直流數(shù)字電壓表的設(shè)計畢業(yè)論文設(shè)計

1、<p>　　題目名稱： 直流數(shù)字電壓表的設(shè)計 </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　緒論2</b></p><p><b>　　總體設(shè)計思路3</b><

2、;/p><p>　　1.1總體電路構(gòu)成3</p><p>　　1.2單元電路設(shè)計4</p><p>　　2 系統(tǒng)硬件電路4</p><p><b>　　2.1硬件電路4</b></p><p>　　2.2 A/D轉(zhuǎn)換器7</p><p>　　2.3 電壓表顯示電路9

3、</p><p>　　2.4 選擇器件10</p><p>　　2.5 總體電路10</p><p>　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計11</p><p>　　3.2系統(tǒng)程序14</p><p>　　4 調(diào)試與性能分析16</p><p>　　4.1加入仿真輔助信號16</p>&

4、lt;p>　　4.2加載程序16</p><p><b>　　結(jié)束語21</b></p><p><b>　　致謝22</b></p><p><b>　　參考文獻23</b></p><p><b>　　摘要</b></p>

5、<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表.傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一、精度低，不能滿足現(xiàn)代測量的需求，采用單片機的數(shù)字電壓表，它的精度高、抗干擾能力強?？蓴U展性強、集成方便，還可與PC進行實時通信。目前，有各種單片A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表，以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)

6、等智能測量領(lǐng)域，與此同時，也能把電量及非電量測量技術(shù)提高到嶄新水平。該系列產(chǎn)品是一種高精度的安裝式儀表.</p><p>　　本設(shè)計為簡易直流數(shù)字電壓表, A/D轉(zhuǎn)換器部分采用普通元器件構(gòu)成模擬部分，利用MCS-51單片機借助軟件實現(xiàn)數(shù)字顯示功能，自動校零、LED顯示等功能時采用AT89C51單片機編程實現(xiàn)直流電壓表量程的自動轉(zhuǎn)換。</p><p>　　關(guān)鍵詞： AT89C51, A/D轉(zhuǎn)

7、換，電壓測量</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　盡管單片機不斷向縱深發(fā)展，但目前乃至今后若干年，8位機仍舊是實際應(yīng)用中的主導(dǎo)產(chǎn)品。MCS-51系列是目前8位單片機的主流機型，在實時控制、智能化儀表等方面應(yīng)用最廣。因此，本設(shè)計將主要介紹MCS-51系列單片機。</p><p>　　MCS-51系列單片機以片內(nèi)有無程序存

8、儲器及存儲的形式，分為3種基本產(chǎn)品：8051，8751和8031。</p><p>　　隨著計算機、微電子、信息技術(shù)的快速進步，智能化技術(shù)的開發(fā)速度越來越快，智能度越來越高，應(yīng)用范圍也得到了極大的擴展。在軍事、娛樂、海洋開發(fā)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會服務(wù)等各個領(lǐng)域。在家庭方面，相關(guān)于電器方面都離不開電壓表的使用。在電子顯示方面也采用電壓表的測量。數(shù)字電壓表靈活多變的測量方式，使用方便.特別是大型的電機,在使用安裝、檢測時

9、必然所需要的。是電壓表的應(yīng)用才使得電子、電氣行業(yè)成為有方圓的規(guī)矩。</p><p>　　在國內(nèi)外，微控制系統(tǒng)主要采用單片機作為控制核心。因此，單片機的發(fā)展將有助于簡單實用電子產(chǎn)品的開發(fā)。在本設(shè)計中，采用比較先進的AT89C51單片機為控制核心，它的功能很強大。</p><p>　　與此同時單片機技術(shù)在社會各領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在直流數(shù)字電壓表系統(tǒng)中，單片機更是取代了由齒輪調(diào)節(jié)延遲時間的

10、表盤舊式市發(fā)展速度，成為日后此系統(tǒng)中的核心部分。由于單片機具有一些突出的優(yōu)點：體積小、重量輕、電源單一、功能強、價格低；數(shù)據(jù)大都在單片機內(nèi)部傳送，運行速度快、抗干擾能力強、可靠性高，所以單片機被廣泛的應(yīng)用于測控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集、智能儀器儀表、機電一體化產(chǎn)品、智能接口、計算機通信以及單片機的多級系統(tǒng)等領(lǐng)域。本文主要講的是單片機，課題名稱為簡易直流數(shù)字電壓表的設(shè)計，它使我們學(xué)會了如何使用單片機控制我們?nèi)粘Ｉ钪械亩嘣O(shè)備設(shè)施的應(yīng)用。通過本課題的

11、設(shè)計以后，使我了解到了單片機的許多方面的應(yīng)用。</p><p><b>　　1 總體設(shè)計思路 </b></p><p><b>　　1.1總體電路構(gòu)成</b></p><p>　　(1)要求簡易直流數(shù)字電壓表可以測量0-5V的2路輸入電壓值。</p><p>　　(2)輪流顯示或單路選擇顯示。<

