隋維旭 數(shù)字電壓表

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1、 東北石油大學(xué)秦皇島分院畢業(yè)設(shè)計(jì) 數(shù)字電流表的設(shè)計(jì)與仿真 學(xué)生姓名 隋維旭 院系名稱(chēng) 電氣信息工程 專(zhuān)業(yè)名稱(chēng) 供用電技術(shù) 班 級(jí) 2013級(jí)2班 學(xué) 號(hào) 15 指導(dǎo)教師 李紅霞 完成時(shí)間 2014年12月11日 簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表設(shè)計(jì) The Design of Simple Digital Voltmeter 學(xué)生姓名：隋維旭 Student: Sui weixu 指導(dǎo)教師：李紅霞 講師 Advisor: Li hongxia 東北石油大學(xué) 電氣信息工程系 School of P

2、hysics & Electronic Engineering Qinhuangdao University Qinhuangdao, Hebei, China 2014年12月 December 2014 東北石油大學(xué)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 在現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)中，常用高精度數(shù)字電壓表進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)送入微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，完成計(jì)算、存儲(chǔ)、控制等功能。本文中數(shù)字電壓表的控制系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)，A/D轉(zhuǎn)換器采用ADC0809為主要硬件，實(shí)現(xiàn)數(shù)字電壓表的硬件電路與軟件設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)的數(shù)字電壓表電路簡(jiǎn)單，所用的元件較少，成本低，調(diào)節(jié)工作可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化

3、/還可以方便地進(jìn)行8路A/D轉(zhuǎn)換的測(cè)量，遠(yuǎn)程測(cè)量結(jié)果傳送等功能。數(shù)字電壓表可以測(cè)量0~5V的8路輸入電壓值，并在四位LED數(shù)碼管上輪流顯示或單路顯示。設(shè)計(jì)結(jié)果能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。 關(guān)鍵詞 單片機(jī)；數(shù)字電壓表；A/D轉(zhuǎn)換器；模擬信號(hào) Abstract In modern measuring technology, it is often required to conduct site measuring with a digital voltmeter. The data measured will then be input into the micro-computer system

4、 to execute such functions like calculating, storing, controlling, and displaying. The digital voltmeter control system described in this paper makes use of AT89C51 SC computer and ADC0809 A/D converter to fulfill the designing of the software as well as the electrical circuit. The voltmeter feature

5、s in simple electrical circuit, lower use of elements, low cost and automatic regulation, while it can also easily carry out the duties of measuring A/D converted values from 8 routes and remote transfer of measuring data. The meter is capable of measuring voltage inputs from 8 routes ranging from 0

6、 to 5 volt, and displaying the measurements in turn or only that from a selected route. Design to achieve the corresponding functions. Key words SC computer;Digital Voltmeter; A/D conversion; Analogue Signal 目 錄 1.　引言 1 1.1 設(shè)計(jì)背景 1 1.2 設(shè)計(jì)意義 2 1.3 課題完成的功能 2 2. 總體設(shè)計(jì) 2 2.1　設(shè)計(jì)方案思路 2

7、 2.2 總體設(shè)計(jì)框圖 3 3.　硬件設(shè)計(jì) 4 3.2　采集模塊設(shè)計(jì) 6 3.2.1 ADC0809A/D功能描述 6 3.2.2 ADC0809A/D轉(zhuǎn)換芯片的原理 7 3.2.3 ADC0809數(shù)據(jù)采集 8 3.3　顯示模塊設(shè)計(jì) 8 4.　軟件設(shè)計(jì) 9 4.1　總體方案 9 4.2　模/數(shù)轉(zhuǎn)換測(cè)量子程序 10 5.　制作與調(diào)試 11 5.1　硬件電路的布線與焊接 11 5.2　調(diào)試 11 5.2.1 硬件調(diào)試 11 5.2.2 軟件調(diào)試 11 6.　結(jié)論和心得 12 參考文獻(xiàn) 13 謝　辭 14 附件 15

