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文檔簡介
1、<p> 課 程 設 計 說 明 書</p><p> 題 目: 基于單片機的直流電壓檢測系統(tǒng)設計</p><p> 課 程: 單片機原理及應用B課程設計 </p><p> 院 (部): 信息與電氣工程學院 </p><p> 專 業(yè):
2、 通信工程 </p><p><b> 目錄</b></p><p><b> 摘 要II</b></p><p><b> 正文1</b></p><p> 1 設計目的和要求1</p><p&g
3、t; 3 設計內容和步驟2</p><p> 3.1單片機電壓測量系統(tǒng)的原理2</p><p> 3.2 單片機電壓測量系統(tǒng)的總體設計3</p><p> 3.2.1 硬件選擇4</p><p> 3.2.2 軟件選擇4</p><p> 3.3 硬件電路的設計4</p><
4、p> 3.3.1 輸入電路模塊設計4</p><p> 3.3.2 LM7805穩(wěn)壓電源電路介紹5</p><p> 3.3.3 顯示模塊電路設計5</p><p> 3.3.4 A/D轉換設計7</p><p> 3.3.5 單片機模塊的簡介9</p><p> 3.4系統(tǒng)軟件的設計12
5、</p><p> 3.4.1主程序的設計12</p><p> 3.4.2 各子程序的設計14</p><p><b> 總結與致謝16</b></p><p><b> 參考文獻17</b></p><p> 附錄一 系統(tǒng)整體電路圖18</p&
6、gt;<p> 附錄二 A/D轉換電路的程序19</p><p> 附錄三 1602LCD顯示模塊的程序21</p><p><b> 摘 要</b></p><p> 隨著電子科學技術的發(fā)展,電子測量成為廣大電子工作者必須掌握的手段。對測量的精度和功能的要求也越來越高,而電壓的測量甚為突出,因為電壓的測量最為普遍
7、。本設計在查閱了大量前人設計的數(shù)字電壓表的基礎上,利用單片機技術結合A/D轉換芯片ADC0832構建了一個直流數(shù)字電壓表。本文首先簡要介紹了單片機系統(tǒng)的優(yōu)勢,然后詳細介紹了直流數(shù)字電壓表的設計流程,以及硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的設計。</p><p> 本文介紹了基于89S51單片機的電壓測量系統(tǒng)設計,介紹1602LCD液晶的功能和ADC0832的轉換原理。該電路設計簡單,方便。該設計可以測量0~5V的電壓值,并在1
8、602LCD液晶上顯示出來。</p><p> 本系統(tǒng)主要包括三大模塊:主程序模塊、顯示模塊、A/D轉換模塊,繪制點哭原理圖與工作流程圖,并進行調試,最終設計完成了該系統(tǒng)的硬件電路,在軟件編程上,采用了c語言進行編程,開發(fā)了顯示模塊程序,A/D轉換程序。</p><p> 關鍵詞:89S51單片機;1602LCD液晶;ADC0832</p><p><b&
9、gt; 正文</b></p><p><b> 1 設計目的和要求</b></p><p><b> 設計目的:</b></p><p> 電壓是屬于電子測量中的一個重要組成部分。了解,測出各種電壓的值,有助于讓我們更加安全、方便的使用電壓。因為研究電壓的測量值具有重要價值。</p>&l
10、t;p> 傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一、精度低,已經(jīng)滿足不了現(xiàn)在時代的需求,而采用單片機的數(shù)字電壓表,精度高、抗干擾能力強,可擴張性強、集成方便,還可與PC實行實時通信,目前,由各種單片機和A/D轉換器構成的數(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)等智能化測量領域。</p><p> 基于單片機的電壓檢測系統(tǒng)設計,控制系統(tǒng)采用89S51單片機,A/D轉換器采用ADC0832為主
11、要硬件,實現(xiàn)數(shù)字電壓表的硬件電路與軟件設計。數(shù)字電</p><p> 壓表可以測量0~5V的輸入電壓值,并在1602LCD液晶模塊上顯示。</p><p><b> 要求:</b></p><p> 1.根據(jù)已知參數(shù)對輸入信號特征進行分析、需求分析,選擇確定單片機型號、各種外圍芯片型號,完成系統(tǒng)硬件設計。</p><p
12、> 2.基本教學要求:每人一臺計算機,計算機安裝Keil、Protel等軟件。</p><p> 3. (利用單片機設計并制作簡易的直流數(shù)字電壓表,能夠測出0~5V的直流電壓,電路組成框圖如圖所示。 </p><p> (1)測量精度0.02V。 </p><p> ?。?)利用數(shù)碼管或者液晶顯示器顯示電壓值。</p><p>
13、 (3)測量范圍0~5V。</p><p><b> 3 設計內容和步驟</b></p><p> 3.1單片機電壓測量系統(tǒng)的原理</p><p> 運算放大器是一種直流耦合﹐差模(差動模式)輸入、通常為單端輸出的高增益(gain)電壓放大器,因為剛開始主要用于加法,乘法等運算電路中,因而得名。一個理想的運算放大器必須具備下列特性:無限大
14、的輸入阻抗、等于零的輸出阻抗、無限大的開回路增益、無限大的共模排斥比的部分、無限大的頻寬。最基本的運算放大器如圖1-1。一個運算放大器模組一般包括一個正輸入端(OP_P)、一個負輸入端(OP_N)和一個輸出端(OP_O)。</p><p> 數(shù)模轉換器數(shù)字量是用代碼按數(shù)位組合起來表示的,對于有權碼,每位代碼都有一定的位權。為了將數(shù)字量轉換成模擬量,必須將每1位的代碼按其位權的大小轉換成相應的模擬量,然后將這些模
