電流檢測；AT89S52；ICL7650；ADC0809</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The design of the weak current detection circuit based on AT89S52 chip as the core

14、 of the current weak signal detection and display. Launched optical signal from the light source through optical probe into the weak after the current signal, using two high-precision chopper stabilized op amp-type ICL76

15、50 enlarge the composition of the optoelectronics module circuit, it can be achieved I/V conversion, the photoelectric conversion the current signal after conversion as a voltage signal, and two ide</p><p>　

16、　Key Words: weak current detection; AT89S52; ICL7650; ADC0809</p><p><b>　　1 引 言</b></p><p>　　1.1 課題的背景與意義</p><p>　　在自然現(xiàn)象和規(guī)律的科學(xué)研究和工程實踐中，我們經(jīng)常會遇到需要檢測毫微伏量級信號的問題，比如測量在核物理

17、和其他一些非電量檢測中μA、nA 數(shù)量級的微弱電流，測地震的波形和波速、材料分析時測量熒光光強、衛(wèi)星信號的接收、紅外探測以及生物電信號的測量等，這些問題都可以歸結(jié)為噪聲中微弱信號的檢測。它在物理、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、遙感和材料學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　微弱信號檢測技術(shù)[1]用電子學(xué)、信息論、計算機和物理學(xué)的方法，分析噪聲產(chǎn)生的原因和規(guī)律，研究被測信號的特點以及相關(guān)性，檢測被噪聲淹沒的微弱有用信號[

18、2]。微弱信號檢測的宗旨是研究如何從強噪聲中提取有用的信號，任務(wù)是研究微弱信號檢測的理論、探索新方法和新技術(shù)，從而將其應(yīng)用于各個學(xué)科領(lǐng)域中。</p><p>　　常見的微弱信號檢測方法[3]根據(jù)信號本身的特點不同，一般有三條途徑：一是降低傳感器與放大器的固有噪聲，盡量提高其信噪比；二是研制適合微弱檢測原理并能滿足特殊需要的器件（如鎖相放大器等）；三是利用微弱信號檢測技術(shù)，通過各種手段提取弱信號，鎖相放大器[4]由

19、于具有中心頻率穩(wěn)定，通頻帶窄，品質(zhì)因數(shù)高等優(yōu)點得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　利用鎖相放大技術(shù)[5]可以對視頻微弱信號進行提取，即將窄帶低頻信號或者通過激勵方式轉(zhuǎn)化成在低頻基帶上調(diào)幅信號的直流、緩變微弱信號進行前置放大后，經(jīng)過頻譜搬移和低通濾波獲取信號的真實值。該方法能克服工頻干擾的影響；避開1/f低頻噪聲；同時避免直流放大器的溫度、零點漂移；抑制噪聲，極大地提高信噪比[6]。</p>&l

20、t;p>　　微弱信號檢測的任務(wù)是研究從強噪聲中提取有用信號。入射到探測器的光信號強度可能會變得很小，光強起伏變化也會很慢，這使得探測器的輸出信號十分微弱，變化速度慢，很難實現(xiàn)對微變信號的提取和放大。本課題設(shè)計一個檢測、放大電路[7]能很好解決探測器的微變信號處理問題，并通過A/D轉(zhuǎn)換以及顯示電路將弱電流的測量值顯示出來。</p><p>　　1.2 課題所要解決的主要難題</p><p&

21、gt;　　本課題所要解決的主要問題是在硬件設(shè)計過程中對各元器件的合理選擇，使得測得的結(jié)果在所要求的指標之內(nèi)；電路板的設(shè)計合理布局，減少一些不必要的干擾，減小干擾對微弱電流的放大是很有必要的，其干擾源來自多方面，有的來自器件本身，有的來自外部。除了選擇穩(wěn)定性好、噪聲小的器件外，在電路上和工藝上采取了相應(yīng)的措施。</p><p>　　有效地提高檢測靈敏度是弱信號檢測的關(guān)鍵，采取的措施包括電路板繪制、硬件電路和軟件設(shè)計

22、等方面。</p><p>　　經(jīng)過計算選擇特定的電路參數(shù)，使得電路輸出信號和探測器微變內(nèi)阻成正比關(guān)系，從而實現(xiàn)了微變信號的放大。用斬波方法進行了電路輸出性能的研究，對電路參數(shù)的選擇進行了詳細分析。</p><p>　　對于硬件電路，在發(fā)射部分，鐳射管所發(fā)射的光信號應(yīng)穩(wěn)定、可調(diào)，以適應(yīng)不同的線型，采取的措施是恒流供電方式。提高接收部分抗干擾性能的有效措施是采用電流環(huán)傳輸信號。</p&g

23、t;<p>　　接收部分主要包括光電轉(zhuǎn)換、放大和電壓-電流轉(zhuǎn)換兩部分。光電轉(zhuǎn)換由運放構(gòu)成，為提高系統(tǒng)的抗干擾性能，采用了交流檢測的方法，所以在檢測和信號處理通道中，都需要加隔直流電容。和光敏接收管并聯(lián)的電容是為了濾除電磁波干擾和雜光干擾。為降低運放的漂移所引起的噪聲干擾，采用了同一芯片內(nèi)的組合運放補償其失調(diào)和漂移的措施，實踐證明，對降低輸出噪聲十分有效。</p><p><b>　　2 系

24、統(tǒng)總體設(shè)計</b></p><p>　　2.1 設(shè)計任務(wù)與技術(shù)指標要求</p><p>　　有效地提高檢測靈敏度是弱信號檢測的關(guān)鍵。經(jīng)過計算選擇特定的電路參數(shù)，使得電路輸出信號和探測器微變內(nèi)阻成正比關(guān)系，從而實現(xiàn)了微變信號的放大。用斬波方法進行了電路輸出性能的研究，對電路參數(shù)的選擇進行了詳細分析。</p><p>　　光電檢測。采用電流環(huán)傳輸信號提高接收