8、 東北石油大學(xué)設(shè)計(jì)（論文） 1.　引言 隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子測(cè)量成為廣大電子工作者必須掌握的手段，對(duì)測(cè)量的精度和功能的要求也越來(lái)越高，而電壓的測(cè)量甚為突出，因?yàn)殡妷旱臏y(cè)量最為普遍。同時(shí)隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，特別是單片機(jī)的出現(xiàn)，正在引起測(cè)量控制儀表領(lǐng)域的新的技術(shù)革命 [1]。 由于使用的是高效單片機(jī)作為核心的測(cè)量系統(tǒng)，以及靈敏度和精度較高的A/D轉(zhuǎn)換器，使本直流電壓表具有精度高、靈敏度強(qiáng)、性能可靠、電路簡(jiǎn)單、成本低的特點(diǎn)，加上經(jīng)過(guò)優(yōu)化的程序，使其

9、有很高的智能化水平[2]。 數(shù)字電壓表相對(duì)于指針表而言讀數(shù)直觀準(zhǔn)確，電壓表的數(shù)字化是將連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的離散的數(shù)字形式并加以顯示。這有別于傳統(tǒng)的以指針與刻度盤(pán)進(jìn)行讀數(shù)的方法，避免了讀數(shù)的視差和視覺(jué)疲勞[3]。 1.1 設(shè)計(jì)背景 數(shù)字電壓表在1952年由美國(guó)NLS公司首次創(chuàng)造，它剛開(kāi)始是4位，50多年來(lái)，數(shù)字電壓表有了不斷的進(jìn)步和提高。數(shù)字電壓表是從電位差計(jì)的自動(dòng)化過(guò)程中研制成功的。開(kāi)始是4位數(shù)碼顯示，然后是5位、6位顯示，而現(xiàn)在發(fā)展到7位、8位數(shù)碼顯示；從最初的一兩種類(lèi)型發(fā)展到原理不同的幾十種類(lèi)型；從最早的采用繼電器、電子管發(fā)展到全晶體管、集成電路、微處理器化；從一臺(tái)儀器只能測(cè)1

10、-2種參數(shù)到能測(cè)幾十種參數(shù)的多用型；顯示器件也從輝光數(shù)碼管發(fā)展到等離子體管、發(fā)光二極管、液晶顯示器等。數(shù)字電壓表的體積和功耗越來(lái)越小，重量不斷變輕，價(jià)格也逐步下降，可靠性越來(lái)越高，量程范圍也逐步擴(kuò)大[4]。 DVM的高速發(fā)展，使它已成為實(shí)現(xiàn)測(cè)量自動(dòng)化、提高工作效率不可缺少的儀表，數(shù)字化是當(dāng)前計(jì)量?jī)x器發(fā)展的主要方向之一，而高準(zhǔn)度的DC-DVC的出現(xiàn)，又使DVM進(jìn)入了精密標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代化技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字電壓表的功能和種類(lèi)將越來(lái)越強(qiáng)，越來(lái)越多，其使用范圍也會(huì)越來(lái)越廣泛。采用智能化的數(shù)字儀器也將是必然的趨勢(shì)，它們將不僅能提高測(cè)量準(zhǔn)確度，而且能提高電測(cè)量技術(shù)的自動(dòng)化程序，可以擴(kuò)展成各種通用

11、數(shù)字儀表、專(zhuān)用數(shù)字儀表及各種非電量的數(shù)字化儀表(如：溫度計(jì)、濕度計(jì)、酸度計(jì)、重量、厚度儀等)，幾乎覆蓋了電子電工測(cè)量、工業(yè)測(cè)量、自動(dòng)化儀表等各個(gè)領(lǐng)域。從而提高計(jì)量檢定人員的工作效率[5]。 1.2 設(shè)計(jì)意義 這個(gè)課題的目的和意義在于使自己掌握對(duì)數(shù)字電壓表的理解，自己動(dòng)手設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表與仿真，它可以廣泛的應(yīng)用于電壓測(cè)量外，通過(guò)各種變換器還可以測(cè)量其他電量和非電量，測(cè)量是一種認(rèn)識(shí)過(guò)程，就是用實(shí)驗(yàn)的方法將被測(cè)量和被選用的相同參量進(jìn)行比較，從而確定它的大小。DVM廣泛應(yīng)用于測(cè)量領(lǐng)域每期測(cè)量的準(zhǔn)確度和可信度取決于它的主要性能和技術(shù)指標(biāo)。所示我們要學(xué)習(xí)和掌握如何設(shè)計(jì)DVM就顯得十分重要[6]。