12、;/p><p>　　(3)測量最小誤差約為 0.05V。</p><p>　　(4)另加測量溫度值。</p><p>　　(5)數(shù)字電壓表(數(shù)字面板表)的具體應(yīng)用電路是何止千萬的，只要掌握了一些最基本的應(yīng)用，就可以舉一反三地越來越熟練，熟就能生巧，就能按照您的構(gòu)思去得心應(yīng)手地用好它。</p><p>　　(6)盡管數(shù)字電壓表的輸入阻抗可以達到 1

13、000 兆歐姆，但是，這個阻抗僅僅是對輸入信號而言的，與通常電力系統(tǒng)泛稱的“絕緣電阻”有著天壤之別！因此，千萬不能把高于芯片供電電壓的任何電壓輸入到電路中！以免造成損失或者危險。</p><p>　　(7)數(shù)字電壓表(數(shù)字面板表)屬于一種測量工具，其本身的好壞直接影響到測量結(jié)果，因此，上面所有例子中，其使用的電阻要求精度均不能低于 1% ，在分流、分壓和標(biāo)準電阻鏈中，最好能夠使用 0.5% 或者 0.1% 精度的

14、電阻。電路中使用的電容器也要求使用一種俗稱為 CBB 的電容，除各別地方之外，一般是不能使用瓷介電容的。</p><p>　　(8)不要在電路本身沒有送上工作電源的時候就加上信號，這很容易損壞芯片。斷掉工作電源前也必須先把信號撤掉。</p><p>　　圖1-1 總體結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　本系統(tǒng)由輸入放大與量程轉(zhuǎn)換電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機計數(shù)控制電路、L

15、ED數(shù)字顯示器構(gòu)成。電路內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1-1所示。</p><p><b>　　1.2單元電路設(shè)計</b></p><p>　　(1)輸入放大與量程自動轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計</p><p>　　輸入放大與量程自動轉(zhuǎn)移電路的主要自用是提高輸入阻抗和完成量程轉(zhuǎn)換，本設(shè)計采用MCS-51集成運算放大器構(gòu)成同相比例放大電路，以提高電路的輸入阻抗，以達到

16、題目要求，模擬開關(guān)以滑動變阻器為主，在單片機的控制下形成不同的通斷組合，實現(xiàn)量程的自動轉(zhuǎn)換和自動校零功能。</p><p>　　(2) A/D轉(zhuǎn)換器的設(shè)計</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換器具有抗干擾能力強的特點，在采用零點校準的前提下，其轉(zhuǎn)換精度也可以做得很高，但顯著的不足是轉(zhuǎn)換速度較慢，并且分辨率越高，其轉(zhuǎn)換速度也就越慢，因此本設(shè)計采用了A/D轉(zhuǎn)換器，可以較好的改善轉(zhuǎn)換速度慢的缺點，它的

17、轉(zhuǎn)換速率分辨率的乘積比傳統(tǒng)的雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器提高至少兩個數(shù)量級。</p><p>　　(3)單片機計數(shù)、控制電路設(shè)計</p><p>　　通過對A/D轉(zhuǎn)換器的方案分析，本設(shè)計采用的單片機編程實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，脈沖的計數(shù)功能由單片機實現(xiàn)，所以對單片機的速度提出了較高的要求，基本要求分辨率為11位，轉(zhuǎn)換速度不低于2次/S，發(fā)揮部分要求分辨率15位，采用MCS-51單片機實現(xiàn)控制和脈沖計數(shù)，采

18、用16MHZ晶振，完全能滿足分辨率15位和轉(zhuǎn)換速度2次/S的要求。</p><p><b>　　(4)顯示電路</b></p><p>　　顯示是電路采用數(shù)碼管顯示器，可顯示各種字體的數(shù)字、字母，還可以自定義內(nèi)容，增加了顯示的美觀性與直觀性，是重要的是提供了友好的人機界面。</p><p>　　同時LED 8段數(shù)碼管有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種方式

19、。</p><p>　　靜態(tài)顯示方式的各位數(shù)碼管相互獨立，公共端恒定接地或接正電源。每一個字段都要獨占一條I/O口只要有斷碼輸出，顯示器就可以顯示出所要顯示的字符，如果CPU不改寫，則一直保持下去。</p><p>　　動態(tài)顯示方式下各位數(shù)碼管的段選線相應(yīng)并連在一起，由一個8位的I/O口控制；各位的為選線有另外的I/O口控制。</p><p><b>　　

20、2 系統(tǒng)硬件電路</b></p><p><b>　　2.1硬件電路</b></p><p>　　本次設(shè)計是以單片機AT89C51芯片、A/D轉(zhuǎn)換器為核心設(shè)計了一個簡易的電壓測電壓電路，在硬件方面，通過一個可變電阻調(diào)節(jié)輸入電壓的變化來反映所檢測到的電壓變化。此變化的電壓通過ADC0809的一個通道（INO）送入并進行A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字靚仔單片機AT89C5