25、部分抗干擾性能，接收部分的主要包括光電轉(zhuǎn)換、放大和電壓-電流轉(zhuǎn)換部分；</p><p>　　光電轉(zhuǎn)換由運放構(gòu)成，為提高系統(tǒng)的抗干擾性能，采用了交流檢測的方法，在檢測和信號處理通道中，都加了隔直流電容。采用了同一芯片內(nèi)的組合運放補償其失調(diào)和漂移的措施。</p><p>　　基本要求：系統(tǒng)電路由電流-電壓轉(zhuǎn)換電路、差動放大電路、驅(qū)動電路、A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和顯示電路組成，將弱電流測量并顯示出來。技

26、術(shù)指標要求測量電流范圍0.04-1mA，誤差小于5%。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)總體方案的確立</p><p>　　弱電流檢測電路的設(shè)計實現(xiàn)方案共三個如下：</p><p>　　方案一：采用純硬件電路，利用取樣電阻法[8]，也可叫分流器法，在國外有時也稱“NORMAL”模式，其基本原理是采用在回路中接入取樣電阻的方法，把電流轉(zhuǎn)化成電壓來測量，原理圖如2-1所

27、示。此方案可行，但是全硬件比較死，由于電流很小，為了保證較高的分辨率和靈敏度，通常要求取樣電阻的值應(yīng)該比較大，也不是越大越好。不像軟件那么靈活，經(jīng)過思考后決定不采用這種方案。</p><p>　　圖2-1 取樣電阻法</p><p>　　方案二：如圖2-2所示，采用32位16位DSP作為系統(tǒng)的核心控制芯片。首先，光電轉(zhuǎn)換放大電路經(jīng)DSP 內(nèi)部AD直接采集信號，再由DSP控制128

28、64液晶顯示電流值，該方案很好，功能很強大，唯一缺點就是技術(shù)含量太高，而且對DSP仿真的掌握沒有單片機熟練，而且用DSP來實現(xiàn)有點大材小用，用液晶顯示結(jié)果也有些浪費，因此也不采用這種方案。</p><p>　　圖2-2 DSP液晶顯示法測量</p><p>　　方案三：如圖2-3所示，采用51單片機作為系統(tǒng)的核心控制芯片，弱電流信號經(jīng)光電轉(zhuǎn)換，I/V變換以及差分放大后成為電壓信號，再經(jīng)AD

29、C0809進行信號采集以及A/D轉(zhuǎn)換，51單片機通過ADC0809把弱電流信號讀進來，再經(jīng)過單片機一系列的運算，算出對應(yīng)的電流值，最后將該值通過LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示出來。系統(tǒng)框圖如下：</p><p>　　圖2-3 ADC0809采樣LED顯示</p><p>　　該方案相比較前兩個較好，而且芯片價格跟技術(shù)含量也不高。因此在經(jīng)過一番考慮后最后決定采用此方案來設(shè)計電路。</p>

30、<p>　　確定方案后，由于本設(shè)計用于檢測弱電流信號，因此每部分的硬件電路都要精心設(shè)計，否則可能會檢測不到所需的信號，或者測得電流值不在所需的范圍之內(nèi)。</p><p>　　本課題研究的理論基礎(chǔ)是提高檢測靈敏度，通過計算選擇特定的電路參數(shù)，使得電路輸出信號和探測器微變內(nèi)阻成正比關(guān)系，從而實現(xiàn)了微變信號的放大。采用電流環(huán)傳輸信號提高接收部分抗干擾性能，采用了交流檢測的方法提高系統(tǒng)的抗干擾性能，采用了同一

31、芯片內(nèi)的組合運放補償其失調(diào)和漂移的措施。</p><p>　　主要研究方法為單片機編程、各模塊電路模塊的選擇使用、電路板的設(shè)計焊接。以光電子技術(shù)為研究手段，采用模擬、調(diào)試、經(jīng)驗總結(jié)、對比分析等方法和手段，進行詳細研究設(shè)計</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計與調(diào)試</p><p>　　3.1 系統(tǒng)硬件總體框圖</p><p>　　本系統(tǒng)原

32、理硬件框圖如圖3-1所示，硬件主要由單片機最小系統(tǒng)硬件電路、LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和光電轉(zhuǎn)換與放大組成。</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)原理硬件框圖 </p><p>　　3.2 系統(tǒng)模塊電路設(shè)計及原理</p><p>　　3.2.1光電轉(zhuǎn)換與放大電路設(shè)計</p><p>　　用He-Ne激光束作為穩(wěn)定的光源將光強的變化

33、轉(zhuǎn)換成電信號的變化，即光電轉(zhuǎn)換。將反射光轉(zhuǎn)換成電信號可以用PIN光電二極管，受光照時光電管根據(jù)光強的變化按比例地變換成電信號，圖3-2中的第一級運放組成I/V變換器，輸出電壓信號，由于反射的光強較弱，故用兩級進行放大。兩級運放應(yīng)選用高輸入阻抗運放，如3130，3140，7650等[9]。</p><p>　　采用特別適合于微弱信號放大的斷續(xù)穩(wěn)零超低漂移運算放大器ICL7650（共模抑制比高達140dB，輸入偏置電

34、流低于10pA，常溫下開環(huán)增益達到150 dB，帶寬為2MHz）進行同相比例放大，主要是對一級輸出的電壓信號進行2次放大調(diào)整以滿足后續(xù)電子處理對信號的要求。</p><p>　　Intersil公司的ICL7650芯片[10]是利用動態(tài)校零技術(shù)和CMOS工藝制作的斬波穩(wěn)零式高精度運放，它具有失調(diào)小、輸入偏置電流小、增益高、共模抑制能力強、響應(yīng)快、漂移低、性能穩(wěn)定及價格低廉等優(yōu)點。</p><p