15、擬量相加,即可得到與數(shù)字量成正比的總模擬量,從而實現(xiàn)了數(shù)字—模擬轉換。這就是組成D/A轉換器的基本指導思想。</p><p> D/A轉換器由數(shù)碼寄存器、模擬電子開關電路、解碼網(wǎng)絡、求和電路及基準電壓幾部分組成。數(shù)字量以串行或并行方式輸入、存儲于數(shù)碼寄存器中,數(shù)字寄存器輸出的各位數(shù)碼,分別控制對應位的模擬電子開關,使數(shù)碼為1的位在位權網(wǎng)絡上產(chǎn)生與其權值成正比的電流值,再由求和電路將各種權值相加,即得到數(shù)字量對應
16、的模擬量。</p><p><b> 單片機硬件特性:</b></p><p> 1、主流單片機包括CPU、4KB容量的ROM、128 B容量的RAM、 2個16位定時/計數(shù)器、4個8位并行口、全雙工串口行口、ADC/DAC、SPI、I2C、ISP、IAP。</p><p> 2、系統(tǒng)結構簡單,使用方便,實現(xiàn)模塊化;</p>
17、<p> 3、單片機可靠性高,可工作到10^6 ~10^7小時無故障;</p><p> 4、處理功能強,速度快。</p><p> 5、低電壓,低功耗,便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品</p><p><b> 6、控制功能強</b></p><p> 7、環(huán)境適應能力強。</p><p&g
18、t; 3.2 單片機電壓測量系統(tǒng)的總體設計</p><p> 本設計從各個角度分析了由單片機組成的數(shù)字電壓表的設計過程及各部分電路的組成及其原理??驁D如下:</p><p> 本設計主要分為兩部分:硬件電路及軟件程序。而硬件電路又大體可分為單片機小系統(tǒng)電路、A/D轉換電路、液晶顯示電路,各部分電路的設計及原理將會在硬件電路設計部分詳細介紹;程序的設計使用C語言編程。</p>
19、;<p> 電壓是檢測中最基本的測量值,主要過程是模擬信號經(jīng)過輸入電路調理,在經(jīng)過放大電路,變換成合適范圍的信號幅度,接著該信號,經(jīng)過A/D轉換電路轉化成數(shù)字信號,數(shù)字信號既可以直接經(jīng)過單片機的處理、保存,再由液晶顯示器顯示出來。</p><p> 總體設計的內容:被測電壓經(jīng)過運算放大電路,可以被AD接收的電壓范圍,然后該信號經(jīng)過ADC0832芯片A/D轉換電路轉化成數(shù)字信號,再經(jīng)過89S51單
20、片機的處理、保存,由1602LCD液晶模塊顯示出來。</p><p> 該電壓表可達到如下程度:</p><p> (1) 電壓表量程范圍0V~5V;</p><p> (2) 能用液晶顯示電壓值;</p><p> (3) 測量精度可達到0.02mV。</p><p> 3.2.1 硬件選擇</p&g
21、t;<p> 選擇89S51作為單片機芯片,選用1602LCD液晶屏來實現(xiàn)電壓顯示,由于ADC0832的基準電壓由它內部本身提供,所以為了方便,我就利用ADC0832作為數(shù)模轉換芯片,利用P0至P4的各個串口來進行不同設備間的連接,計算機進行匯編,H51/L仿真器,單片機多功能實驗箱。</p><p> 3.2.2 軟件選擇</p><p> 本設計是硬件電路和軟件編程
22、相結合的設計方案,選擇合適的編程語言是一個重要的環(huán)節(jié)。在單片機的應用系統(tǒng)程序設計時,常用的是匯編語言和C語言。匯編語言的特點是占用內存單元少,執(zhí)行效率高。執(zhí)行速度快。但它依賴于計算機硬件,程序可讀性和可移植性比較差。而C語言雖然執(zhí)行效率沒有匯編語言高,但語言簡潔,使用方便,靈活,運算豐富,表達化類型多樣化,數(shù)據(jù)結構類型豐富,具有結構化的控制語句,程序設計自由度大,有很好的可重用性,可移植性等特點。</p><p>
23、; 由于現(xiàn)在單片機的發(fā)展已經(jīng)達到了很高的水平,內部的各種資源相當?shù)呢S富,CPU的處理速度非常的快。用C語言來控制單片機無疑是一個理想的選擇。所以在本設計中采用C語言編寫軟件程序。</p><p> 3.3 硬件電路的設計</p><p> 3.3.1 輸入電路模塊設計</p><p> 電壓測量原理如圖所示,電壓輸入到LM358的正相端。最高輸入電壓可到5V
24、 ,使輸入電壓處于AD量程范圍。LM358 構成一個電壓跟隨器,起到隔離前后通道的作用,其較低的輸出電阻還可以提高帶負載能力,輸出端 接入ADC。</p><p> 由于該設計精度要達到0.01mV左右,所以我們加入了LM358的放大器,來放大較小的被測電壓,輸入到AD轉換器中,再經(jīng)過單片機處理從液晶上顯示出來。</p><p> 如圖所示,是由LM358放大器組成的,LM358 內部
25、包括有兩個獨立的、高增益、內部頻率補償?shù)碾p運算放大器,適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用,也適用于雙電源工作模式,在推薦的工作條件下,電源電流與電源電壓無關。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。</p><p> 電容C5是阻容濾波,為了使得信號更穩(wěn)定。</p><p> 3.3.2 LM7805穩(wěn)壓電源電路介紹</p>