21、1中進行處理，在轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的實際電壓值，最后通過四位LED數(shù)碼管顯示，精確到十分位，LED采用的是動態(tài)掃描顯示，使用74HC02P芯片進行驅(qū)動，軟件方面采用匯編編程。使得整個系統(tǒng)完成一個簡易的數(shù)字電壓表的功能。MCS-51單片機的結(jié)構(gòu)與工作原理</p><p>　?。?）MCS-51單片機（此處以8051為例）芯片的基本組成如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 8051芯片的內(nèi)部

22、組成框圖</p><p>　　現(xiàn)簡要介紹圖中各組成部分。</p><p>　　1）中央處理器（CPU）。它是單片機的核心，包括運算器和控制器兩個主要組成部分，用于實現(xiàn)運算和控制功能。運算器主要包括算術(shù)邏輯運算部件（ALU）、位處理器、累加器A、寄存器B、緩存器TMP1和TMP2、程序狀態(tài)字寄存器PSW以及十進制調(diào)整電路等。其主要功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的算術(shù)運算、邏輯運算、位操作及數(shù)據(jù)傳送等。控制器

23、主要由時鐘和時序電路以及一些控制寄存器組成。其主要功能是協(xié)調(diào)整個單片機的工作，產(chǎn)生時序脈沖和提供控制信號等。</p><p>　　2）數(shù)據(jù)存儲器。MCS-51系列單片機芯片數(shù)據(jù)存儲器共有128個存儲單元，用于存放可讀寫的數(shù)據(jù)。為了與外部擴展的數(shù)據(jù)存儲器相區(qū)別，通常稱芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲器為內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器，簡稱內(nèi)部RAM。</p><p>　　3）程序存儲器。8051芯片內(nèi)部有4KB掩膜ROM

24、，8751芯片內(nèi)部有4KB EPROM，用來存放程序和原始數(shù)據(jù)。通常稱之為內(nèi)部程序存儲器或內(nèi)部ROM。</p><p>　　4）定時器/計數(shù)器。MCS-51共有兩個16位的定時器/計數(shù)器，以實現(xiàn)定時和計數(shù)功能。</p><p>　　5）并行I/O口。MCS-51共有四個8位的I/O口（即P0、P1、P2和P3），用以完成數(shù)據(jù)的并行輸入/輸出。</p><p>　　6

25、）串行I/O口。MCS-51有一個全雙工串行口，以實現(xiàn)單片機和其他計算機或設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。</p><p>　　7）中斷控制系統(tǒng)。MCS-51共有5個中斷源，分高和低兩個優(yōu)先級別。</p><p>　?。?）MCS-51的信號引腳</p><p>　　MCS-51是標(biāo)準的40引腳雙列直插式集成電路，其引腳排列如圖2-2所示。</p><p

26、>　　圖2-2 MCS-51引腳圖 </p><p><b>　　1）主電源引腳</b></p><p>　　Vss-（20腳）：地線</p><p>　　Vcc-（40腳）：+5V電源</p><p>　　2）外接晶振或外部振蕩器引腳XTAL1-（19腳）：當(dāng)采用芯片內(nèi)部時鐘信號時，接外部晶振的一個引腳；當(dāng)采用外

27、部時鐘信號時，此腳應(yīng)接地。</p><p>　　XTAL1-（18腳）：當(dāng)采用芯片內(nèi)部時鐘信號時，接外部晶振的一個引腳；當(dāng)采用外部時鐘信號時，外部信號由此腳輸入。</p><p>　　3）控制、選通或電源復(fù)用引腳</p><p>　　RST/Vp0-（9腳）：復(fù)位信號輸入；Vcc掉電后，此腳可接上備用電源，在低功耗條件下保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。</p>

28、<p>　　ALE/PROG-（30腳）：ALE即允許地址鎖存信號輸出，當(dāng)單片機訪問外部存儲器時該腳的輸出信號用于鎖存P0的低8位地址，其輸出的頻率為時鐘振蕩頻率的1/6。PROG為編程脈沖輸入端，當(dāng)選用8751單片機時，由此腳輸入編程脈沖。</p><p>　　PSEN-（29腳）：訪問外部程序存儲器選通信號，低電平有效，用于實現(xiàn)外部程序存儲器的讀操作。</p><p>　　

29、/Vpp-（31腳）：EA為訪問內(nèi)部或外部程序存儲器選擇信號，EA=0，單片機只訪問外部程序存儲器，故對8031此腳只能接地；EA＝1，單片機訪問內(nèi)部程序存儲器，固對8051和8751此腳應(yīng)接高電平，但若程序指針PC值超過4KB（OFFFH）范圍，單片機將自動訪問外部程序存儲器。</p><p>　　4）多功能I/O引腳</p><p>　　P0口-（32～39腳）：P0數(shù)據(jù)/地址復(fù)用總線

