單片機課程設(shè)計---數(shù)字電壓表 (2)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 前言- 3 -</p><p>　　1.1概述- 3 -</p><p>　　1.2系統(tǒng)原理及基本框圖- 3 -</p><p>　　第二章 硬件設(shè)計- 4 -</p><p>　　2.1 背景介紹- 4 -&

2、lt;/p><p>　　2.1.1、預(yù)備知識- 4 -</p><p>　　2.1.2、單片機測量電壓原理- 4 -</p><p>　　2.2 設(shè)計目的- 4 -</p><p>　　2.3 設(shè)計題目- 4 -</p><p>　　2.4 設(shè)計說明- 5 -</p><p>　　2.4.

3、1、系統(tǒng)設(shè)計- 5 -</p><p>　　2.4.2、硬件原理- 5 -</p><p>　　2.4.3、系統(tǒng)連接- 6 -</p><p>　　2.5 軟件流程圖- 7 -</p><p>　　2.6 系統(tǒng)各模塊原理圖- 9 -</p><p>　　第三章 程序設(shè)計- 15 -</p>&

4、lt;p>　　第四章．總結(jié)- 19 -</p><p><b>　　第一章 前言</b></p><p><b>　　1.1概述</b></p><p>　　數(shù)字電壓表（Digital Voltmeter）簡稱DVM，它是采用數(shù)字化測量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀

5、表。傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一、精度低，不能滿足數(shù)字化時代的需求，采用單片機的數(shù)字電壓表，由精度高、抗干擾能力強，可擴展性強、集成方便。目前，由各種單片A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表，已被廣泛用于電子及電工測量、工業(yè)自動化儀表、自動測試系統(tǒng)等智能化測量領(lǐng)域，示出強大的生命力。與此同時，由DVM擴展而成的各種通用及專用數(shù)字儀器儀表，也把電量及非電量測量技術(shù)提高到嶄新水平。本章重點介紹單片A/D 轉(zhuǎn)換器以及由它們構(gòu)成的基于單片機的數(shù)字電壓表

6、的工作原理。</p><p>　　1.2系統(tǒng)原理及基本框圖</p><p>　　如圖1.1所示，模擬電壓經(jīng)過檔位切換到不同的分壓電路衰減后，經(jīng)隔離干擾送到A/D轉(zhuǎn)換器進行A/D轉(zhuǎn)換，然后送到單片機中進行數(shù)據(jù)處理。處理后的數(shù)據(jù)送到LED中顯示，同時通過串行通訊與上位機通信.</p><p><b>　　第二章 硬件設(shè)計</b></p>

7、<p><b>　　2.1 背景介紹</b></p><p>　　2.1.1、預(yù)備知識 </p><p>　　1. 熟悉凌陽單片機工作原理。 </p><p>　　1）凌陽單片機的I/O口的使用原理和設(shè)置； </p><p>　　2）凌陽單片機的中斷功能； </p><p>　　3）

8、凌陽單片機的ADC的了解。 </p><p>　　2. 熟悉凌陽匯編語言及C語言。 </p><p>　　2.1.2、單片機測量電壓原理 </p><p>　　單片機實現(xiàn)電壓測量，首先要把輸入的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，這一轉(zhuǎn)換過程稱為A/D轉(zhuǎn)換，又稱為量化過程，需要用到A/D轉(zhuǎn)換器。 </p><p><b>　　2.2 設(shè)計目的<

9、;/b></p><p>　　本課程設(shè)計的基本要求是： </p><p>　　1. 熟悉凌陽十六位單片機系統(tǒng)板－61板的基本構(gòu)成。 </p><p>　　2. 掌握LED數(shù)碼管原理及使用方法。 </p><p>　　3. 掌握61板的使用方法。 </p><p>　　4. 初步掌握SPCE061A單片機匯編語言一

10、般編程技巧。 </p><p>　　5. 初步掌握61板系統(tǒng)調(diào)試的一般步驟及方法。 </p><p>　　6. 掌握ADC的使用。 </p><p><b>　　2.3 設(shè)計題目</b></p><p>　　本裝置將實現(xiàn)0-3.3V的電壓測量，IOA6接要測量的電壓，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后，計算出當(dāng)前電壓值，在數(shù)碼管上顯示當(dāng)前電壓