26、<p> 用lm78/lm79系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件很少,電路內部有過流、過熱和調整管的保護電路,使用方便、可靠,而且價格低廉。該系列集成穩(wěn)壓IC型號中的lm78或lm79后面的數(shù)字代表此三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓。因為三端固定集成穩(wěn)壓電路的使用方便,電子制作中經(jīng)常采用。</p><p> 這是一個輸出正5V直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。IC采集成穩(wěn)壓器lm7805,C4為輸出端濾
27、波電容,D1為輸入反向保護。</p><p> 3.3.3 顯示模塊電路設計</p><p> 顯示模塊的選擇關系到整個系統(tǒng)設計的功能多少,我們只需要顯示最后電壓的數(shù)字值和電壓的單位,根據(jù)各種顯示器件的特點:數(shù)碼管只能顯示數(shù)字,不能顯示單位字符,不符合本設計的要求。而點陣顯示器件驅動顯示軟件程序編寫麻煩,占用的引腳相對也較多。也不是理想的顯示器件。所以在本設計中,我們考慮用液晶顯示器件
28、,雖然12864液晶比1602液晶的功能強,不過在價格方面卻貴了好多。而1602液晶也足夠滿足本設計的需要。因此,在本設計實驗我們選擇1602液晶顯示器件。</p><p> 1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種,帶背光的比不帶背光的厚,是否帶背光在應用中并無差別,1602液晶模塊內部的字符發(fā)生存儲器有存儲了160個不同的點陣字符圖形,這些字符有:阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號等,每一個字符都有一個
29、固定的代碼,比如大寫的阿拉伯數(shù)字“8”的代碼是00111000B(38H),顯示時模塊把地址38H中的點陣字符圖形顯示出來,我們就能看到數(shù)字“8”。 1602LCD是指顯示的內容為16X2,即可以顯示兩行,每行16個字符液晶模塊(顯示字符和數(shù)字)。LCD1602與單片機接口如圖所示。</p><p> GND為電源地,VCC接5V電源正極,V0為液晶顯示器對比度調整端,接正電源時對比度最弱,接地電源時對比度最高
30、(對比度過高時則會產(chǎn)生“鬼影”,使用時則可以通過一個10K的電位器調整對比度)。</p><p> 通過RW的高電平時讀取輸入電壓的數(shù)字信號,再經(jīng)過RW的低電平進行寫操作,在LCD上顯示出來。</p><p> RS為寄存器選擇,高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。E(或EN)端為使能(enable)端。D0~D7與單片機的P0端口相接。</p><
31、p> 3.3.4 A/D轉換設計</p><p> 3.3.4.1 A/D電路的介紹和選擇</p><p> 在該設計中,模數(shù)(A/D)轉換模塊是一個非常重要的模塊,它關系到最后數(shù)字電壓表電壓值的精確度。所以,A/D芯片的選擇是設計過程中一個很重要的環(huán)節(jié)。</p><p> 模數(shù)轉換器即A/D轉換器,或簡稱ADC,通常是指一個將模擬信號轉變?yōu)閿?shù)字信號的
32、電子元件。通常的模數(shù)轉換器是將一個輸入模擬電壓信號轉換為一個輸出的數(shù)字信號。模數(shù)轉換器最重要的參數(shù)是轉換的精度,通常用輸出的數(shù)字信號的位數(shù)的多少表示。轉換器能夠準確輸出的數(shù)字信號的位數(shù)越多,表示轉換器能夠分辨輸入信號的能力越強,轉換器的性能也就越好。A/D轉換一般要經(jīng)過采樣,保持,量化及編碼4個過程。在實際電路中,有些過程是合并進行的,如采樣和保持,量化和編碼在轉換過程中是同時實現(xiàn)的。</p><p> ADC
33、0832是8腳雙列直插式雙通道A/D轉換器,能分別對兩路模擬信號實現(xiàn)?!獢?shù)轉換,可以用在單端輸入方式和差分方式下工作。ADC0832采用串行通信方式,通過DI 數(shù)據(jù)輸入端進行通道選擇、數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)傳送。8位的分辨率(最高分辨可達256級),可以適應一般的模擬量轉換要求。其內部電源輸入與參考電壓的復用,使得芯片的模擬電壓輸入在0~5V之間。具有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗,以減少數(shù)據(jù)誤差,轉換速度快且穩(wěn)定性能強。獨立的芯片使能輸入,使多器件
34、掛接和處理器控制變的更加方便。ADC0832是8位精度,在本設計中,為了減少數(shù)字電壓表的誤差率,在同類比的AD轉換器中,ADC0832性價比較高,于是我就選擇了ADC0832作為這次設計的AD轉換器。</p><p> 3.3.4.2 ADC0832與單片機的接口電路</p><p> CH0、CH1,是ADC0832的兩個通道,在ADC0832的工作時,被測的電壓進行通道選擇進入CH