30、端口。</p><p>　　P1口-（1～8腳）：P1靜態(tài)通用端口。</p><p>　　P2口-（21～28腳）：P2動態(tài)端口。</p><p>　　P3口-（10～17腳）：P3雙功能靜態(tài)端口。除作I/O端口外，它還提供特殊的第二功能，其具體含義為：</p><p>　　P3.0-（10腳）RXD：串行數(shù)據(jù)接收端。</p>

31、<p>　　P3.1-（11腳）TXD：串行數(shù)據(jù)發(fā)送端。</p><p>　　P3.2-（12腳）INT0：外部中斷0請求端，低電平有效。</p><p>　　P3.3-（13腳）INT1：外部中斷1請求端，低電平有效。</p><p>　　P3.4-（14腳）T0：定時器/計數(shù)器0計數(shù)輸入端。</p><p>　　P3.5-（15

32、腳）T1：定時器/計數(shù)器1計數(shù)輸入端。</p><p>　　P3.6-（16腳）WR：外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通，低電平有效。</p><p>　　P3.7-（17腳）RD：外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通，低電平有效。</p><p>　　2.2 A/D轉(zhuǎn)換器</p><p>　　（1）模數(shù)轉(zhuǎn)換器即A/D轉(zhuǎn)換器如圖2-3所示，或簡稱ADC，通常是指一個將模擬

33、信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號的電子元件。 </p><p>　　通常的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個輸入電壓信號轉(zhuǎn)換為一個輸出的數(shù)字信號。由于數(shù)字信號本身不具有實際意義，僅僅表示一個相對大小。故任何一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器都需要一個參考模擬量作為轉(zhuǎn)換的標(biāo)準，比較常見的參考標(biāo)準為最大的可轉(zhuǎn)換信號大小。而輸出的數(shù)字量則表示輸入信號相對于參考信號的大小。 </p><p>　　模數(shù)轉(zhuǎn)換器最重要的參數(shù)是轉(zhuǎn)換的精度，通常用輸出的數(shù)

34、字信號的位數(shù)的多少表示。轉(zhuǎn)換器能夠準確輸出的數(shù)字信號的位數(shù)越多，表示轉(zhuǎn)換器能夠分辨輸入信號的能力越強，轉(zhuǎn)換器的性能也就越好。 </p><p>　　A/D轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換過程中是同時實現(xiàn)的。 </p><p>　　一般來說，AD比DA貴，尤其是高速的AD，因為在某些特殊場合，如導(dǎo)彈的攝像頭部分要

35、求有高速的轉(zhuǎn)換能力。一般那樣AD要上千美元。還有通過AD的并聯(lián)可以提高AD的轉(zhuǎn)換效率，多個AD同時處理數(shù)據(jù)，能滿足處理器的數(shù)字信號需求了。 </p><p>　　圖2-3 A/D轉(zhuǎn)換器</p><p>　?。?）模數(shù)轉(zhuǎn)換過程包括量化和編碼。量化是將模擬信號量程分成許多離散量級，并確定輸入信號所屬的量級。編碼是對每一量級分配唯一的數(shù)字碼，并確定與輸入信號相對應(yīng)的代碼。最普通的碼制是二進制，它

36、有2n個量級（n為位數(shù)）,可依次逐個編號。模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法很多，從轉(zhuǎn)換原理來分可分為直接法和間接法兩大類。 直接法是直接將電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。它用數(shù)模網(wǎng)絡(luò)輸出的一套基準電壓，從高位起逐位與被測電壓反復(fù)比較，直到二者達到或接近平衡（見圖）。控制邏輯能實現(xiàn)對分搜索的控制，其比較方法如同天平稱重。先使二進位制數(shù)的最高位Dn-1＝1，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后得到一個整個量程一半的模擬電壓VS，與輸入電壓Vin相比較，若Vin>VS,則保留這一位；若Vin

37、<Vin，則Dn-1＝0。然后使下一位Dn-2＝1,與上一次的結(jié)果一起經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后與Vin相比較,重復(fù)這一過程，直到使D0＝1，再與Vin相比較,由Vin>VS還是Vin<V 來決定是否保留這一位。經(jīng)過n次比較后，n位寄存器的狀態(tài)即為轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。這種直接逐位比較型（又稱反饋比較型）轉(zhuǎn)換器是一種高速的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換精度很高，但對干擾的抑制能力較差，常用提高數(shù)據(jù)放大器性能的方</p><p>