35、>　　圖3-2 光電轉(zhuǎn)換與放大電路</p><p>　　3.2.1.1芯片結(jié)構(gòu) </p><p>　　ICL7650是采用14腳雙列直插式和8腳金屬殼兩種封裝形式，圖3-3所示的是最常用的14腳雙列直插式封裝的引腳排列圖。各引腳的功能說明如下：</p><p>　　CEXTB：外接電容CEXTB；</p><p>　　CEXTA：外接電

36、容CEXTA；</p><p>　?。璉N：反相輸入端；</p><p>　?。獻N：同相輸入端；</p><p><b>　　V－：負電源端；</b></p><p>　　CRETN：CEXTA和CEXTB的公共端； </p><p>　　OUTCLAMP：箝位端；</p><

37、;p>　　OUTPUT：輸出端；</p><p><b>　　V＋：正電源端；</b></p><p>　　INTCLKOUT：時鐘輸出端；</p><p>　　EXTCLKIN：時鐘輸入端； </p><p>　　圖3-3 ICL7650的引腳排列圖</p><p>　　INT/EXT時鐘

38、控制端，可通過該端選擇使用內(nèi)部或外部時鐘。當(dāng)選擇外部時鐘時，該端須接負電源端（V－），并且在時鐘輸入端（EXTCLKIN）引入外部時鐘信號。當(dāng)該端開路或接V＋時，電路將使用內(nèi)部時鐘去控制其它電路的工作。 </p><p>　　3.2.1.2 工作原理</p><p>　　ICL7650是利用動態(tài)校零技術(shù)消除了CMOS器件固有的失調(diào)和漂移，從而擺脫了傳統(tǒng)斬波穩(wěn)零電路的束縛，克服了傳統(tǒng)斬波穩(wěn)零

39、放大器的那些缺點。</p><p>　　ICL7650的工作原理如圖3-4所示。圖中，MAIN為主放大器（CMOS運算放大器），NULL是調(diào)零放大器（CMOS高增益運算放大器）。電路通過電子開關(guān)的轉(zhuǎn)換來進行兩個階段工作，第一是在內(nèi)部時鐘（OSC）的上半周期，電子開關(guān)A和B導(dǎo)通，和C斷開，電路處于誤差檢測和寄存階段；第二則是在內(nèi)部時鐘的下半周期，電子開關(guān)和C導(dǎo)通，A和B斷開，電路處于動態(tài)校零和放大階段。</p

40、><p>　　由于ICL7650中的NULL運算放大器的增益A0N一般設(shè)計在100dB左右。因此，即使主運放MAIN的失調(diào)電壓VOSN達到100mV，整個電路的失調(diào)電壓也僅僅為1μV。由于以上兩個階段不斷地交替進行，電容CN和CM將各自所寄存的上一階段結(jié)果送入運放MAIN和NULL的調(diào)零端，這使得圖3-4所示電路幾乎不存在失調(diào)和漂移，由此可知，ICL7650是一種高增益、高共模抑制比和具有雙端輸入功能的運算放大器。&

41、lt;/p><p>　　圖3-4 ICL7650的工作原理圖</p><p>　　3.2.1.3應(yīng)用電路</p><p>　　ICL7650除了具有普通運算放大器的特點和應(yīng)用范圍外，還具有高增益、高共模抑制比、漂移低和失調(diào)小等特點，所以經(jīng)常被用在熱電偶、電阻應(yīng)變電橋、電荷傳感器等測量微弱信號的前置放大器中。</p><p>　　圖3-5所示電路為

42、某地震前兆信號采集系統(tǒng)的前置放大電路。系統(tǒng)中碳電極與信號調(diào)理器浮空地之間感應(yīng)的自然地空電位Vi1和Vi2被分別加到ICL7650的兩個輸入端，微弱信號Vi1和Vi2經(jīng)過放大后將從ICL7650的第10腳輸出，放大后的信號經(jīng)過一系列處理后可分別送入顯示器和記錄儀進行顯示和記錄，以供地震研究和預(yù)測使用。</p><p>　　為了防止輸入信號幅度過大而導(dǎo)致ICL7650損壞，圖3-5電路分別在兩路信號的輸入端加入了起保

43、護作用的四個二極管D1～D4。由于電路正常工作時的輸入信號Vi1和Vi2幅度很小，所以二極管不導(dǎo)通，也就不會影響電路的正常工作。電路的增益比較高，為防止產(chǎn)生高頻振蕩，設(shè)計的時候在電阻R4上并接了電容C3，因為它的容量較小，所以對信號放大倍數(shù)的影響相應(yīng)也非常小。為了抬高運算放大器輸出信號的直流分量，可以將箝位端接在運算放大器的反向輸入端。</p><p>　　運用ICL7650生產(chǎn)的三十多套地震前兆信號采集系統(tǒng)已分

44、別安裝在全國四個省市近十個地震臺站，并已采集到大量的地震前兆信號，因此可以證明：整個系統(tǒng)性能穩(wěn)定、抗干擾能力強。正是這些優(yōu)點的存在，使得我好不猶豫的選擇這個芯片來作為放大作用運放。</p><p>　　為了防止自激，在運放反饋電阻R1、R2上并聯(lián)取值較小的電容C1、C6 ，以改善系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)的零極點位置，達到穩(wěn)定系統(tǒng)的目的。為有效抑制高頻噪聲，電路中的電阻均選擇經(jīng)過篩選的金屬膜電阻或線繞電阻，電容則選用高頻性能較