35、0或者CH1通道,ADC0832采用串行通信方式,通過DI 數(shù)據(jù)輸入端進行通道選擇、數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)傳送。CS,CLK,DI,DO四個是與單片機P3接口相連,只有在使能端CS為低電平時,ADC0832才開始工作,此時處理器向AD傳送時鐘信號,而根據(jù)DI和DO來選擇需要通道的信號,傳入單片機處理和保存。</p><p> 在第一個時鐘脈沖的下降之前DI端必須是高電平,表示開始信號。在第二、三個脈沖下將之前DI端應輸
36、入兩個數(shù)據(jù)用于選擇通道功能。 </p><p> 當此兩個數(shù)據(jù)為“1”、“0”時,只對CH0 進行單通道轉換。當兩個數(shù)據(jù)為“1”、“1”時,只對CH1進行單通道轉換。當兩個數(shù)據(jù)為“0”、“0”時,將CH0作為正輸入端IN+,CH1作為負輸入端IN-進行輸入。當兩位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時,將CH0作為負輸入端IN-,CH1 作為正輸入端IN+進行輸入。到第三個脈沖的下降之后DI端的輸入電平就失去
37、輸入作用,此后DO/DI端則開始利用數(shù)據(jù)輸出DO進行轉換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個脈沖下降沿開始由DO端輸出轉換數(shù)據(jù)最高位Data7,隨后每一個脈沖的下降沿DO端輸出下一個數(shù)據(jù)。直到第11個脈沖時發(fā)出最低位數(shù)據(jù)Data0,一個字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出就完成了。也正是從此位開始輸出下一個相反字節(jié)的數(shù)據(jù),即從第11個字節(jié)的下降沿輸出Data0。隨后輸出8位數(shù)據(jù),到第19 個脈沖時數(shù)據(jù)輸出完成,也標志著一次A/D轉換的結束。最后將CS置高電平停用芯片,直接將
38、轉換后的數(shù)據(jù)進行處理就可以了。</p><p> 作為單通道模擬信號輸入時ADC0832的輸入電壓是0—5V且8位分辨率時的電壓精度為19.53mV,即(5/256)V。如果作為由IN+與IN-輸入的輸入時,可是將電壓值設定在某一個較大范圍之內,從而提高轉換的寬度。但值得注意的是,在進行IN+與IN-的輸入時,如果IN-的電壓大于IN+的電壓則轉換后的數(shù)據(jù)結果始終為00H。</p><p&g
39、t; 3.3.5 單片機模塊的簡介</p><p> 單片機是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統(tǒng),具有一個完整計算機所需要的大部分部件:CPU,內存,總線系統(tǒng)等。而目前常用的單片機的8位有51系列單片機,AVR單片機,PIC單片機。</p><p> 應用最廣的8位單片機還是intel的51系列單片機。51系列單片機的特點是:硬件結構合理,指令系統(tǒng)規(guī)范,加之生產(chǎn)歷史悠久,世界有許
40、多芯片公司都買了51的芯片核心專利技術,并在其基礎上擴充其性能,使得芯片的運行速度變得更快,性價比更高。</p><p> 我們在本次設計中選擇了89S51芯片,正因為具有功能強、體積小、成本低、功耗小等特點,所以它可單獨地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能,能在軟件的控制下準確、迅速、高效地完成程序設計者事先規(guī)定的任務。</p><p> 89S51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦
41、除只讀存儲器的低電壓,高性能CMOS8位微處理器,俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造,與工業(yè)標準的MCS-51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中,ATMEL的89S51是一種高效微控制器,為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。</p><p> 3.3.5.1 單片機小系統(tǒng)</p><p> 單片機最
42、小系統(tǒng)包括晶振電路,電源。在此模塊中,單片機的晶振是12MHZ。P1端口與AD轉換器連接,RS、RW、EN和P0端口與1602LCD連接。</p><p> 被測電壓被AD轉換后從P1端口輸入,由單片機進行數(shù)據(jù)的采集然后保存在RAM中。再經(jīng)過單片機系統(tǒng)的軟件程序編寫,適合1602LCD的輸入,則通過P1端口輸出,在1602LCD上顯示出來被測的電壓。</p><p> 3.2.5.2
43、89S51單片機的基本組成</p><p> ?。?)一個8位的微處理器(CPU)。</p><p> ?。?)片內256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器RAM/SFR,用以存放可以讀/寫的數(shù)據(jù),如運算的中間結果、最終結果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等。</p><p> ?。?)片內4KB程序存儲器Flash ROM,用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。</p><p>