38、　　間接法不將電壓直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字，而是首先轉(zhuǎn)換成某一中間量,再由中間量轉(zhuǎn)換成數(shù)字。常用的有電壓-時間間隔(V/T)型和電壓-頻率(V/F)型兩種，其中電壓-時間間隔型中的雙斜率法（又稱雙積分法）用得較為普遍。 </p><p>　　模數(shù)轉(zhuǎn)換器的選用具體取決于輸入電平、輸出形式、控制性質(zhì)以及需要的速度、分辨率和精度。 </p><p>　　用半導(dǎo)體分立元件制成的模數(shù)轉(zhuǎn)換器常常采用單元結(jié)構(gòu)，隨

39、著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，模數(shù)轉(zhuǎn)換器體積逐漸縮小為一塊模板、一塊集成電路</p><p>　　2.3 電壓表顯示電路</p><p>　　設(shè)計中采用的是8段LED數(shù)碼管來顯示電壓值。LED具有耗電低、亮度高、視角大、線路簡單、耐震及壽命長等優(yōu)點，它由8個發(fā)光二極管組成，其中7個按‘8’字型排列，另一個發(fā)光二極管為圓點形狀，位于右下角，常用于顯示小小數(shù)點，把8個發(fā)光二極管連在一起，公共端接

40、高電平，叫共陽極接法，相反，公共端接低電平的叫共陰極接法，我們采用共陽極接法，當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的一段筆畫或占就發(fā)亮，從而形成不同的發(fā)光字符。其中8段分別命名為dp g f e d c b a .例如，要顯示‘0’,則dp g f e d c b a 分別為：11000000B（共陽極）；要顯示‘A’，則dp g f e d c b a 分別為：00010001B（共陽極）。若要顯示多個數(shù)字，只要讓若干個數(shù)碼管的位碼循環(huán)為低電平就

41、可以了。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求，顯示電路需要至少4位LED數(shù)碼管來顯示電壓值，我們再多加一位用來顯示電壓單位‘V’，則有7位LED循環(huán)顯示。自用單片機的I/O口驅(qū)動LED數(shù)碼管的亮滅，設(shè)計中由P0口戲碼LED的段碼顯示，即顯示字符，由P2口選擇LED位碼，即選擇點亮哪位LED來顯示，電路如圖2-4所示。</p><p>　　另外，一般I/O接口芯片的驅(qū)動能力是很有限的，在LED

42、顯示器接口電路中，輸出口所能提供的驅(qū)動電流一般是不夠的尤其是設(shè)計中需要用到多位LED，此時就需要增加LED驅(qū)動電路，驅(qū)動電路有多種，常用的是TTL或MOS集成電路驅(qū)動器，在本設(shè)計中采用了74LS245芯片驅(qū)動電路。</p><p>　　圖2-4 LED數(shù)碼管</p><p><b>　　2.4 選擇器件</b></p><p>　　并放入圖形編

43、輯區(qū)，器件庫如表2-1所選器件列表所示。</p><p><b>　　表2-1 器件庫</b></p><p><b>　　2.5 總體電路</b></p><p>　　經(jīng)過以上的設(shè)計，所需要的元器件，放入仿真軟件中，并且生成總體電路如圖2-5所示。</p><p><b>　　圖2-5

44、總體電路</b></p><p><b>　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計</b></p><p><b>　　3.1系統(tǒng)流程圖</b></p><p>　　系統(tǒng)默認為循環(huán)顯示2個LED數(shù)碼管電壓值。所進行整體操作流程方案，總體流程圖和A/D轉(zhuǎn)化流程圖最大的不同就在：總體流程圖是將總體控制電路的運行步驟，而A/D轉(zhuǎn)化流程圖

45、是局部中斷運行方式，兩種控制功能融合在一起，是考慮到可以實現(xiàn)全部功能的原因，且原理簡單。如此設(shè)計，其優(yōu)點在于：設(shè)計思想比較簡單，較容易組裝電路?；蛘呤?，連線方便、一清二楚，不容易出錯。要顯示電路的優(yōu)勢，則勢必形成各門電路使用。引導(dǎo)顯示電路的穩(wěn)定性，抗干擾能力增強。流程圖如圖3-1所示。</p><p><b>　　圖3-1 總體流程</b></p><p>　　A/D

46、轉(zhuǎn)換程序流程如圖3-2所示，在程序中給出ADC0809所需要的轉(zhuǎn)換控制信號，采用查詢方式等待數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換完成，如此循環(huán)檢測通道7的電壓值。</p><p>　　圖3-2 A/D轉(zhuǎn)化流程</p><p><b>　　3.2系統(tǒng)程序</b></p><p>　　程序包含主程序和兩個子程序：</p><p>　　主程序主要完成A

47、/D轉(zhuǎn)換的啟動、查詢、等待轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的完成及讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。</p><p>　　顯示程序SMXS實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換值的2位十六進制數(shù)的顯示。</p><p>　　延時子程序DELAY為了能看清楚轉(zhuǎn)換好的數(shù)字量，不至于讓顯示的數(shù)值閃爍，可根據(jù)實際使用改變延時時間。</p><p><b>　　(1)初始化程序：</b></p><p