12、 1.3 課題完成的功能 設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容是使基于單片機(jī)所設(shè)計(jì)出的數(shù)字電壓表可以測(cè)量0-5V的8路輸入電壓值，并在四位LED數(shù)碼管上輪流顯示或單路顯示。測(cè)量最小分辨率為0.019V，測(cè)量誤差約為0.02V。系統(tǒng)除能確保實(shí)現(xiàn)要求的功能外，還可以方便地進(jìn)行8路其他A/D轉(zhuǎn)換量的測(cè)量、遠(yuǎn)程測(cè)量結(jié)果傳送等功能。所要解決的主要問(wèn)題是如何更有效地設(shè)計(jì)出符合設(shè)計(jì)要求的簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表，特別是要注意其測(cè)量電壓的誤差，難點(diǎn)是數(shù)碼管需輪流顯示或單路顯示所測(cè)出的電壓值，并且能使軟硬件有效的結(jié)合起來(lái)[7]。 2. 總體設(shè)計(jì) 2.1　設(shè)計(jì)方案思路 方案一：A/D轉(zhuǎn)換器采用ICL7071型三位半顯示的芯片，輸

13、入信號(hào)，流經(jīng)取樣與電路取樣后送到ICL7071型三位半A/D轉(zhuǎn)換器，只需要很少的簡(jiǎn)單的外圍元件，就可組成數(shù)字電流表模塊，直接驅(qū)動(dòng)三位半LED顯示器顯示，最后輸入電流在現(xiàn)實(shí)部分顯示。這塊是用LED數(shù)字表，最大的確定就是數(shù)字亂跳不穩(wěn)定。實(shí)用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，采用譯碼芯片CD4543作為接口芯片，這種方案實(shí)現(xiàn)功能但是穩(wěn)定性不高 結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 方案二： 用ADC0809轉(zhuǎn)換芯片，其中A/D轉(zhuǎn)換器用于實(shí)現(xiàn)模擬量數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，單電源供電。它是具有8路模擬量輸入，8位數(shù)字量輸出功能的A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間為100vs，模擬輸入電壓范圍為0V~5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)，功耗低，約15mW。轉(zhuǎn)換速度快而且精度高

14、價(jià)格低廉 所以選擇用ADC0809。采用AT89S51單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制單元，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換將被測(cè)值轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送入單片機(jī)中 再有單片機(jī)來(lái)送顯，此方案各類(lèi)功能易于實(shí)現(xiàn)，成本低 功耗低 顯示穩(wěn)定[8]。 經(jīng)過(guò)以上兩種方案的特點(diǎn)比較，方案二中的電路設(shè)計(jì)采用比較常見(jiàn)的元器件，對(duì)這種方案有一定的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，故采用第二種方案。 2.2 總體設(shè)計(jì)框圖 總體設(shè)計(jì)框圖如圖2-1所示，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809采集模擬數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，在51單片機(jī)的控制與74LS74及三極管的驅(qū)動(dòng)下，將采集的數(shù)據(jù)顯示在LED數(shù)碼管上[8]。兩個(gè)開(kāi)關(guān)用作選擇測(cè)量電壓的路數(shù)，一個(gè)控制單路顯示，另一個(gè)控制循環(huán)