44、 ?。?)4個8位并行I/O端口P0-P3,每個端口既可以用作輸入,也可以用作輸出。</p><p> ?。?)兩個16位的定時器/計數(shù)器,每個定時器/計數(shù)器都可以設置成計數(shù)方式。</p><p> (6)具有5個中斷源、兩個中斷優(yōu)先級的中斷控制系統(tǒng)。</p><p> ?。?)一個全雙工UART的串行I/O口,用于實現(xiàn)單片機之間或單片機與PC機之間的串行通信。&
45、lt;/p><p> (8)片內振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路,但石英晶體和微調電容需要外接。</p><p> ?。?)具有節(jié)電工作方式,即休閑方式和掉電方式。</p><p> 以上各個部分通過片內八位數(shù)據(jù)總線相連接。</p><p> 3.3.5.3 89S51引腳及其功能</p><p> ?。?)XTAL1(19腳)
46、:振蕩器反相放大器及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。</p><p> ?。?)XTAL2(18腳):振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p> ?。?)RST(9腳):復位輸入,當振蕩器工作時,RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。</p><p> (4)P0口(39~32腳):P0口是一個漏極開路的8位準雙向I/O端口。作為漏極開路的輸出端口,每位能
47、驅動8個LS型TTL負載。當P0口作為輸入口使用時,應先向口鎖存器寫入全1,此時P0口的全部引腳浮空,可作為高阻抗輸入。</p><p> ?。?)P3口(10~17腳):P3口是一組帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O多功能口。P3口輸出緩沖器可驅動4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時,它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口,此時,被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。當CPU不對P3口進行SFR尋址訪問時
48、,即用作第二功能輸出/輸入線時,由內部硬件使鎖存器Q置1。</p><p> 整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合,并保持ALE管腳處低電平10ms來完成。在芯片擦除操作中,代碼陳列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前,該操作必須被執(zhí)行。此外,89S51設有穩(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,定時器,計數(shù)器,串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在
49、掉電模式下,保存RAM的內容并且凍結振蕩器,禁止所用其他芯片功能,直到下一個硬件復位為止。 </p><p> 3.4系統(tǒng)軟件的設計</p><p> 本設計是硬件電路和軟件編程相結合的設計方案,選擇合適的編程語言是一個重要的環(huán)節(jié)。在單片機的應用系統(tǒng)程序設計時,常用的是匯編語言和C語言。匯編語言的特點是占用內存單元少,執(zhí)行效率高。執(zhí)行速度快。但它依賴于計算機硬件,程序可讀性和可移植性比
50、較差。而C語言雖然執(zhí)行效率沒有匯編語言高,但語言簡潔,使用方便,靈活,運算豐富,表達化類型多樣化,數(shù)據(jù)結構類型豐富,具有結構化的控制語句,程序設計自由度大,有很好的可重用性,可移植性等特點。</p><p> 由于現(xiàn)在單片機的發(fā)展已經(jīng)達到了很高的水平,內部的各種資源相當?shù)呢S富,CPU的處理速度非常的快。用C語言來控制單片機無疑是一個理想的選擇。所以在本設計中采用C語言編寫軟件程序。</p><
51、;p> 3.4.1主程序的設計</p><p> 初始化中,主要針對89S51、ADC0832的管腳和1602LCD液晶的位選進行初始化的設置。</p><p> 利用公式VOT=(unsigned int)((unsigned long)val*5000/255);得出數(shù)據(jù)顯示在液晶顯示器上的第一行;利用VAL= GetVal0832(1);得出的數(shù)據(jù)顯示在液晶顯示器上的第二
52、行。</p><p><b> 主程序:</b></p><p> void main()</p><p><b> {</b></p><p> uchar val;</p><p><b> init();</b></p>&
53、lt;p><b> while(1)</b></p><p><b> {</b></p><p> val = GetVal0832(1);</p><p> Vot = (unsigned int)((unsigned long)val*5000/255);</p><p><
54、;b> //顯示電壓</b></p><p> WriteChar(0,0,'V');</p><p> WriteChar(1,0,'O');</p><p> WriteChar(2,0,'T');</p><p> WriteChar(3,0,':