48、><b>　　程序名：MAIN.</b></p><p>　　功能：A/D轉(zhuǎn)換并顯示，單通道8位A/D轉(zhuǎn)換，2位十六進制數(shù)顯示。</p><p>　　占用資源：累加器A、P0、P2、堆棧2字節(jié)。</p><p>　　使用字符：SMXS、TAB、DELAY.</p><p>　　ORG 0000H</p>

49、;<p>　　MAIN:MOV P0,#FFH ；作為輸入口要先對該口置“1”</p><p>　　LOPP:CLR P2,7 ；置0809輸出為高阻</p><p>　　CLR P2,6 ；0—>1:給ALE和START上升沿</p><p>　??；鎖存輸入通道地址、內(nèi)部寄存器清零<

50、;/p><p>　　NOP ；空操作</p><p>　　NOP </p><p>　　SETB P2.6 ；1—>0；置下降沿0809開始A/D轉(zhuǎn)換</p><p>　　NOP </p>

51、<p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　CLR P2.6 ；恢復(fù)低電平，為直地次動作作準備</p><p>　　JNB P2.0,$ ；檢測轉(zhuǎn)換結(jié)束（EOC）信號，為“0”時，等待</p>

52、<p>　　SETB P2.7 ；置0809輸出允許</p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　MOV A,P0 ；從P0口讀A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)（二進制）</p><p&g

53、t;　　LCALL SMXS ；送顯示</p><p>　　LCALL DELAY ；延時</p><p>　　SJMP LOOP ；循環(huán)執(zhí)行</p><p>　　(2)四位顯示子程序：</p><p>　　程序名稱：AMXS.</p><p>　

54、　程序功能：P1、P3口各接一個8段LED數(shù)碼管（共陰）.</p><p>　　入口參數(shù)：A=顯示數(shù)據(jù)（2位十六進制）.</p><p><b>　　出口參數(shù)：無</b></p><p>　　占用資源：累加器A、DPTR、P1、P3、堆棧3字節(jié)。</p><p>　　使用字符：SMXS、TAB.</p>&

55、lt;p>　　SMXS:PUSH ACC ；壓棧，保存要顯示的數(shù)據(jù)</p><p>　　ANL A,#0F0H ；取高4位</p><p><b>　　SWAP A</b></p><p>　　MOV DPTR,#TAB</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR

56、 ；取顯示段碼</p><p>　　MOV P1,A ；送P1口顯示</p><p>　　POP ACC ；取出保存的數(shù)據(jù)</p><p>　　ANL A,#0FH ；屏蔽高4位</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ；限顯示段碼</p>

57、<p>　　MOV P3,A ；送P3口顯示</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　(3)延時子程序：</b></p><p>　　程序名稱：DELAY。</p><p>　　程序功能：利用執(zhí)行指令的時間產(chǎn)生延時，軟件延時。<

58、/p><p><b>　　入口參數(shù):無。</b></p><p><b>　　出口參數(shù)：無。</b></p><p>　　占用資源：R7、R6.</p><p>　　使用字符：DELAY、DEL0、DEL1.</p><p>　　延時時間：1+（+256×4+2）256

59、+2=262915(µS) ≈260(ms) </p><p>　　DELAY:MOV R7,#00H ；執(zhí)行時間1µS </p><p>　　DEL1:MOV R6,#00H ；執(zhí)行時間1µS</p><p>　　DEL0:NOP ；執(zhí)行時間1µS </p&g

60、t;<p>　　NOP ；執(zhí)行時間1µS</p><p>　　DJNZ R6,DEL0 ；執(zhí)行時間2µS，256次循環(huán)</p><p>　　DJNZ R7,DEL1 ；執(zhí)行時間2µS，256次循環(huán)</p><p>　　RET ；執(zhí)行時間2&

61、#181;S</p><p>　　TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H ；0，1，2，3顯示段碼</p><p>　　DB 99H,92H,82H,0F8H ；8，9，A，B顯示段碼</p><p>　　DB 0C6H,0A1H,86H,8EH ；4，5，6，7顯示段碼</p><p>　　DB

62、80H,90H,88H,83H ；C,D,E,F顯示段碼</p><p><b>　　END</b></p><p><b>　　4 調(diào)試與性能分析</b></p><p>　　4.1加入仿真輔助信號</p><p>　　0～5V電壓測試儀的仿真實現(xiàn)操作步驟如下。進入Proteus IS

63、IS集成環(huán)境。</p><p>　　加入仿真輔助信號，單擊左鍵，單擊工具欄的某圖標(biāo)，選擇DCLOCK,在繪圖區(qū)單擊，然后輸入名稱“CLOCK”，設(shè)定時鐘頻率500KHZ,通常ADC0808的工作頻率為599KHZ。設(shè)置完成單擊“OK”.</p><p>　　將設(shè)定的時鐘信號接在ADC0808的時鐘輸入端CLOCK上，為ASC0808仿真時提供工作時鐘。</p><p&g