15、顯示，能夠同時(shí)測(cè)量8路電壓值。 電壓 采集 模塊 A/D轉(zhuǎn)換 接 口 模 塊 顯示模塊 圖2-1 簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表總體設(shè)計(jì)框圖 3.　硬件設(shè)計(jì) 3.1　單片機(jī)AT89C51介紹 AT89C51是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89C51提供了高性?xún)r(jià)比的解決方案[9]。 AT89C51是

16、一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)，40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，AT89C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本[10]。 3.1.1．主要特性 AT89C51能與MCS-51 兼容 ，4K字節(jié)的可編程閃爍存儲(chǔ)器，壽命為1000寫(xiě)/擦循環(huán)，數(shù)據(jù)能保留10年，全靜態(tài)工作為0Hz-24Hz。三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定，128*8位內(nèi)部RAM，32可編程I/O線，兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，5個(gè)中斷源，可編程串行通

17、道，低功耗的閑置和掉電模式，片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路[11]。 3.1.2．管腳說(shuō)明 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個(gè)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(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編

18、程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 ?P2口：P2口為一個(gè)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(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。??? P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期

19、的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 ??? /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 ???? /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（

20、VPP）。 ????XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出[12] 。 VCC：供電電壓。? GND：接地。 3-1 AT89C51引腳圖 3.1.3．振蕩器特性 XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度[10]。 3.1.4．芯片擦除 整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)

21、鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止 [10]。 3.2　采集模塊設(shè)計(jì) 3.2.1 ADC0809A/D功能描述 ADC0809是采樣頻率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行?！獢?shù)轉(zhuǎn)換的器件。下面3-2是ADC0809管腳圖

22、介紹，其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8個(gè)單斷模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。 圖3-2 ADC0809管腳圖 A/D轉(zhuǎn)換器是連接模擬世界與數(shù)字世界的橋梁，它擔(dān)負(fù)著將模擬信號(hào)變換成適合數(shù)字處理的二進(jìn)制代碼的任務(wù)。目前，8位A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度已經(jīng)達(dá)到1.5GHz；并且，有些A/D轉(zhuǎn)換器還可以工作在欠采樣狀態(tài)。對(duì)于高速A/D轉(zhuǎn)換器動(dòng)態(tài)性能的測(cè)試，目前常用的方法主要是相干采樣測(cè)試法和加窗測(cè)試法 [12]。 3.2.2 ADC0809A/D轉(zhuǎn)換芯片的原理 ADC0809的工作過(guò)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

23、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(dòng) A／D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到A／D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖剑甘続／D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)OE輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門(mén)打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 ?由圖3-3可知，ADC0809由一個(gè)8路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)[11]。。 圖3-3 ADC0809的內(nèi)部

24、邏輯結(jié)構(gòu) 3.2.3 ADC0809數(shù)據(jù)采集 ADC0809采集電壓時(shí)，首先單片機(jī)執(zhí)行一條傳送指令，在指令執(zhí)行過(guò)程中，單片機(jī)在控制總線的同時(shí)產(chǎn)生CS1、WR1低電平信號(hào)，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器工作，ADC0809經(jīng)100us后將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)存于輸出鎖存器，并在INTR端產(chǎn)生低電平表示轉(zhuǎn)換結(jié)束，并通知單片機(jī)可來(lái)取數(shù)。當(dāng)單片機(jī)通過(guò)總線查詢(xún)到INTR為低電平時(shí)，立即執(zhí)行輸入指令，以產(chǎn)生CS、RD2低電平信號(hào)到ADC0809相應(yīng)引腳，將數(shù)據(jù)取出并存入存儲(chǔ)器中。整個(gè)數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，由單片機(jī)有序地執(zhí)行若干指令完成[11] 將8位A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809與單片機(jī)進(jìn)行如此連接，其目的有二：一