55、39;);</p><p> WriteChar(4,0,(Vot%10000)/1000+0x30);</p><p> WriteChar(5,0,'.');</p><p> WriteChar(6,0,(Vot%1000)/100+0x30);</p><p> WriteChar(7,0,(Vot%100)/
56、10+0x30);</p><p> WriteChar(8,0,(Vot%10)+0x30);</p><p> WriteChar(0,1,'V');</p><p> WriteChar(1,1,'A');</p><p> WriteChar(2,1,'L');</p>
57、;<p> WriteChar(3,1,':');</p><p> WriteChar(4,1,val/1000+0x30);</p><p> WriteChar(5,1,(val%1000)/100+0x30);</p><p> WriteChar(6,1,(val%100)/10+0x30);</p>&
58、lt;p> WriteChar(7,1,(val%10)+0x30);</p><p> delay(10);</p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> 3.4.2 各子程序的設計</p><p> 3.3
59、.2.1 A/D程序的流程圖</p><p> 為了高速有效的實現(xiàn)通信,我們采用匯編語言編寫接口程序。由于ADC0832的數(shù)據(jù)轉換時間僅為32μS,所以A/D轉換的數(shù)據(jù)采樣頻率可以很快,從而也保證的某些場合對A/D轉換數(shù)據(jù)實時性的要求。數(shù)據(jù)讀取程序以子程序調用的形式出現(xiàn),方便了程序的移植。</p><p> 程序占用資源有累加器A,工作寄存器R7,通用寄存器B和特殊寄存器CY。通道功能
60、寄存器和轉換值共用寄存器B。在使用轉換子程序之前必須確定通道功能寄存器B的值,其賦值語句為“MOV B,#data”(00H~03H)。運行轉換子程序后的轉換數(shù)據(jù)值被放入B中。子程序退出后即可以對B中數(shù)據(jù)處理。</p><p> 3.4.2.2顯示程序的流程圖</p><p> LCD進行初始化,從通電開始延時,先經(jīng)過判忙后再進行功能設置,過一段時間后可以設置顯示狀態(tài)再經(jīng)過延時清屏后才
61、可以設置輸入方式,具體實現(xiàn)過程如下圖所示:</p><p> LCD顯示程序的設計一般先要確定LCD的初始化、光標定位、確定顯示字符后,顯示程序流程圖如下:</p><p><b> 總結與致謝</b></p><p> 目前電子測量設備在性能、測試功能、工藝結構等各方面都取得了巨大的發(fā)展,其研制和生產(chǎn)正向著系統(tǒng)化、數(shù)字化、高性能、多功能
62、、快速、小型等方面發(fā)展。更不用說電壓的測量。擁有先進的科學實驗手段,這是科學技術現(xiàn)代化的一個重要標志,而一個國家電子測量水平的高低,往往是反映這個國家科技水平的重要方面。所以,我們必須努力提高我們的電子測量技術,爭取早日達到國際先進水平[4]。</p><p> 傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一、精度低,已經(jīng)滿足不了現(xiàn)在時代的需求,而本次設計設計的系統(tǒng)具有精度高、速度快、讀數(shù)方便、抗干擾能力強、可擴展性強、集成方便,
63、還可與PC進行實時通信等優(yōu)點,但同時存在一些不足,比如采樣緩慢,難以操作等缺點。</p><p> 單片機的應用如今已經(jīng)是在工業(yè),電子等方面展示出了它的優(yōu)越性,利用單片機在設計電路逐漸成了趨勢,它與外圍電路再加上軟件程序就可以構建任意的產(chǎn)品,使得本設計成為現(xiàn)實。隨著單片機的日益發(fā)展,它必將在未來顯示出更大的活力,為電子設計更多精彩。對于數(shù)字電壓表而言,功能將會越來越強大,以后一定要加強單片機知識的學習。<
64、/p><p> 通過本次課程設計,使我對單片機及數(shù)模電等知識的掌握和理解有了進一步加深,鞏固了我在《單片機原理及應用B》課程中所學的基本理論知識和實驗技能,使我對《單片機原理及應用B》課程有了更深入的了解,同時對《數(shù)字電子技術》、《模擬電子技術》等課程加深了理解,進一步激發(fā)了我對所學專業(yè)學習的興趣;提高了我的認識和理解以及實踐能力。</p><p> 在設計的過程和設計說明書的撰寫過程中,
65、高老師給予了我熱心的幫助和大力的支持,給我提了諸多的寶貴意見,拓寬了我的思路。在此我向老師致以崇高的敬意和衷心的感謝!</p><p> 在我的學習過程中,**老師等其它老師也給了我耐心的指導和幫助。我在此對各位老師表示誠摯的感謝!</p><p><b> 參考文獻</b></p><p> [1] 馬潮. AVR單片機嵌入式系統(tǒng)原理與
66、應用實踐 [M].北京: 北京航空航天大學出版社,2007.</p><p> [2] 楊欣,王玉鳳,劉湘黔. 51單片機應用從零開始 [M].北京: 清華大學出版社,2008.</p><p> [3] 陳在平. 現(xiàn)場總線及工業(yè)控制網(wǎng)絡技術[M].北京: 電子工業(yè)出版社,2008.</p><p> [4] 沈建華,楊艷琴. MSP430系列16位超低功耗單