11、。具體要求如下： </p><p>　　1. 通過IOA6接入要測量的電壓，單片機自動檢測。 </p><p>　　2. 在數(shù)碼管上實時顯示當(dāng)前電壓值。 </p><p><b>　　2.4 設(shè)計說明</b></p><p>　　2.4.1、系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　根據(jù)設(shè)計題目的要求分析，

12、并考慮到題目的可擴展性，系統(tǒng)分成兩大部分： </p><p>　　1. 模擬電壓輸入。 </p><p>　　2. 數(shù)碼管顯示。 </p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的功能現(xiàn)選擇61板作為單片機控制處理部分，利用4位LED數(shù)碼管作為顯示部分，如圖 4.36所示。 </p><p>　　0~3.3V電壓輸入SPCE061A精簡開發(fā)板IOA8~15LE

13、D數(shù)碼管IOB8~9IOA6 </p><p><b>　　2.1 系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　2.4.2、硬件原理 </p><p>　　61板電路原理圖請參考附錄。 </p><p>　　關(guān)于LED數(shù)碼管可參考第一章內(nèi)容。 </p><p>　　0~3.3V可調(diào)的電壓可以通過在VD

14、D與GND之間接一電位器獲得，其電路如下圖所示。 </p><p>　　VDD（3.3V）GNDR（10K）IOA6 </p><p>　　2.2 顯示部分原理圖</p><p>　　2.4.3、系統(tǒng)連接 </p><p>　　采用凌陽大學(xué)計劃的LED鍵盤模組和61板搭配可以很容易的完成這個課程設(shè)計的題目。它的連結(jié)圖如圖 4.38所示，IO

15、B的低八位控制數(shù)碼管顯示段位，IOB高八位控制點亮哪一個數(shù)碼管，IOA6連接模擬電壓輸入端AV（圖中并沒有畫出具體連線）。LED鍵盤模組的左上角有一個可變電阻，調(diào)整它的阻值即可在IOA6獲得不同電壓。</p><p>　　2.3 LED鍵盤膜組和61板連接圖</p><p>　　發(fā)光二極管數(shù)碼管1數(shù)碼管2數(shù)碼管3數(shù)碼管4數(shù)碼管5數(shù)碼管6KEY1KEY2KEY3KEY4KEY5KEY6KE

16、Y7KEY8按鍵狀態(tài)跳線2*4Key</p><p><b>　　2.5 軟件流程圖</b></p><p>　　在主程序中，首先初始化AD和數(shù)碼管驅(qū)動程序，然后不斷執(zhí)行AD采集，將采到的數(shù)字量換算成0~3.3V區(qū)間的電壓值，在數(shù)碼管上顯示出來。其流程如下： 開始初始化AD及數(shù)碼管驅(qū)動程序獲壓值在數(shù)碼管上顯示 </p><p>　　顯示器片選

17、1*8Key 顯示器段選 IOA8-15 IOA0-7 IOB0-7 IOB8-15 2.4 主程序流程圖</p><p>　　AD轉(zhuǎn)換程序連續(xù)采集8個數(shù)字量，取其平均值，返回給主程序。 </p><p>　　YN開始ADC_Sum = 0AD轉(zhuǎn)換完成?將AD轉(zhuǎn)換值累加至ADC_Sum已執(zhí)行8次轉(zhuǎn)換?ADC_Sum=ADC_Sum/8返回ADC_SumYN </p&

18、gt;<p>　　2.5 AD轉(zhuǎn)換程序流程</p><p>　　2.6 系統(tǒng)各模塊原理圖</p><p><b>　　原理與框圖：</b></p><p>　?。?）電源區(qū)原理框圖</p><p>　　（2）下載區(qū)原理框圖ICE 基本運作方式是通過控制 clock 及通過 ICE 喂入指令方式，來控制C