45、好的云母電容，極性電容都是鉭電解電容。反饋電阻取值一般較大，很容易受到干擾，因此光電檢測電路最好用金屬外殼屏蔽，必要時將PIN管懸浮，直接與運放相連，以減小漏電流，提高檢測靈敏度。</p><p>　　圖3-5 ICL7650應(yīng)用于前置放大電路</p><p>　　3.2.2 單片機系統(tǒng)硬件設(shè)計</p><p>　　本設(shè)計系統(tǒng)中采用AT89S52單片機[11]。它具

46、有價格低，性能穩(wěn)定等優(yōu)點。它是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在線可編程Flash 存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品的引腳和指令完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適合于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。而且單片機AT89S52便于硬件擴展，具有ISP功能

47、，利用它可以完成數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)輸出和上位機的通訊等功能。程序的燒制可以用特定的仿真器，簡單易行。</p><p>　　3.2.2.1. AT89S52簡要介紹</p><p>　　美國ATMEL公司的AT89S系列51單片機支持ISP功能，給單片機應(yīng)用開發(fā)帶來了極大方便?，F(xiàn)介紹一款簡易型開發(fā)板的使用方法。將該板插入DIP40封裝的8051單片機插座處，通過廉價的ISP即可編程AT89S52

48、，支持在線擦寫，速度更快，非常方便。</p><p>　　AT89S52單片機具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，3個16 位定時器/計數(shù)器，1個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工

49、作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。</p><p><b>　　1）主要性能</b></p><p>　　·與MCS-51單片機產(chǎn)品兼容</p><p>　　·8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器</p><p>　　·10

50、00次擦寫周期</p><p>　　·全靜態(tài)操作：0Hz～33MHz</p><p>　　·三級加密程序存儲器</p><p>　　·32個可編程I/O口線</p><p>　　·三個16位定時器/計數(shù)器</p><p><b>　　·八個中斷源</b&

51、gt;</p><p>　　·全雙工UART串行通道</p><p>　　·低功耗空閑和掉電模式·掉電后中斷可喚醒</p><p><b>　　·看門狗定時器</b></p><p><b>　　·雙數(shù)據(jù)指針</b></p><

52、p><b>　　·掉電標識符</b></p><p>　　2）AT89S52芯片常見的兩種封裝和引腳功能詳細介紹見附錄一。</p><p>　　3）AT89S52增加的新功能包括：</p><p>　　-- ISP在線編程功能，這個功能的優(yōu)勢在于改寫單片機存儲器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離，是一個強大易用的功能。<

53、/p><p>　　-- 工作頻率為33MHz，我們都知道AT89C51的極限工作頻率僅有24MHz，就是說S52具有更高工作頻率，從而具有了更快的計算速度。</p><p>　　-- 具有雙工UART串行通道。</p><p>　　-- 內(nèi)部集成看門狗計時器，不再需要像AT89C51那樣外接看門狗計時器單元電路。-- 雙數(shù)據(jù)指示器。</p><p&

54、gt;　　-- 電源關(guān)閉標識。</p><p>　　-- 全新的加密算法，這使得對于AT89S52的解密變?yōu)椴豢赡?，程序的保密性大大加強，這樣就可以有效的保護知識產(chǎn)權(quán)不被侵犯。</p><p>　　-- 兼容性方面：向下完全兼容51全部字系列產(chǎn)品。比如8051、AT89C51等等早期MCS-51兼容產(chǎn)品。也就是說所有教科書、網(wǎng)絡(luò)教程上的程序（不論教科書上采用的單片機是8051還是AT89C

55、51還是MCS-51等等），在AT89S52上一樣可以照常運行，這就是所謂的向下兼容。</p><p>　　3.2.2.2. AT89S52外圍硬件電路設(shè)計</p><p>　　本系統(tǒng)的AT89S52外圍硬件電路主要包括復(fù)位電路、時鐘電路和其他外圍電路，下面將對這幾塊電路做具體的闡述。</p><p><b>　　1) 復(fù)位電路</b><

56、/p><p>　　為了使單片機在上電后能進行正確的系統(tǒng)操作，必須首先使系統(tǒng)復(fù)位。將RST 腳保持至少兩個機器周期高電平（12時鐘模式為24個振蕩器周期，6時模式為12振蕩器周期）可實現(xiàn)復(fù)位。為了保證上電復(fù)位的可靠性，RST保持高電平的時間至少為振蕩器啟動時間（通常為幾個毫秒）再加上兩個機器周期。復(fù)位后振蕩器以12時鐘模式運行（當(dāng)已通過并行編程器設(shè)置為6時鐘模式時除外）。</p><p>　　復(fù)

57、位電路的基本功能：是系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號。為可靠起見電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分-合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。如圖3-6左中所示的復(fù)位電路可以實現(xiàn)上述基本功能，左邊的電路為高電平復(fù)位有效，右邊為低電平，按鈕為手動復(fù)位開關(guān) C3可避免高頻諧波對電路的干擾。</p><p><b>　　2) 時鐘電路</b></p

58、><p>　　時鐘電路為單片機產(chǎn)生時序脈沖，單片機所有運算與控制過程都是在統(tǒng)一的時序脈沖的驅(qū)動下的進行的，時鐘電路就如同人的心臟。當(dāng)采用內(nèi)部時鐘時，連接方法如圖3-6左上所示，在晶振引腳XTAL1（19腳）和XTAL2（18腳）引腳之間接入一個11.0592MHz或者12MHz的晶振，兩個引腳對地分別再接入一個電容即可產(chǎn)生所需的時鐘信號，電容的容量一般在幾十皮法，如33pF，30 pF。</p><

59、;p><b>　　3）其他外圍電路</b></p><p>　　單片機的31腳EA為片外程序存儲器訪問允許信號，低電平有效。=1，選擇片內(nèi)程序存儲器；=0，則程序存儲器全部在片外而不管片內(nèi)是否有程序存儲器。本設(shè)計由于只用到片內(nèi)程序存儲器，所以EA要接高電平。</p><p>　　由于單片機P0口內(nèi)部沒有上拉電阻，所以要自己在外部添加上拉電阻5.1k或者4.7k。