64、t;　　為了能夠更好地觀察模擬的電壓量與數(shù)字量之間的關(guān)系，選擇數(shù)字直流電壓表放在電阻的兩端，觀察7號通道的輸入量的值。選擇工具欄中的某圖標(biāo)，選擇“DC VOLTMETER”(數(shù)字電壓表)，加入到繪圖區(qū)。</p><p>　　連線并加上需要的說明，完成A/D轉(zhuǎn)換仿真電路。 </p><p>　　仔細觀察會發(fā)現(xiàn)，仿真所畫的電路原理圖與前面描述的0～5V電壓測試儀的項目電路有區(qū)別，這是由于仿真

65、的ADC0808器件要求所致。原項目中描述的電路原理圖采用I/O端口控制的方式，其相應(yīng)程序在實際應(yīng)用中調(diào)試通過。</p><p>　　ADC0808的仿真器件要求嚴格的控制信號，即ALE的上升沿，讀入要轉(zhuǎn)換的通道號，在STSRT的上升沿ADC0808內(nèi)部清零，在STSRT的下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換，OE為高電平時輸出轉(zhuǎn)換好數(shù)字信號。 </p><p>　　這時采用總線方式控制，利用MOVX指令

66、產(chǎn)生/RD,/WR信號產(chǎn)生信號的上升沿和下降沿。據(jù)此源程序也有所修改。</p><p><b>　　4.2加載程序</b></p><p>　　加載程序。加載到單片機中的程序，由于硬件電路的不同，程序有所修改，修改后的源程序如下：</p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　LOOP:MOV DPTR

67、,#7FFFH </p><p>　　MOVX @DPTR,A </p><p>　　MOV R7,#100 </p><p>　　DJNZ R7,$</p><p>　　MOVX A,@DPTR </p><p>　　LCALL SMXS

68、 </p><p>　　SJMP LOOP </p><p>　　SMXS:MOV B,A</p><p>　　PUSH ACC </p><p>　　ANL A,#0F0H </p><p><b>　　SW

69、AP A</b></p><p>　　MOV DPTR,#TAB</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR </p><p>　　MOV P1,A </p><p>　　POP ACC </p><p>　　ANL

70、A,#0FH </p><p>　　MOVC A,@A+DPTR </p><p>　　MOV P2,A </p><p><b>　　MOV A,B</b></p><p><b>　　RET</b></p>&

71、lt;p>　　TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H </p><p>　　DB 99H,92H,82H,0F8H </p><p>　　DB 80H,90H,88H,83H </p><p>　　DB 0C6H,0A1H,86H,8EH </p><p><b>　　END

72、 </b></p><p>　　首先要校對零點，將A/D轉(zhuǎn)換器的模擬輸入端口接地，讓電壓為0V，此時可以調(diào)整RV1的值，直至，直至顯示電壓為0V時為止，校準零點之后，就可以進行調(diào)試了.</p><p>　　(1)單擊仿真鍵，觀察仿真結(jié)果，調(diào)節(jié)可調(diào)用電阻RV1，觀察電壓表及顯示值。</p><p>　?。?）設(shè)ADC0808的CLOCK頻率不給會產(chǎn)生怎樣顯

73、示。</p><p>　?。?）設(shè)不用ALE信號又會產(chǎn)生什么效果。</p><p>　?。?）如果不給START信號會怎樣呢。</p><p>　?。?）現(xiàn)在轉(zhuǎn)換好的數(shù)字量采用的是定時傳送方式，若改為查詢方式如何實現(xiàn)。</p><p>　?。?）現(xiàn)在轉(zhuǎn)換好的數(shù)字量采用的是定時傳送方式，若改為中斷方式如何又實現(xiàn)。</p><

74、p>　　當(dāng) DC VOLTMETER 所測量到的電壓值為0.25時，LED數(shù)碼管顯示出0.1，其轉(zhuǎn)換運行后的結(jié)果為以下電路所圖4-1所示 。</p><p>　　圖4-1 LED數(shù)碼管顯示電路</p><p>　　當(dāng) DC VOLTMETER 所測量到的輸入電壓值為0.76V,數(shù)碼管顯示該電壓為0.5V，其值如下圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 L

75、ED數(shù)碼管顯示電路</p><p>　　當(dāng) DC VOLTMETER 所測量到的輸入電壓值為1.75V,數(shù)碼管顯示該電壓為1.5V，其值如下圖4-3所示。</p><p>　　圖4-3 LED數(shù)碼管顯示電路</p><p>　　表4-1 測試電壓值</p><p>　　我們從信號源輸入0—5V連續(xù)調(diào)節(jié)的直流電壓信號作為該系統(tǒng)的被測信號源，對A