67、片機原理與實踐[M]. 北北京航空航天大學出版社,2008.</p><p> [5] 張成偉. 基于嵌入式Linix的GSM/GPRS無線通信模塊的設計與實現(xiàn)[D]. 華中科技大學</p><p> [6] 趙亮GPRS無線網(wǎng)絡在遠程數(shù)據(jù)采集中的應用計算機工程與設計.2005. 26(9).</p><p> [7] 馬忠梅.單片機的C語言應用程序設計[M]
68、.北京:北京航空航天大學出版社,2003. </p><p> [8] 胡漢才.單片機原理及其接口技術[M].北京:清華大學出版社,2004.</p><p> [9] 雷霖. 現(xiàn)場總線及工業(yè)控制網(wǎng)絡技術[M].北京: 電子工業(yè)出版社,2004. </p><p> [10] 許洪華. 現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)技術[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社,2007
69、. </p><p> 附錄一 系統(tǒng)整體電路圖</p><p> 附錄二 A/D轉換電路的程序</p><p> #include<reg51.h></p><p> #include <intrins.h></p><p> #define uchar unsigned char
70、</p><p> #define uint unsigned int</p><p><b> //定義液晶接口</b></p><p> sbit rs=P2^0;</p><p> sbit lcden=P2^2;</p><p> sbit rw = P2^1;</p>
71、;<p> //ADC0832連接端口</p><p> sbit ADC0832_CLK = P1^3;</p><p> sbit ADC0832_DO= P1^5;</p><p> sbit ADC0832_DI= P1^4;</p><p> sbit ADC0832_CS = P1^2;</p&
72、gt;<p> uint Vot = 0;</p><p> // 讀ADC0832指定通道AD轉換數(shù)值</p><p> uchar GetVal0832(uchar channel)</p><p><b> {</b></p><p> uchar i,dat=0; // 讀到
73、的數(shù)據(jù),MSB FIRST DATA</p><p> bit SGL_DIF,ODD_SIGN; // 通道選擇信號</p><p> switch(channel)</p><p> { case 1:SGL_DIF=1;ODD_SIGN=0;break; // 選單通道</p><p> case 2:SGL_D
74、IF=1;ODD_SIGN=1;break; // 選單通道</p><p> case 3:SGL_DIF=0;ODD_SIGN=0;break; // CH0為+,CH1為-</p><p> case 4:SGL_DIF=0;ODD_SIGN=1;break; // CH0為-,CH1為+</p><p> default:break;
75、 // 通道選擇錯誤</p><p><b> }</b></p><p> ADC0832_CS=1; // 片選無效</p><p> // 一個無效時鐘周期</p><p> ADC0832_CLK=1;</p><p><b> _nop_();</
76、b></p><p> ADC0832_CLK=0;</p><p><b> _nop_();</b></p><p> ADC0832_CS=0; // 片選有效,開始AD轉換</p><p> // 傳START BIT 信號</p><p> ADC0832_CLK=
77、0;</p><p><b> _nop_();</b></p><p> ADC0832_DI=1; // START BIT</p><p> ADC0832_CLK=1; //上升沿鎖住START BIT信號</p><p> _nop_(); </p><p> //
78、 傳通道選擇信號</p><p> ADC0832_CLK=0;</p><p><b> _nop_();</b></p><p> ADC0832_DI=SGL_DIF;</p><p> ADC0832_CLK=1; // 上升沿鎖住SGL/DIF信號</p><p><b
79、> _nop_();</b></p><p> ADC0832_CLK=0;</p><p><b> _nop_();</b></p><p> ADC0832_DI=ODD_SIGN;</p><p> ADC0832_CLK=1; // 上升沿鎖住ODD_SIGN信號</p&g
80、t;<p><b> _nop_();</b></p><p> ADC0832_CLK=0; // 此下降沿開始轉換,開始讀取數(shù)值</p><p><b> _nop_();</b></p><p> // 讀取AD轉換數(shù)值</p><p> for(i=0;i<
81、8;i++)</p><p><b> { </b></p><p> ADC0832_CLK=1; // CLK為1時,DO肯定保持在穩(wěn)定態(tài)</p><p> _nop_(); // 故此時可讀出數(shù)據(jù)</p><p> if(ADC0832_DO)</p><p><
82、;b> dat++;</b></p><p> dat=dat<<1;</p><p> ADC0832_CLK=0;</p><p> _nop_(); }</p><p><b> //釋放總線</b></p><p> ADC0832_CLK=1