25、是為了利用單片機(jī)的信息處理能力，在總線上或由總線經(jīng)過(guò)功能芯片，設(shè)置滿足ADC0809芯片啟動(dòng)過(guò)程的時(shí)序信號(hào)，將啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換置于單片機(jī)的控制之下，這時(shí)ADC0809芯片的地址鎖存器可以視為I/O接口中的只寫(xiě)寄存器；二是將A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)讀入CPU，這時(shí)ADC0809芯片中的輸出數(shù)據(jù)寄存器可以作為普通I/O接口中的只讀寄存器對(duì)待。 3.3　顯示模塊設(shè)計(jì) 用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。此次設(shè)計(jì)用的是動(dòng)態(tài)掃描顯示，顯示電路如圖3-4。 動(dòng)態(tài)掃描方法是用其接口電路把所有顯示器的8個(gè)筆畫(huà)段a-h同名端連在一起，而每一個(gè)顯示器的公共極COM各自獨(dú)立的受I/

26、O線控制。CPU向字段輸出口送出字形碼時(shí)，所有顯示器接收到相同的字形碼，但究竟是哪個(gè)顯示器亮，則取決于COM段，而這一段是由I/O控制的，由單片機(jī)決定何時(shí)顯示哪一位了[12] 動(dòng)態(tài)掃描用分時(shí)的方法輪流控制各個(gè)顯示器的COM端，使各個(gè)顯示器輪流點(diǎn)亮。在輪流點(diǎn)亮掃描過(guò)程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間極為短暫，但由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余暉效應(yīng)，看上去就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)。 圖3-4　顯示電路 數(shù)據(jù)在傳送過(guò)程中，對(duì)輸出端來(lái)說(shuō)是透明的，這樣，數(shù)據(jù)在傳送過(guò)程中，數(shù)碼管上有閃動(dòng)現(xiàn)象，驅(qū)動(dòng)的位數(shù)越多，閃動(dòng)現(xiàn)象越明顯。為了消除這種現(xiàn)象，在顯示模塊中加了四個(gè)三極管作為位驅(qū)動(dòng)，在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，關(guān)

27、閉三極管使數(shù)碼管沒(méi)電不顯示，數(shù)據(jù)傳送完后立刻使三極管導(dǎo)通，這樣就可以實(shí)現(xiàn)鎖存功能。 LED動(dòng)態(tài)顯示都是一位一位顯示的，比如第一個(gè)數(shù)碼管是顯示通道的，當(dāng)單片機(jī)輸出顯示通道信號(hào)時(shí)，只導(dǎo)通第一個(gè)三極管，這樣第一個(gè)數(shù)碼管就顯示出通道，其他三個(gè)暫時(shí)不顯示。當(dāng)單片機(jī)輸出電壓整數(shù)信號(hào)時(shí)，此時(shí)再導(dǎo)通第二個(gè)三極管，這樣就能在第二個(gè)數(shù)碼管上顯示電壓的整數(shù)，以此類(lèi)推，就可以把所測(cè)的電壓精確值顯示在數(shù)碼管上，雖然這些數(shù)碼管是一位一位顯示，但因?yàn)槿搜鄣亩栊裕o人的感覺(jué)就是4位數(shù)碼管同時(shí)點(diǎn)亮的，在任意的時(shí)刻只有一個(gè)數(shù)碼管在亮，只是人的眼睛無(wú)法分辨。 4.　軟件設(shè)計(jì) 4.1　總體方案 電路主流程如4-1所示，設(shè)計(jì)，

28、包括主程序，顯示控制程序，顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為三位BCD碼子程序，顯示子程序，延時(shí)程序，電壓測(cè)量子程序，按鍵檢測(cè)子程序等子程序。 初始化 調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換程序 調(diào)用數(shù)據(jù)處理程序 調(diào)用顯示程序 開(kāi)始 圖4-1 主程流程圖 4.2　模/數(shù)轉(zhuǎn)換測(cè)量子程序 圖4-2 A/D轉(zhuǎn)換測(cè)量程序流程圖 模/數(shù)轉(zhuǎn)換子程序用來(lái)控制對(duì)0809八路模擬輸入電壓的A/D轉(zhuǎn)換，并將對(duì)應(yīng)的數(shù)值移入70H---77H內(nèi)存單元。 5.　制作與調(diào)試 5.1　硬件電路的布線與焊接 設(shè)計(jì)布線圖時(shí)走線盡量少拐彎，力求線條簡(jiǎn)單明了。布線條寬窄和線條間距要適中，電容器