60、單片機芯片的20腳接地，40腳接＋5V的正電源。</p><p>　　圖3-6 單片機外圍電路</p><p>　　3.2.3 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換器的作用是把輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，使得CPU能夠處理從被測電路接收到的模擬信號。</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換器的選擇原則[10]如下：</p>

61、<p>　　1）根據(jù)前向通道的總誤差，選擇A/D轉(zhuǎn)換器精度及分辨力。應(yīng)將綜合精度在各個環(huán)節(jié)上進行分配，以確定對A/D轉(zhuǎn)換器精度要求，據(jù)此確定A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。</p><p>　　2）根據(jù)信號對象的變化率及轉(zhuǎn)換精度要求，確定A/D轉(zhuǎn)換的速度，以保證系統(tǒng)的實時要求。</p><p>　　3）根據(jù)環(huán)境條件選擇A/D轉(zhuǎn)換芯片的一些環(huán)境參數(shù)要求，如工作溫度、功耗、可靠性等指標。&l

62、t;/p><p>　　4）根據(jù)計算機接口特征，考慮如何選擇A/D轉(zhuǎn)換器的輸出狀態(tài)。</p><p>　　因A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)用范圍極廣，故其轉(zhuǎn)換芯片品種及類型很多，常見的有ADC0809、ADC570、ADC574、ADC1210、ADC0804、5G14433等多種集成電路。本設(shè)計我選用逐次逼近型的轉(zhuǎn)換芯片ADC0809集成轉(zhuǎn)換器，它是一個八通道多路開關(guān)、單片CMOS模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，每個通道均能轉(zhuǎn)

63、換出8位數(shù)字量，它是逐次逼近比較型轉(zhuǎn)換器，包括一個高阻抗斬波比較器、一個帶有256個電阻分壓器的樹狀開關(guān)網(wǎng)絡(luò)、一個控制邏輯環(huán)節(jié)和八位逐次逼近數(shù)碼寄存器，最后輸出級有一個八位三態(tài)輸出鎖存器。</p><p>　　ADC0809 芯片性能特點：是一個逐次逼近型的A/D 轉(zhuǎn)換器，外部供給基準電壓；分辨率為8位，帶有三態(tài)輸出鎖存器，轉(zhuǎn)換結(jié)束時，可由CPU 打開三態(tài)門，讀出8 位的轉(zhuǎn)換結(jié)果；有8個模擬量的輸入端，可引入8路

64、待轉(zhuǎn)換的模擬量；單通道轉(zhuǎn)換時間116μs。ADC0809 的數(shù)據(jù)輸出結(jié)構(gòu)是內(nèi)部有可控的三態(tài)緩沖器，所以它的數(shù)字量輸出信號線可以與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線直接相連。內(nèi)部的三態(tài)緩沖器由OE控制，當(dāng)OE的電平為高時，三態(tài)緩沖器打開，將轉(zhuǎn)換結(jié)果送出；當(dāng)OE的電平為低時，三態(tài)緩沖器處于阻斷狀態(tài)，內(nèi)部數(shù)據(jù)對外部的數(shù)據(jù)總線沒有影響。因此，在實際應(yīng)用中，如果轉(zhuǎn)換結(jié)束，要讀取轉(zhuǎn)換后的結(jié)果，則只要在OE引腳上加一個正脈沖，ADC0809就會將轉(zhuǎn)換結(jié)果送到數(shù)據(jù)總線上。

65、ADC0809的電路如圖3-7所示。</p><p>　　圖3-7 A/D轉(zhuǎn)換模塊電路</p><p>　　3.2.3.1主要特性</p><p>　　1）8路8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位。</p><p>　　2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。 </p><p>　　3）轉(zhuǎn)換時間為100μs</p><p

66、>　　4）單個＋5V電源供電 </p><p>　　5）模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點和滿刻度校準。 </p><p>　　6）工作溫度范圍為-40～＋85攝氏度 </p><p>　　7）低功耗，約15mW。 </p><p>　　ADC0809的引腳圖及相關(guān)內(nèi)容見附錄二。</p><p>　　ADC08

67、09的工作過程是：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?，指示A/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。本設(shè)計中ADC0809的連接圖如圖3-7所示，

68、因為系統(tǒng)中只用到IN0，所以要將ADDA，ADDB，ADDC一起接地。</p><p>　　3.2.4 靜態(tài)顯示電路設(shè)計</p><p>　　1) LED數(shù)碼管：</p><p>　　LED數(shù)碼管[12]是由發(fā)光二極管構(gòu)成的。將條狀發(fā)光二極管單元按照共陰極（負極）或共陽極（正極）的方式組合成“8”字，再把發(fā)光二極管的另一極作為筆段電極，就構(gòu)成了LED數(shù)碼管。若按規(guī)定

69、使某些筆段發(fā)光，便可顯示0~9的任一數(shù)字。</p><p><b>　　2)數(shù)碼管的分類</b></p><p>　　共陰共陽極數(shù)碼管的工作特點是：當(dāng)筆段電極接低電平，公共陽極接高電平時，相應(yīng)筆段可以發(fā)光。共陰極LED數(shù)碼管則與之相反，它是將發(fā)光二極管的陰極(負極)短接后作為公共陰極。當(dāng)驅(qū)動信號為高電平、?端接低電平時，才能發(fā)光。LED的輸出光譜決定其發(fā)光顏色以及光輻