83、;</p><p><b> _nop_();</b></p><p> ADC0832_CLK=0;</p><p><b> _nop_();</b></p><p> ADC0832_CS=1; //讀取完畢,片選無效</p><p> return dat
84、;</p><p><b> }</b></p><p> 附錄三 1602LCD顯示模塊的程序</p><p> void delay(uint x)</p><p><b> {</b></p><p><b> uint a,b;</b>
85、;</p><p> for(a=x;a>0;a--)</p><p> for(b=10;b>0;b--); </p><p><b> }</b></p><p> //LCD1602寫命令</p><p> void write_com(uchar com)</p
86、><p><b> {</b></p><p><b> P0=com;</b></p><p><b> rs=0;</b></p><p><b> rw=0;</b></p><p><b> lcden=0;
87、</b></p><p> delay(10);</p><p><b> lcden=1;</b></p><p> delay(10);</p><p><b> lcden=0;</b></p><p><b> }</b>&
88、lt;/p><p> //LCD1602寫數(shù)據(jù)</p><p> void write_date(uchar date)</p><p><b> {</b></p><p><b> P0=date;</b></p><p><b> rs=1;</b
89、></p><p><b> rw = 0;</b></p><p><b> lcden=0;</b></p><p> delay(10);</p><p><b> lcden=1;</b></p><p> delay(10);&
90、lt;/p><p><b> lcden=0;</b></p><p><b> }</b></p><p> //LCD1602初始化</p><p> void init()</p><p><b> {</b></p><
91、p> delay(200);</p><p> write_com(0x38);</p><p> delay(20);</p><p> write_com(0x38);</p><p> delay(20);</p><p> write_com(0x38);</p><p&g
92、t; delay(20);</p><p> write_com(0x0c);</p><p> delay(20);</p><p> write_com(0x06);</p><p> delay(20);</p><p> write_com(0x01);</p><p>
93、delay(20);</p><p><b> }</b></p><p> //LCD1602指定位置顯示字符</p><p> void WriteChar(uchar pox_x,uchar pox_y,uchar chr)</p><p><b> {</b></p>
94、<p> uchar addr=0;</p><p> if( pox_y==0 )</p><p><b> {</b></p><p> addr = pox_x + 0x80;</p><p><b> }</b></p><p><b>
95、; else</b></p><p><b> {</b></p><p> addr = pox_x + 0xC0;</p><p><b> }</b></p><p> write_com(addr);</p><p> delay(10);&l
96、t;/p><p> write_date(chr);</p><p> delay(10);</p><p><b> }</b></p><p> //LCD1602指定位置顯示數(shù)值</p><p> void WriteNum(uchar pox_x,uchar pox_y,uint d
97、at,uchar zero)</p><p><b> {</b></p><p> uchar b[4];</p><p> uchar i,j=0;</p><p> if(dat<10000)</p><p><b> {</b></p>
98、<p> b[0] = (dat%10000)/1000;</p><p> b[1] = (dat%1000)/100;</p><p> b[2] = (dat%100)/10;</p><p> b[3] = dat%10;</p><p><b> }</b></p><
99、p><b> else</b></p><p><b> {</b></p><p> b[0] = dat/10000;</p><p> b[1] = (dat%10000)/1000;</p><p> b[2] = (dat%1000)/100;</p>&
100、lt;p> b[3] = (dat%100)/10;</p><p><b> }</b></p><p> for(i=0;i<4;i++)</p><p><b> {</b></p><p> if(b[i]==0)</p><p><b
101、> {</b></p><p> if(zero==0)</p><p><b> {</b></p><p> WriteChar(pox_x+j,pox_y,b[i]+0x30);</p><p><b> j++;</b></p><p&g
102、t;<b> }</b></p><p><b> }</b></p><p><b> else</b></p><p><b> {</b></p><p> WriteChar(pox_x+j,pox_y,b[i]+0x30);</p
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