19、PU 的運行及緩存器資料和內(nèi)存資料的存取，因此必須透過控制緩存器值的設(shè)定來控制目前 CPU 的動作. </p><p>　　每個相連接的不同ICE模塊都擁有自己獨特的3-bit ID，當(dāng)PC在傳送control信號時都會先傳送該 3-bit ID，只有ICE本身的ID和control信號的ID 相同時才會執(zhí)行該命令或回傳資料。61板上的74HC244主要在我們選用下載線的時候起作用，主要奇緩存的作用和完成SDA是

20、作為數(shù)據(jù)回送還是數(shù)據(jù)下傳的選擇。</p><p><b>　　（3）音頻輸入部分</b></p><p>　　如下圖所示電路， MICP和MICN將隨著MIC產(chǎn)生的波形變化，并在兩個端口處形成兩路反相的波形，再經(jīng)過兩級運放放大，把放大的語音信號交給ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，這個時候我們就可以通過單片機編程對這些數(shù)據(jù)進行處理，比如說語音數(shù)據(jù)壓縮、語音識別樣本處理。音頻輸入外圍

21、電路如下：</p><p>　　2.3.5音頻輸出部分</p><p>　　SPY0030是凌陽公司開發(fā)的專門用于語音信號放大的芯片，它的增益如下所示： </p><p>　　Gain=2*5000/(5000+R1) </p><p>　　SPY0030工作原理圖</p><p><b>　　2.3.6按鍵

22、部分</b></p><p>　　按鍵是通過通斷控制來實現(xiàn)它的功能，61板上的按鍵在沒按下時，它的1、3腳是斷開的，當(dāng)按下時這兩個腳是連通的。若此時我們在1腳接一個高電平，把第三腳連到一個I/O口上，這就形成了一個人機操作界面，通過編程對I/O掃描，單片機就能識別到我們的按鍵命令。</p><p><b>　　第三章 程序設(shè)計</b></p>

23、<p>　　3.1 程序名稱為VoltageTest。 </p><p>　　工程名稱：VoltageTest</p><p>　　功能描述：0~3.3V電壓表參考程序</p><p>　　實現(xiàn)0-3.3V的電壓測量，IOA6接要測量的電壓，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后，計算出當(dāng)前電壓值，在數(shù)碼管上顯示當(dāng)前電壓。具體要求如下：</p><p>

24、;　　1. 通過IOA6接入要測量的電壓，單片機自動檢測。</p><p>　　2. 在數(shù)碼管上實時顯示當(dāng)前電壓值。</p><p>　　涉及的庫：CMacro.lib</p><p>　　組成文件：main.c, AD.c</p><p><b>　　Dig.asm</b></p><p>　

25、　AD.h, Dig.h</p><p>　　硬件連接：LED鍵盤模組的2*4KEY接IOA低8位，DIG接IOB高8位，SEG接IOB低8位，61板的電壓選擇跳線J5跳至"3V"位</p><p><b>　?。?）主程序</b></p><p>　　文件名稱：main.c</p><p>　　

26、功能描述：0~3.3V電壓的程序</p><p>　　#include "AD.h"// AD采集程序頭文件</p><p>　　#include "DIG.h"// 包含數(shù)碼管驅(qū)動頭文件</p><p>　　#define CLR_WDT()*(unsigned *)0x7012=1// 清

27、看門狗</p><p>　　語法格式：void DispFloat(float fNum)</p><p>　　實現(xiàn)功能：顯示10以內(nèi)浮點數(shù)，保留2位小數(shù)</p><p>　　參數(shù)：fNum - 要顯示的數(shù)值，范圍0.00~9.99</p><p><b>　　返回值：無</b></p><

28、;p>　　const unsigned DigNum[]={// 0~9十個數(shù)字對應(yīng)的數(shù)碼管顯示編碼</p><p>　　0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,</p><p>　　0x6d,0x7d,0x27,0x7f,0x6f</p><p><b>　　};</b></p><p>　　

29、void DispFloat(float fNum)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int TempNum, i;</p><p>　　if(fNum>10)return;</p><p>　　TempNum = (unsigned int)fNum;// 獲得