70、射純度，也反映出半導(dǎo)體材料的特性。常見管芯材料有磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)、磷砷化鎵(GaAsP)、氮化鎵(GaN)等，其中氮化鎵可發(fā)藍光。發(fā)光顏色不僅與管芯材料有關(guān)，還與所摻雜質(zhì)有關(guān)，因此用同一種管芯材料可以制成發(fā)出紅、橙、黃、綠等不同顏色的數(shù)碼管。其他顏色LED數(shù)碼管的光譜曲線形狀與之相似，僅入值不同。LED數(shù)碼管的產(chǎn)品中，以發(fā)紅光、綠光的居多、這兩種顏色也比較醒目。LED數(shù)碼管等效于多只具有發(fā)光性能的PN結(jié)。當(dāng)PN結(jié)導(dǎo)通

71、時，依靠少數(shù)載流子的注人及隨后的復(fù)合而輻射發(fā)光，其伏安特性與普通二極管相似。在正向?qū)ㄖ?，正向電流近似于零，筆段不發(fā)光。當(dāng)電壓超過開啟電壓時，電流就急劇上升，筆段發(fā)光。因此，LED數(shù)碼管是屬于電流控制型器件，其發(fā)光亮度L(單位是cd/m2)與正向電流IF有關(guān)，用公式表示為：</p><p><b>　?。?－1）</b></p><p>　　即亮度與正向電流成正比。

72、LED的正向電壓U，則與正向電流以及管芯材料有關(guān)。使用LED數(shù)碼管時，工作電流一般選10mA左右/段，既保證亮度適中，又不會損壞器件。</p><p>　　數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形

73、成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。</p><p>

74、;　　3) 數(shù)碼管的驅(qū)動方式</p><p>　　用單片機驅(qū)動LED數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式分，可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)（掃描）顯示，按譯碼方式可分硬件譯碼和軟件譯碼之分。</p><p>　　靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動電路具有輸出鎖存的功能，單片機將所要顯示的數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU時間。動態(tài)顯示需要CPU時刻對顯示器件進行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用的CPU時間多。</

75、p><p>　　這兩種顯示方式各有利弊；靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU時間，但每個顯示單元都需要單獨的顯示驅(qū)動電路，使用的硬件較多；</p><p>　　動態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的CPU時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。</p><p>　　硬件譯碼就是顯示的段碼完全由硬件完成，CPU只要送出標準的BCD碼即可，硬件接線有一定標準。軟件譯碼是用軟件來完

76、成硬件的功能，硬件簡單，接線靈活，顯示段碼完全由軟件來處理，是目前常用的顯示驅(qū)動方式。較常用的顯示驅(qū)動芯片有：74LS164，CD4094+ULN2003（2803），74HC595+ULN2003（2803），TPIC6B595，AMT9095B，AMT9595等。市場上還有一些專用的LED掃描驅(qū)動顯示模塊如MAX7219等，功能很強，價格稍高一些。因此本設(shè)計采用74LS164來驅(qū)動數(shù)碼管。</p><p>　

77、　圖3-8 74LS164驅(qū)動LED數(shù)碼管</p><p>　　圖3-8中加了一個PNP型的三極管來控制數(shù)碼管的電源，是因為164沒有數(shù)據(jù)鎖存端，數(shù)據(jù)在傳送過程中，對輸出端來說是透明的，這樣，數(shù)據(jù)在傳送過程中，數(shù)碼管上有閃動現(xiàn)象，驅(qū)動的位數(shù)越多，閃動現(xiàn)象越明顯。為了消除這種現(xiàn)象，在數(shù)據(jù)傳送過程中，關(guān)閉三極管使數(shù)碼管沒電不顯示，數(shù)據(jù)傳送完后立刻使三極管導(dǎo)通，這樣就實現(xiàn)鎖存功能。這種辦法可驅(qū)動十幾個164顯示而沒有閃

78、動現(xiàn)象。</p><p>　　在移位時鐘的作用下，串行口發(fā)送緩沖器的數(shù)據(jù)一位一位地移入74LS164中[13]。4 片74LS164串級擴展為4個8位并行輸出口，分別連接到4個LED顯示器的段選端作靜態(tài)顯示。需要指出的是，由于74LS164無并行輸出控制端，因而在串行輸入過程中，其輸出端的狀態(tài)會不斷變化，造成不應(yīng)顯示的字段仍有較暗的亮度，影響了顯示的效果。在74LS164的輸出端加接4片鎖存器或三態(tài)門，使移位寄存

79、器串行輸入數(shù)據(jù)時其輸出端的變化不反映到LED上，待串行輸入結(jié)束后再打開鎖存器或三態(tài)門，將穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)送給LED[13]。</p><p>　　本設(shè)計的靜態(tài)顯示只需兩個控制端口，而且顯示很亮，既不占用很多單片機端口顯示也不會太暗，是本設(shè)計最理想的LED顯示方式，其電路圖如圖3-9所示。</p><p>　　圖3-9 靜態(tài)顯示電路</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

80、與調(diào)試</p><p>　　系統(tǒng)的軟件研制是本設(shè)計的一項重要任務(wù)。在系統(tǒng)軟件設(shè)計中，計數(shù)頻率算法和控制算法是其重要組成部分，正確的讀取數(shù)值和數(shù)值的優(yōu)化計算是實現(xiàn)系統(tǒng)精準度和性能的前提，而控制算法是系統(tǒng)實現(xiàn)智能化的靈魂。在研制過程中，我們著重對本儀器所涉及的計數(shù)和控制算法進行了探討與研究。在本系統(tǒng)設(shè)計中，需要用到單片機來進行AD值讀取及顯示處理，系統(tǒng)軟件運行的大部分時間都是在不斷進行。</p><

81、;p>　　4.1系統(tǒng)軟件程序設(shè)計</p><p>　　控制主程序是系統(tǒng)軟件的主程序，是整個儀器軟件的核心，上電復(fù)位后儀器進入主程序執(zhí)行命令。主程序流程圖如圖4-1所示，系統(tǒng)所有程序見附錄三。</p><p>　　圖4-1 系統(tǒng)主程序框圖</p><p>　　4.2 ADC0809程序設(shè)計</p><p>　　void get_ad()