29、兩焊盤(pán)間距應(yīng)盡可能與電容引線腳的間距相符。通過(guò)protel99軟件繪制出原理圖，將打印出來(lái)的原理圖在銅板上轉(zhuǎn)印好并用鹽酸溶液和雙氧水溶液腐蝕，這樣就得到了一塊電路板。把上面的元器件焊接在板上便完成了硬件的安裝。 在焊接時(shí)元器件的放置上盡量要貼近電路板，要注意烙鐵頭與被焊件的接觸方式,(1)接觸位置：烙鐵頭應(yīng)同時(shí)接觸要相互連接的2個(gè)被焊件（如焊腳與焊盤(pán)），烙鐵一般傾斜45度，應(yīng)避免只與其中一個(gè)被焊件接觸。當(dāng)兩個(gè)被焊件熱容量懸殊時(shí)，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整烙鐵傾斜角度，烙鐵與焊接面的傾斜角越小，使熱容量較大的被焊件與烙鐵的接觸面積增大，熱傳導(dǎo)能力加強(qiáng)。 (2)接觸壓力：烙鐵頭與被焊件接觸時(shí)應(yīng)略施壓力，熱傳導(dǎo)強(qiáng)

30、弱與施加壓力大小成正比，但以對(duì)被焊件表面不造成損傷為原則。在焊接前還要注意觀察各個(gè)焊點(diǎn)(銅皮)是否光潔、氧化等。在焊接物品時(shí),要看準(zhǔn)焊接點(diǎn)，以免線路焊接不良引起的短路。 5.2　調(diào)試 5.2.1 硬件調(diào)試 硬件電路的調(diào)試主要是對(duì)硬件電路進(jìn)行檢查，使用萬(wàn)用表、示波器等常規(guī)工具檢查電路制作是否正確，并核對(duì)元器件規(guī)格、型號(hào)，檢查芯片間連線是否正確，是否有短路、虛焊、極性接錯(cuò)等故障，尤其應(yīng)該注意芯片放置方向是否有誤，各個(gè)芯片的接地線與電源線的連接是否有誤。除此之外，硬件電路運(yùn)行是否正常，還可通過(guò)測(cè)定一些重要的波形來(lái)確定。 5.2.2 軟件調(diào)試 單片機(jī)系統(tǒng)的軟件采用 C51 來(lái)編寫(xiě)，節(jié)省了時(shí)

31、間。所有代碼在 Keil7.06 下編譯調(diào)試，軟件調(diào)試比較復(fù)雜。先用軟仿真排除語(yǔ)法差錯(cuò)和邏輯差錯(cuò)，然后通過(guò) JTAG 下載到單片機(jī)來(lái)調(diào)試?？刹扇∽韵碌缴系恼{(diào)試方法，即單獨(dú)調(diào)試好每一個(gè)模塊，然后再連接成一個(gè)完整的系統(tǒng)調(diào)試。調(diào)試中主要精力放在防真和程序優(yōu)化。 在一開(kāi)始調(diào)試時(shí)，數(shù)碼管的顯示較不穩(wěn)定，感覺(jué)較閃爍，數(shù)據(jù)變化不連貫，好像在跳變。經(jīng)過(guò)反復(fù)思考發(fā)現(xiàn)，一開(kāi)始程序是使用靜態(tài)顯示方法。查了很多資料發(fā)現(xiàn)，一般數(shù)碼管顯示采用動(dòng)態(tài)掃描的方法，于是將程序的顯示部分改成動(dòng)態(tài)掃描程序，經(jīng)再次調(diào)試可以顯示比較穩(wěn)定的數(shù)字串了。 6.　結(jié)論和心得 畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)了嚴(yán)肅認(rèn)真和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。而且培養(yǎng)了吃苦耐勞的