30、整數(shù)部分</p><p>　　DIG_Set(1, DigNum[TempNum] | 0x80);// 在第1位上顯示整數(shù)部分（以及小數(shù)點）</p><p>　　for(i=2; i<=3; i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　fNum = (fNum - TempNum)

31、* 10;</p><p>　　TempNum = (unsigned int)fNum;</p><p>　　DIG_Set(i, DigNum[TempNum]);// 在第i位上顯示第i-1位小數(shù)</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p&

32、gt;<p>　　語法格式：int main(void)</p><p><b>　　實現(xiàn)功能：主函數(shù)</b></p><p><b>　　參數(shù)：無</b></p><p><b>　　返回值：無</b></p><p>　　int main()<

33、;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int AD_Data;</p><p>　　float AD_Result;</p><p>　　ADC_Init();</p><p>　　DIG_Init();</p><p><b>

34、;　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　CLR_WDT();</p><p>　　AD_Data = ADC_Get();</p><p>　　AD_Result = ((float)AD_Data/0xffc0)*4.0;</p><p

35、>　　DispFloat(AD_Result);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　#define P_INT_Ctrl(unsigned int*)0x7010// 硬件端口定義</p><p>　　#define P_I

36、NT_Clear(unsigned int*)0x7011// 硬件端口定義</p><p>　　#define C_IRQ4_4KHz0x0040// 常數(shù)助記符定義</p><p>　　void IRQ4(void)__attribute__((ISR));// 將IRQ4函數(shù)聲明為中斷服務(wù)函數(shù)/ 語法格式：void IRQ4(void)<

37、/p><p>　　實現(xiàn)功能：IRQ4中斷服務(wù)函數(shù)，用于LED數(shù)碼管驅(qū)動</p><p><b>　　參數(shù)：無</b></p><p><b>　　返回值：無</b></p><p>　　void IRQ4(void)// IRQ4函數(shù)體</p><p>

38、<b>　　{</b></p><p>　　if((*P_INT_Ctrl&C_IRQ4_4KHz)!=0x0000)// 如果是4KHz中斷</p><p><b>　　{</b></p><p>　　*P_INT_Clear = C_IRQ4_4KHz;// 清中斷標志位</p><

39、p>　　DIG_Drive();</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　（2）頂頭文件</b></p><p>　　void ADC_Init(void);</p><p>　　

40、unsigned int ADC_Get(void);</p><p><b>　　#endif;</b></p><p><b>　　實驗顯示結(jié)果：</b></p><p><b>　　3.2 可擴展題目</b></p><p>　　3.2.1、功能描述： </p>

41、;<p>　　1）、改進為兩路電壓數(shù)據(jù)采集； </p><p>　　2）、用61板的KEY1與KEY2切換采集通道； </p><p>　　3）、按下KEY3鍵語音播報當(dāng)前電壓值。 </p><p>　　3.2.2、方案論證： </p><p>　　1）、多路AD采集； </p><p>　　2）、61板

42、播放語音； </p><p><b>　　3）、按鍵掃描. </b></p><p><b>　　第四章．總結(jié)</b></p><p>　　1.電壓測量通過不同的接口電路可實現(xiàn)溫度、濕度、壓力等測量，廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。本電路設(shè)計別具一格，是一種高精度、低功耗、寬量程、智能化的電壓表?？蓴U展鍵盤、報警電路，實現(xiàn)電壓異常記錄

43、、報警。但在實驗過程中由于沒有LCD顯示器，沒有實現(xiàn)帶播報電壓語音和在LCD液晶屏顯示電壓數(shù)據(jù)的結(jié)果，用LED顯示缺一個插口,不能同時實現(xiàn)語音播報和數(shù)字顯示。</p><p><b>　　2.心得體會</b></p><p>　　經(jīng)過半個月的單片機課程設(shè)計我認識到61板的作用以及它能實現(xiàn)的功能，但是我覺得自己所學(xué)的基礎(chǔ)知識還不是很踏實，有些問題自己還解決不了，需要老師