82、//讀AD子程序</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　start=0;</b></p><p>　　start=1; //給start一個脈沖</p><p><b>　　start=0;</b></p>

83、<p>　　while(eoc==0) //等待AD轉(zhuǎn)換結(jié)束</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　ad_data=P1; //讀取AD值，數(shù)據(jù)口為單片機的P1口</p><p><b>

84、;　　}</b></p><p>　　ADC0809讀取程序是非常簡單的，只需給start一個脈沖，等待轉(zhuǎn)換結(jié)束標志位eoc為1時，即可讀取AD值。</p><p>　　4.3 靜態(tài)顯示程序設(shè)計</p><p>　　unsigned char code dispcode164[]={3,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0x1f

85、,0x01,0x09,0xff,0x00};//for164集成版</p><p>　　//unsigned char code dispcode164[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40};//共陰</p><p>　　//unsigned char code dispcode2[]={0Xbf,0

86、X86,0Xdb,0Xcf,0Xe6,0Xed,0Xfd,0X87,0Xff,0Xef,0x80,0xc0}; </p><p>　　void display164(long count) using 0</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char dispbuf[4]={0,0,0,0}; <

87、;/p><p>　　unsigned char distemp[4]={0,0,0,0};</p><p>　　unsigned char i;</p><p>　　SCON=0x00;</p><p>　　if(count==0xffff)</p><p>　　{for(i=0;i<4;i++)</p>

88、<p>　　dispbuf[i]=dispcode164[10];}</p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{;</b></p><p>　　for(i=0;i<4;i++)</p><p>　　{distemp[i]=count%10;<

89、;/p><p>　　count=count/10;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(i=0;i<4;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(i==3) //顯示小數(shù)點的位置<

90、;/p><p>　　dispbuf[i]=dispcode164[distemp[i]]-1; </p><p><b>　　else</b></p><p>　　dispbuf[i]=dispcode164[distemp[i]]; </p><p><b>　　}</b></p>&l

91、t;p><b>　　}</b></p><p>　　for(i=0;i<4;i++)</p><p><b>　　{ TI=0;</b></p><p>　　SBUF=dispbuf[i];</p><p>　　while(!TI){;}</p><p><

92、b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　靜態(tài)顯示采用串行口方式0將顯示碼通過RXD,TXD傳送到靜態(tài)顯示模塊顯示，串行口工作方式0實質(zhì)上是一種同步移位寄存器方式，其數(shù)據(jù)傳輸波特率固定為fox/12。</p><p>　　4.4 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果與分析</p><p>

93、　　由FONA-S1550光源發(fā)出光信號，經(jīng)過光電探測器GT3220D后轉(zhuǎn)換光信號為電流信號，再經(jīng)過由ICL7650組成的放大電路后轉(zhuǎn)換為電壓信號，通過ADC0809采樣、A/D轉(zhuǎn)換后輸出到單片機，利用單片機來驅(qū)動顯示LED數(shù)碼管。測得數(shù)據(jù)如下： </p><p>　　表4-1 所測電流值</p><p>　　圖4-2 所測電流與輸出光功率關(guān)系</p><p>　　

94、由上圖可知，當(dāng)輸出的光功率在0.010 mW-0.052 mW時，AD采用到光電轉(zhuǎn)換與放大后的電壓信號，根據(jù)兩級運放的放大倍數(shù)，通過單片機運算后，就可以測得對應(yīng)的電流為0.01-1.130 mA。本設(shè)計的電路符合了所規(guī)定的基本要求，最后得到得數(shù)值也基本達到了技術(shù)指標。由于采取LED顯示模塊電路僅有4個共陰數(shù)碼管，因此沒能顯示輸出信號的單位，即mA。</p><p><b>　　5 總 結(jié)</b&

95、gt;</p><p>　　在自然現(xiàn)象和規(guī)律的科學(xué)研究和工程實踐中,我們經(jīng)常會遇到需要檢測毫微安量級信號問題,比如測量在核物理和其他一些非電量檢測中μA、nA 數(shù)量級的微弱電流。本文設(shè)計制作的弱電流檢測電路，是以AT89S52為核心芯片從而實現(xiàn)對微弱電流信號進行檢測并顯示出來。由光源FONA-S1550發(fā)射光信號，經(jīng)過光電探測器GT3220D后轉(zhuǎn)換成電流信號，該電流信號非常弱，所以需要通過放大電路進行放大，利用兩

96、個斬波穩(wěn)零式高精度運放ICL7650組成的光電放大模塊電路，它可以實現(xiàn)I/V轉(zhuǎn)換，將光電轉(zhuǎn)換后的電流信號轉(zhuǎn)換成為電壓信號，而兩個相同高精度運放可以實現(xiàn)對電壓信號的一二級放大。經(jīng)兩級放大后的電壓通過ADC0809采樣、AD轉(zhuǎn)換后傳送給單片機AT89S52，之后單片機經(jīng)過一些運算編程后控制由74LS164驅(qū)動的LED顯示模塊電路，將所要測得弱電流信號在數(shù)碼管上顯示出來。當(dāng)輸出的光功率在0.01 mW-0.052 mW時，可以測得對應(yīng)的電流為

97、0.01-1.130 mA。</p><p>　　利用直流電源對光電轉(zhuǎn)換與放大電路供電，由于單片機最小系統(tǒng)，LED顯示模塊以及AD轉(zhuǎn)換電路所能承受的電壓為5V，而光電轉(zhuǎn)換放大部分需要10V左右的電壓有較明顯的效果，因此可以通過三端穩(wěn)壓器L7805對整個電路進行穩(wěn)壓。單片機，AD轉(zhuǎn)換模塊以及LED顯示模塊只需輸出一個10V左右電壓供電即可正常工作，而不需要分開接兩個不同的輸出電壓。整個設(shè)計系統(tǒng)的穩(wěn)定性較高，測試過程

