C8051F040单片机系统设计及其在鞋靴压力测量中的应用

论文摘要

C8051F040是一款SoC级微控制器芯片,在一个芯片内集成了数据采集和控制系统所需要的模拟与数字外设及其它功能部件。本文在深入研究单片机系统与鞋靴压力测量技术的基础上,完成了以C8051F040为主控制器的单片机系统设计,以及该系统在鞋靴压力测量中的应用研究。硬件设计中以C8051F040的片上资源为基础,并配以其它接口部件,完成了该系统的主控单元、电源、RS232通信、CAN通信、键盘、LCD显示、模拟输入输出等功能模块的设计,之后完成了系统的PCB设计、元器件的焊接和电路板的调试。同时,通过编制三种类型数据帧的收发程序,说明了CAN通信程序设计的常用方法。在此基础上,将单片机系统搭配FlexiforceB201柔性压力传感器及相应的信号调理电路,设计出了鞋靴压力测量仪,并对该测量仪进行了标定与精度等级测试。实验表明,C8051F040单片机系统运行稳定可靠,精度高,能完成一定的测量与控制任务。由鞋靴压力测量仪的实测数据分析得出,该仪表基本上能满足测量要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 单片机的发展历程
• 1.2 鞋靴压力测量简述
• 1.2.1 人体足部的生物力学
• 1.2.2 鞋靴压力测量的应用领域
• 1.2.3 鞋靴压力测量的研究现状
• 1.3 课题研究背景与内容
• 1.4 论文的主要结构
• 第2章 C8051F040 单片机系统硬件设计
• 2.1 硬件总体结构与功能
• 2.1.1 总体结构
• 2.1.2 各模块功能
• 2.1.3 C8051F040 单片机
• 2.2 主控制单元
• 2.2.1 主控制单元的基本组成
• 2.2.2 时钟电路
• 2.2.3 复位电路
• 2.2.4 JTAG 调试电路
• 2.3 电源模块
• 2.3.1 设计3.3V 模拟与数字电源
• 2.3.2 设计3.3V 与5V 混合直流电源
• 2.4 CAN 通信模块
• 2.4.1 CAN 总线简介
• 2.4.2 CAN 控制器与CAN 收发器
• 2.4.3 CAN 通信模块硬件电路
• 2.5 RS232 串行通信模块
• 2.5.1 RS232 通信协议
• 2.5.2 RS232 接口连接器
• 2.5.3 C8051F040 的增强型串行接口UART0
• 2.5.4 RS232 驱动器MAX232
• 2.5.5 电路设计
• 2.6 键盘与LCD 显示模块
• 2.6.1 键盘的设计
• 2.6.2 LCD 显示模块
• 2.7 模拟输入输出模块
• 2.8 参考电压电路
• 2.9 硬件可靠性与抗干扰设计
• 2.9.1 电源的设计方面
• 2.9.2 接地处理方面
• 2.10 印刷电路板的设计
• 2.10.1 布局
• 2.10.2 布线
• 第3章 C8051F040 单片机系统CAN 通信程序设计
• 3.1 现场总线技术
• 3.2 C8051F040 CAN 总线
• 3.2.1 CAN 总线协议
• 3.2.2 C8051F040 CAN 控制器的寄存器分类
• 3.3 CAN 通信程序设计
• 3.3.1 集成开发环境Cygnal IDE
• 3.3.2 编写CAN 通信程序的初始化步骤
• 3.3.3 CAN 单数据帧通信
• 3.3.4 CAN 多数据帧通信
• 3.3.5 CAN 远程帧通信
• 第4章 C8051F040 单片机系统在鞋靴压力测量中的应用
• 4.1 鞋靴压力测量的原理
• 4.2 压力传感器
• 4.2.1 传感器的选择
• 4.2.2 FlexiforceB201 型传感器
• 4.3 信号调理电路
• 4.4 A/D 转换与压力显示
• 4.4.1 12 位A/D 转换器ADC0
• 4.4.2 压力显示
• 4.4.3 鞋靴压力测量仪的软件流程
• 4.5 鞋靴压力测量仪的标定
• 4.6 数据测量及结果分析
• 第5章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