32、精神以及相對(duì)應(yīng)的工程意識(shí)，同學(xué)之間的友誼互助也充分的在畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中體現(xiàn)出來(lái)了，不論是在之前的 查找資料，身旁的同學(xué)都給予了不少的幫助與支持。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，鞏固了在大學(xué)3年內(nèi)學(xué)過(guò)的知識(shí)，尤其是單片機(jī)和模擬電子方面的知識(shí)，同時(shí)通過(guò)這次畢設(shè)提高了單片機(jī)編程的能力，尤其是獲得的軟件調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)加強(qiáng)了我的實(shí)際編程能力，同時(shí)也讓自己更加的知道了自己知識(shí)領(lǐng)域里的不足和缺陷。 由于時(shí)間太倉(cāng)促，經(jīng)驗(yàn)不足，理論方面也相應(yīng)的存在不足，加上條件有限，仍存在著一些設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題，個(gè)人技能也有待提高，理論知識(shí)還要鞏固加強(qiáng)。 22 參考文獻(xiàn) [1] 徐愛(ài)鈞．智能化測(cè)量控制儀表原理與設(shè)計(jì)[M

33、]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004，56-123． [2] 天津市計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)單片機(jī)分會(huì)，2003年全國(guó)單片機(jī)及嵌如入式系統(tǒng)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下冊(cè)）[C]．　北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003，790-794． [3] 李光飛，樓然苗．單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)[M] ．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004，1-12． [4] 余永權(quán)．ATMEL89系列單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002，103-110． [5] 楊文龍．單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1998，62-80． [6] 黃繼昌．電子元器件應(yīng)用手冊(cè)[M]．北京：人民郵

34、電出版社，2004，165-204． [7] 劉文濤．單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)例[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2005，16-31． [8] 孫涵芳，徐愛(ài)卿．MCS-51系列單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1998，54-69． [9] 范立南，李雪飛，尹授遠(yuǎn)．單片微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]．北京：人民郵電出版社，2004，213-241． [10] 李剛，林凌．與8051兼容的高性能、高速單片機(jī)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版，2002． [11] 周航慈，周立功．PHILIPS51PC系列單片機(jī)原理及應(yīng)用設(shè)計(jì)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002，97-

35、198． [12] 閻石．?dāng)?shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]．北京：高等教育出版社，1998，475-490． [13] J. Frank. Instrumentation for Process Measurement and Control[M]. BEIJING: Science Publishing House.2000, 60-79. [14] He Jian-jun, Yu Shou-yi. Temperature Intelligent Control System of Large-Scale Standing Quench Furnace[J].Journal of Electr

36、onic Science and Technology of China, 2005,(1),72-88. 謝　辭 感謝臺(tái)州學(xué)院，這個(gè)文化底蘊(yùn)深厚、安詳寧?kù)o而又激情飛揚(yáng)的地方，塑造了我積極樂(lè)觀的人生態(tài)度，刻畫(huà)了我永遠(yuǎn)留戀的青春記憶，讓我在這個(gè)即將離別的時(shí)候，如此不舍。 感謝物電學(xué)院和所有任課老師這幾年來(lái)對(duì)我的培養(yǎng)。經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的查資料、整理材料、寫(xiě)作論文，今天終于可以順利的完成論文的最后的謝辭了，想了很久，要寫(xiě)下這一段謝詞。時(shí)光匆匆飛逝，三年多的努力與付出，隨著論文的完成，終于讓我在大學(xué)的生活得以劃下完美的句點(diǎn)。 論文得以完成，要感謝的人實(shí)在太多了，首先要感謝楊金偉講師，在楊老師的悉