76、/D轉(zhuǎn)換電路的分辨率和測量誤差進行了測試。選取被測信號源的1V、5V、5V、15V、20V、0.11V、0.43V、1V、4.31V、4.99V點作為測試電壓，分別進行了測試，結(jié)果見表4-1所示。</p><p>　　從上述測試結(jié)果分析，本設(shè)計直流數(shù)字電壓表的測量分辨率和測量誤差均能達到題目基本和發(fā)揮部分的要求。</p><p>　　顯示電壓與實際電壓的誤差在誤差范圍之內(nèi)，則表示系統(tǒng)運行正

77、常，若顯示電壓與實際電壓的誤差很大，則有可能是校準零電阻沒有調(diào)整，可以進一步的校準，需要注意。所以跟顯示電壓存在誤差是必然的，如果差別不大，是正常的，但是相差很大的話，說明程序存在一定問題，可以分別排除。一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)的顯示電壓電路設(shè)計包含所有系統(tǒng)擴展，即電壓的功能單元，如硬件、程序、系統(tǒng)等功能的設(shè)計以上都一一列出。</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p>&l

78、t;p>　　此次畢業(yè)設(shè)計是三年來學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機會，通過這次比較完整的直流數(shù)字電壓表系統(tǒng)設(shè)計，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實際設(shè)計的結(jié)合鍛煉了我的綜合運用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，撐受能力及耐力

79、也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設(shè)計的目的所在。</p><p>　　雖然畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容繁多，過程繁瑣。但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設(shè)備的選用標(biāo)準，各種管道的安裝方式，我都是隨著設(shè)計的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會應(yīng)用的。和老師的溝通交流更使我從經(jīng)濟的角度對設(shè)計有了新的認識也對自己提出了新的要求，舉個簡單的例子：A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度是一個實際地A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換LED的

80、電壓值顯示，通過以實現(xiàn)想要的相對精度則是絕對精度與滿量程的比值。</p><p>　　在設(shè)計過程中一些電路的鏈接設(shè)計讓我很頭痛，原因是由于本身設(shè)計受到電路圖本身的框定，而又必須考慮本專業(yè)的一些要求規(guī)范，從而形成了一些矛盾點，這些矛盾在處理上讓人很難斟酌，正是基于這種考慮我意識到：要向更完美的進行一次設(shè)計，與其他同學(xué)們的交流溝通是很有必要的，這其中也包括更好的理解數(shù)字電壓表的各種要求。</p><

81、;p>　　順利如期的完成本次畢業(yè)設(shè)應(yīng)變能力，計給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心，無論是直流數(shù)字電壓表設(shè)計，還是類似電壓的電路。我都采用了一些新的技術(shù)和設(shè)備，他們有著很多的優(yōu)越性但也存在一定的不足，這新的不足在一定程度上限制了我們的創(chuàng)造力。比如我的設(shè)計局部電壓值顯示上就有很大的不足！在這整個設(shè)計中，這無疑是很讓我自身感到遺憾的，可這些不足正是我們?nèi)ジ玫难芯扛玫膭?chuàng)造的最大動力，只有發(fā)現(xiàn)問題面對問

82、題才有可能解決問題，不足和遺憾不會給我打擊只會更好的鞭策我前行，今后我更會關(guān)注新技術(shù)新設(shè)備新工藝的出現(xiàn)，并爭取盡快的掌握這些先進的知識，更好的為電子行業(yè)而努力！</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本人的畢業(yè)設(shè)計論文一直是在導(dǎo)師***的悉心指導(dǎo)下進行的。*老師治學(xué)態(tài)度嚴謹，學(xué)識淵博，為人和藹可親。并且在整個畢業(yè)設(shè)計過程中，*老師不斷對我得到的

83、結(jié)論進行總結(jié)，并提出新的問題，使得我的畢業(yè)設(shè)計課題能夠深入地進行下去，也使我接觸到了許多理論和實際上的新問題，使我做了許多有益的思考。在此表示誠摯的感謝和由衷的敬意。</p><p>　　同時,也要感謝學(xué)校給予我這個深造的平臺，濃厚的學(xué)術(shù)氛圍，舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境我將終生難忘！</p><p>　　在此，我還要感謝在一起愉快的度過三年生活的電工303各位同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克

84、服一個一個的困難和疑惑，直至論文的順利完成。特別感謝教我們的***老師，對本課題做了不少工作，給予我不少的幫助。</p><p>　　在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完</p><p>　　成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!</p><p>　　最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們

85、！謝謝！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 《單片機原理》電子工業(yè)出版社,2010.</p><p>　　[2] 《單片機原理及應(yīng)用》張剛毅，劉杰，哈爾賓大學(xué)出版社</p><p>　　[3] 《單片機原理與應(yīng)用》陳堂敏.劉煥平主編，北京理工大學(xué)出版社,2007</p>