98、中都沒有出現(xiàn)過缺顯，錯顯等現(xiàn)象。</p><p>　　系統(tǒng)設(shè)計中有待改進的方面有以下幾點：</p><p>　　（1）測試的結(jié)果精確度可以更高。</p><p>　?。?）由于顯示模塊采用4位的LED數(shù)碼管顯示，因此沒能實現(xiàn)電流單位的顯示，如果顯示電路采取LCD液晶顯示，就顯示所測電流的大小以及單位等參數(shù)。</p><p>　?。?）本設(shè)計A

99、/D轉(zhuǎn)換芯片采用8位的ADC0809，可以采取精度更高級別的芯片，比如AD626，AD7810等。</p><p>　?。?）本設(shè)計采用的控制芯片是AT89S52，可以采用STC系列單片機STC12C5410AD，STC12C5412AD，STC12C5402AD等芯片。它們是宏晶科技推出的單時鐘/機器周期(1T)的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾/加密性強的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，

100、但速度快8-12倍，內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，4路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換。</p><p>　　本設(shè)計從開始選題算起，已經(jīng)花費近五個月的時間去查閱資料、設(shè)計制作和調(diào)試，終于順利完成了任務(wù)，調(diào)試后的各項功能也基本達到了設(shè)計任務(wù)目標要求。系統(tǒng)的設(shè)計包含軟件和硬件兩方面，因此在開始之初，通過查閱了大量與設(shè)計相關(guān)的資料，最終確定了軟硬件相結(jié)合的實現(xiàn)方案并為之后的開發(fā)打下了堅實的基礎(chǔ)。設(shè)計中遇到的許多實際

101、問題是前期不曾預(yù)計的，學(xué)過的理論知識在實際中并不能生搬硬套的使用，需要就具體要求具體分析后才能選擇合適的參數(shù)。軟件與硬件的聯(lián)合調(diào)試是整個設(shè)計中的關(guān)鍵步驟，小車的各種硬件上帶來的缺陷需要軟件上來彌補，同樣軟件上不能實現(xiàn)的功能需要硬件的支持。 </p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本次設(shè)計過程是在錢祥忠教授的指導(dǎo)下完成的。在電路設(shè)計、調(diào)試和寫論文

102、的過程中，錢老師和很多同學(xué)都給與了我指導(dǎo)和幫助以及與設(shè)計相關(guān)的建議，在我失敗、有時候走彎路的時候，他們熱心地幫助我，使得我走出了困境，同時培養(yǎng)了我良好的工作態(tài)度和嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。這將非常有利于我們今后的學(xué)習(xí)和工作。在此表示衷心的感謝！同時也對評閱本論文的各位老師致以誠摯的謝意！</p><p>　　最后，向所有關(guān)心、支持、幫助過我的各位老師、領(lǐng)導(dǎo)、同學(xué)和朋友們再次表示誠摯的感謝!</p><p

103、><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]于麗霞,王福明.微弱信號檢測技術(shù)綜述[J].信息技術(shù),2007,2:115-116.</p><p>　　[2]Guanyu Wang.The Application of Chaotic Oscillators to Weak Signal Detection[J].IEEE Transaction o

104、n Industrial Electronics,1999,(2):1182-1185. </p><p>　　[3]陳正濤.微弱信號相關(guān)檢測技術(shù)綜述[J].科技廣場,2006,7:27-29.</p><p>　　[4]Huang Shaomin,Zang Guangfa.Digital lock-in amplifier based on DSP and sampling ADC[J]

105、.Journal of Data Acquisition and Processing,2000,15(2):222-225.</p><p>　　[5]肖寅東,趙輝,王厚軍.基于鎖相放大微弱信號檢測電路前置濾波器設(shè)計[J].測控技術(shù),2007,26(3):86-88.</p><p>　　[6]林凌,王小林,李剛,等.一種新型鎖相放大器檢測電路[J].天津大學(xué)學(xué)報,</p>

106、<p>　　2005,38(1):56-86.</p><p>　　[7]屠忠遂,馮紀先,瞿繩武.一個系統(tǒng)的弱信號測量電路[J].武漢大學(xué)學(xué)報,</p><p>　　1988,4:45-51. </p><p>　　[8]于海洋,袁瑞銘,王長瑞,等.微電流測量方法評述[J].華北電力技術(shù),2006,11:51-54.</p><p&g

107、t;　　[9]丁鎮(zhèn)生.光纖傳感器微位移測試的研究[J].大連鐵道學(xué)院學(xué)報,1998,3(19):48-50. </p><p>　　[10]吳祖國.ICL7650斬波穩(wěn)零運算放大器的原理及應(yīng)用[J].國外電子元器件,</p><p>　　2003,4(4):41-42.</p><p>　　[11]何立民.單片機高級教程—應(yīng)用與設(shè)計[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版

108、社,</p><p>　　2000:17-36.</p><p>　　[12]睢丙光,魏澤鼎.單片機應(yīng)用技術(shù)與實例[M].北京:電子工業(yè)出版社,2005:106-107.</p><p>　　[13]林敏,于忠得,舒奎.74LS164在2051單片機LED顯示電路的應(yīng)用[J].大連輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報,2001,6(2):123-125.</p><p

109、>　　附錄一：AT89S52芯片常見的兩種封裝和引腳功能介紹</p><p>　　1. AT89S52芯片常見的兩種封裝（PDIP、PLCC）如圖所示。</p><p>　　圖A-1 AT89S52兩種封裝形式</p><p>　　2. 引腳功能介紹：</p><p><b>　　VCC：供電電壓。</b><

110、/p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　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。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。</p&

111、gt;<p>　　P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 </p><p>　　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門電流，當(dāng)P2口

112、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。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。</p><p>　　P3