37、心指導(dǎo)下順利完成了，在此真誠(chéng)感謝楊老師的無(wú)私幫助。 感謝我的父母，我所邁出的每一步，都凝聚著你們的心血和汗水，你們始終如一的支持和關(guān)愛(ài)，是我一直勇敢向前的動(dòng)力。 感謝我的同學(xué)朋友們，我將永遠(yuǎn)記得你們伴我走過(guò)的每一個(gè)有歡笑有淚水的日子，是你們的關(guān)心和幫助，讓我在舉目無(wú)親的臺(tái)州感覺(jué)塌實(shí)溫暖。 走的最快的總是時(shí)間，來(lái)不及感嘆，即將踏入社會(huì)的我，要感謝的話語(yǔ)真的太多太多，我懷著無(wú)比激動(dòng)的心情再次感謝所有幫助我成長(zhǎng)的老師同學(xué)們，謝謝你們！ 附 件 附件1 實(shí)物圖 附件2 系統(tǒng)原理圖

38、 附件3 系統(tǒng)PCB圖 附件4 元器件清單表 器件類(lèi)別 元件序號(hào) 型號(hào)參數(shù) 數(shù)量 參考價(jià) 封裝形式 單片機(jī) 89C51 1 晶振 6MHz 1 四聯(lián)體數(shù)碼管 共陽(yáng) 1 開(kāi)關(guān) 撥動(dòng)開(kāi)關(guān) 2 普通電容 30pF 2 電解電容 10uF 1 普通電阻 200Ω 8 10K 2 4.7K 4 可變電阻 10K 1

39、 三極管 PNP 4 A/D轉(zhuǎn)換器 ADC0809 1 分頻器 74HC74 1 附件5 簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表的源程序 #include #include #include number[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; number1[10]={0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x1

40、0}; sbit four=P2^0; sbit three=P2^1; sbit two=P2^2; sbit one=P2^3; sbit ST=P3^0; sbit OE=P3^1; sbit EOC=P3^2; unsigned int adcdata, adcdata3; unsigned int i; unsigned int adc0[8]; unsigned int k; unsigned int avedata(); void show(); void delay_2ms(); void main() { P2=0xff; P3=0

41、xff; OE=0; ST=0; ST=1; while(1) { ST=0; while(!EOC); OE=1; adcdata=avedata(); show(); ST=1; } } //---------------------------------- void show() { unsigned int adcdata1; adcdata1=adcdata*19; four=0; P1=number1[adcdata1/1000]; adcd

42、ata1%=1000; delay_2ms(); four=1; three=0; P1=number[adcdata1/100]; adcdata1%=100; delay_2ms(); three=1; two=0; P1=number[adcdata1/10]; delay_2ms(); two=1; one=0 ; P1=number[adcdata1%10]; delay_2ms();

43、 one=1; } //------------------------------------------ void delay_2ms() { unsigned int i; for(i=0;i<111;i++); } //------------------------------------------ unsigned int avedata() //求平均 { unsigned int i,j,max,min,sum=0,a,b,c,d,e,f,g,h; for(i=0;i<8;i++)

44、 { k=P0; a=(k&0x01)*128; b=(k&0x02)*32; c=(k&0x04)*8; d=(k&0x08)*2; e=(k&0x10)/2; f=(k&0x20)/8; g=(k&0x40)/32; h=(k&0x80)/128; adc0[i]=a+b+c+d+e+f+g+h; //adc0[i]=(k&0x01)*128+(k&0x02)*32+(k&0x04)*8+(k&0x08)*2+(k&0x10)/2+(k&0x20)/8+(k&0x40)/32+(k&0x80)/128;

45、 //{ adc0[i]=P0; delay_2ms(); } ? //放數(shù)據(jù) } for(i=0;i<7;i++) { if(adc0[i+1]>adc0[i]) max=adc0[i+1]; else max=adc0[i]; } for(j=0;j<7;j++) { if(adc0[j+1]>adc0[j]) min=adc0[j]; else min=adc0[j+1]; } for(i=0;i<8;i++) sum=sum+adc0[i]; adcdata3=(sum-max-min)/6; return(adcdata3) ; }