基于STC89C52的多功能模块化测试系统的研究与设计

 

摘    要
测试系统技术是在微电子与计算机技术相结合的基础上产生的一门新型学科。随着电子技术的发展及其在各方面的应用日益广泛，对电子测量和电子仪器系统提出越来越高的要求。
本文首先讨论了现有电子测试系统的发展趋势和现状，鉴于在一些对测试要求不是很高的环境下，许多能够采用的测试仪器功能单一、价格昂贵以及使用不便的情况，设计研究了以STC89C52单片机为主控制芯片的多功能模块化测试系统，使一些中低端用户能够方便的采用自己所需的测试功能，而且本设计在成本方面较为低廉。
主要研究工作为：根据单片机测试系统的设计原则，提出设计方案，构建总体硬件方案和完成系统所需的器件的选择；根据测试系统的要求，设计了应用较为广泛的几个测量模块的硬件设计，包括：信号发生、温度实时测量、液位检测和转速测量四个子模块。
本系统具有一定的测试精度，实现了四种测试功能。信号模块能产生频率较宽的正弦波、三角波、方波；温度模块采用DS18B20温度传感器，能在-55摄氏度至+125摄氏度范围内较为精确的进行温度测量；液位测量模块为针对需对液位进行精密测量的环境进行而设计的，精度可达0.1mm；转速测量模块则能实现对转轴的高速范围精确测量。 [版权所有：http://think58.com]
本文在硬件设计基础上，对系统进行了软件程序设计，结合TX-1C型开发板与Keil51软件的uVision2集成环境对系统软件进行编译、调试。最后完成了整个系统的软硬件设计，且完成了温度测量模块的实物设计，对转速测量模块进行了基于proteus的软硬件仿真。 [资料来源：http://think58.com]

关键词：STC89C52；单片机；信号发生；温度测量；液位检测；转速测量；测试系统

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论文类型：应用研究 [来源：http://www.think58.com]

 
Abstract
Test systems technology are a new discipline that generated from the combination of   microelectronics and computer technology. With the development of electronic technology and its application in all aspects of the increasingly widespread, electronic measurement and electronic devices is getting higher and higher system requirements.
This article first discusses the existing electronic test system development trends and the status quo. in view of low testing demands, the single function, higher price and inconvenient characteristics of many test instruments employed, the multi-functional modularized test system, which took single chip microcomputer STC89C52 as main control chip, easy to adopted some functions the ordinary users needed and possessed lower costs, was researched and designed.
The main research contents are as follows: the design scheme was proposed, the overall hardware blue print was composed, and the devices the system needed were selected according to design principle of single chip microcomputer test system; the hardware design scheme of some measurement modules widely used, were devised on the basis of requirements for test system, such as signal generating, real-time temperature monitoring, liquid level measurement and rotating speed measurement modules; on the basis of hardware design, the system software design was performed, and the compiling, debugging and simulation were conducted combining with Type TX-1C development computer and IDE (Integrated development Environment) uVision2 of software Keil51. [资料来源：http://THINK58.com]
The system has a certain degree of measurement accuracy, It has four testing functions. Signal module can generate a wide frequency sine wave, triangle wave, square wave; temperature module using DS18B20 temperature sensor that can be -55 degrees Celsius to +125 degrees Celsius within the scope of a more precise temperature measurement; The Level Measurement Module is designed for a precise measurement of liquid level environment, it’s accuracy up to 0.1mm; Speed measurement modules can accurately measure the range of high-speed shaft. combination of TX-1C  board and Keil51
In this system , software design based on hardware design and it’s software has been compiling, debugging. The hardware and software of entire system are designed in the final. Temperature measurements module has completed the physical design.and the software and hardware of  Speed measurement module has simulated based on proteus.
Key Words：STC89C52；Single-chip microcomputer；Signal generating；temperature measurement；liquid level detection; rotational speed measurement；test system

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 目    录
摘    要 I
Abstract II
1 绪论 1
1.1 智能测试系统概述 1
1.1.1智能测试系统的形成 1
1.1.2 智能测试系统的发展趋势 1
1.1.3 测控系统装置的发展方向 1
1.2 课题来源和研究意义 2
1.3 论文研究内容和主要工作 3
2 系统总体设计 4
2.1 设计思想 4
2.2 系统总体框架 4
2.3 主控芯片介绍 4
3 系统硬件设计 6
3.1主模块设计 6
3.1.1 主芯片的硬件设计 6
3.1.2 键盘电路设计 7
3.1.3 数码管显示设计 7 [来源：http://www.think58.com]
3.1.4 主模块与子模块的接口电路 8
3.2信号发生器硬件设计 9
3.2.1 信号发生器综述 9
3.2.2 集成函数发生芯片ICL8038介绍 10
3.2.3 信号发生器硬件设计 12
3.3 实时温度测量模块硬件设计 13
3.3.1 温度测量设计综述 13
3.3.2系统技术指标 14
3.3.3 智能集成温度传感器DS18B20介绍 14
3.3.4 测温硬件电路设计 15
3.4 转速测量模块 16
3.4.1 转速测量综述 16
3.4.2 转速测量系统的构成 17
3.4.3 转速测量原理 17
3.4.4 转速测量指标 19
3.4.5 转速模块硬件电路设计 19
3.5 液位检测模块 21
3.5.1 液位检测综述 21
3.5.2 探测式水位传感器 22 [资料来源：THINK58.com]
3.5.3 测量方式的选择 23
3.5.4 硬件设计 23
3.6  RS-232C串口通信 26
4 系统软件设计及调试分析 27
4.1 系统开发平台 27
4.1.1 Keil C51软件集成开发环境 27
4.1.2 TX-1C型STC89C52单片机开发板 29
4.2 监控程序设计 31
4.3 功能模块软件设计及调试分析 32
4.3.1 信号发生模块软件设计与调试分析 32
4.3.2 测温模块软件设计与调试分析 33
4.3.3 转速测量模块软件设计与调试分析 36
4.3.4 液位测量模块软件设计与调试分析 39
5 结论与展望 43
5.1 论文结论 43
5.2 展望 43
致 谢 44
参 考 文 献 45
攻读学位期间的研究成果 47
 
1 绪论
1.1 智能测试系统概述
1.1.1智能测试系统的形成
在人工参与情况下能自动进行测量、数据处理并以所需方式输出测试结果的系统称为智能测试系统。智能测试系统是计算机技术与自动测试技术相结合的产物。由于计算机具有高速处理数据能力、控制能力和大信息储存功能，它与测量技术相结合便开拓了测量科学和测量技术崭新的领域，促进了测量技术的大发展和大革新[1]。
带微处理器或微机的各种测量装置及智能仪器均具有智能测试系统的基本特征，故它们都属于智能测试系统。
1.1.2 智能测试系统的发展趋势
20世纪70年代前，生产过程自动化所用的大多是模拟式的控制仪表和装置。随着生产的发展，生产水平的提高而形成的生产过程的强化、参数间的关联性的增加，要求控制仪表与装置具有多样的、复杂的控制功能，具有更高的控制精度和可靠性，进而对大系统进行综合自动化，使企业管理和过程控制相结合，便于利用过程信息较快地做出有利于企业的决策。正是适应这种需求，数字测控装置发展起来了。到20世纪70年代中期，随着多种微处理器及微型计算机的问世，以微处理器为核心的数字调节器及可编程程序逻辑控制器都达到了实用阶段。由于微处理器价格的下降及计算机、通讯、控制及其相关领域的发展，产生了分散控制系统 [来源：http://www.think58.com]

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