基于單片機(jī)的直流電壓檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書</p><p>　　題 目： 基于單片機(jī)的直流電壓檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　課 程： 單片機(jī)原理及應(yīng)用B課程設(shè)計(jì)</p><p>　　院 （部）： 信息與電氣工程學(xué)院</p><p>　　專 業(yè)： </p>

2、<p>　　班 級(jí)： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　完成日期： 2013年6月</p><p><b>　　摘 要I</b&

3、gt;</p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)目的1</b></p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)要求2</b></p><p><b>　　3 設(shè)計(jì)內(nèi)容3</b></p><p>　　3.1 單片機(jī)電壓測(cè)量系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)3</p><p>　　3

4、.1.1 硬件選擇4</p><p>　　3.1.2 軟件選擇4</p><p>　　3.2 硬件電路的設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.2.1 輸入電路模塊設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.2.2 LM7805穩(wěn)壓電源電路介紹5</p><p>　　3.2.3 顯示模塊電路設(shè)計(jì)6</p><

5、;p>　　3.2.4 A/D轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.2.5 單片機(jī)模塊的簡(jiǎn)介9</p><p>　　3.3系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.3.1主程序的設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.3.2 各子程序的設(shè)計(jì)14</p><p><b>　　總結(jié)與致謝17</b

6、></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)18</b></p><p>　　附錄一 系統(tǒng)整體電路圖19</p><p>　　附錄二 A/D轉(zhuǎn)換電路的程序20</p><p>　　附錄三 1602LCD顯示模塊的程序22</p><p><b>　　摘 要</b&g

7、t;</p><p>　　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。本設(shè)計(jì)在查閱了大量前人設(shè)計(jì)的數(shù)字電壓表的基礎(chǔ)上，利用單片機(jī)技術(shù)結(jié)合A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0832構(gòu)建了一個(gè)直流數(shù)字電壓表。本文首先簡(jiǎn)要介紹了單片機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，然后詳細(xì)介紹了直流數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)流程，以及硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。</p&g

8、t;<p>　　本文介紹了基于89S51單片機(jī)的電壓測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)，介紹1602LCD液晶的功能和ADC0832的轉(zhuǎn)換原理。該電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，方便。該設(shè)計(jì)可以測(cè)量0~5V的電壓值，并在1602LCD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(zhuǎn)換模塊，繪制點(diǎn)哭原理圖與工作流程圖，并進(jìn)行調(diào)試，最終設(shè)計(jì)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(jìn)行編程，

9、開發(fā)了顯示模塊程序，A/D轉(zhuǎn)換程序。</p><p>　　關(guān)鍵詞：89S51單片機(jī)；1602LCD液晶；ADC0832</p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　電壓是屬于電子測(cè)量中的一個(gè)重要組成部分。了解，測(cè)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?yàn)檠芯侩妷旱臏y(cè)量值具有重要價(jià)值。</p>

10、<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(shí)代的需求，而采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表，精度高、抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)張性強(qiáng)、集成方便，還可與PC實(shí)行實(shí)時(shí)通信，目前，由各種單片機(jī)和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(cè)量、工業(yè)自動(dòng)化儀表、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等智能化測(cè)量領(lǐng)域。</p><p>　　基于單片機(jī)的電壓檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)采用89S51單片機(jī)，A/D轉(zhuǎn)換器采用ADC08

11、32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)。數(shù)字電壓表可以測(cè)量0~5V的輸入電壓值，并在1602LCD液晶模塊上顯示。</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1．根據(jù)已知參數(shù)對(duì)輸入信號(hào)特征進(jìn)行分析、需求分析，選擇確定單片機(jī)型號(hào)、各種外圍芯片型號(hào)，完成系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。</p><p>　　2．基本教學(xué)要求：每

12、人一臺(tái)計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)安裝Keil、Protel等軟件。</p><p>　　3. （利用單片機(jī)設(shè)計(jì)并制作簡(jiǎn)易的直流數(shù)字電壓表，能夠測(cè)出0～5V的直流電壓，電路組成框圖如圖所示。 </p><p>　?。?）測(cè)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>　?。?）測(cè)量范圍0～5V。<

13、;/p><p><b>　　3 設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　3.1 單片機(jī)電壓測(cè)量系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)從各個(gè)角度分析了由單片機(jī)組成的數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)過程及各部分電路的組成及其原理?？驁D如下：</p><p>　　本設(shè)計(jì)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(jī)小系統(tǒng)電路、

14、A/D轉(zhuǎn)換電路、液晶顯示電路，各部分電路的設(shè)計(jì)及原理將會(huì)在硬件電路設(shè)計(jì)部分詳細(xì)介紹；程序的設(shè)計(jì)使用C語言編程。</p><p>　　電壓是檢測(cè)中最基本的測(cè)量值，主要過程是模擬信號(hào)經(jīng)過輸入電路調(diào)理，在經(jīng)過放大電路，變換成合適范圍的信號(hào)幅度，接著該信號(hào)，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)既可以直接經(jīng)過單片機(jī)的處理、保存，再由液晶顯示器顯示出來。</p><p>　　總體設(shè)計(jì)的內(nèi)容：被測(cè)

15、電壓經(jīng)過運(yùn)算放大電路，可以被AD接收的電壓范圍，然后該信號(hào)經(jīng)過ADC0832芯片A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過89S51單片機(jī)的處理、保存，由1602LCD液晶模塊顯示出來。</p><p>　　該電壓表可達(dá)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&

16、gt;　　(3) 測(cè)量精度可達(dá)到0.02mV。</p><p>　　3.1.1 硬件選擇</p><p>　　選擇89S51作為單片機(jī)芯片，選用1602LCD液晶屏來實(shí)現(xiàn)電壓顯示，由于ADC0832的基準(zhǔn)電壓由它內(nèi)部本身提供，所以為了方便，我就利用ADC0832作為數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，利用P0至P4的各個(gè)串口來進(jìn)行不同設(shè)備間的連接，計(jì)算機(jī)進(jìn)行匯編，H51/L仿真器，單片機(jī)多功能實(shí)驗(yàn)箱。</

17、p><p>　　3.1.2 軟件選擇</p><p>　　本設(shè)計(jì)是硬件電路和軟件編程相結(jié)合的設(shè)計(jì)方案，選擇合適的編程語言是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。在單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，常用的是匯編語言和C語言。匯編語言的特點(diǎn)是占用內(nèi)存單元少，執(zhí)行效率高。執(zhí)行速度快。但它依賴于計(jì)算機(jī)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(jiǎn)潔，使用方便，靈活，運(yùn)算豐富，表達(dá)化類型多樣化，數(shù)據(jù)

18、結(jié)構(gòu)類型豐富，具有結(jié)構(gòu)化的控制語句，程序設(shè)計(jì)自由度大，有很好的可重用性，可移植性等特點(diǎn)。</p><p>　　由于現(xiàn)在單片機(jī)的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了很高的水平，內(nèi)部的各種資源相當(dāng)?shù)呢S富，CPU的處理速度非常的快。用C語言來控制單片機(jī)無疑是一個(gè)理想的選擇。所以在本設(shè)計(jì)中采用C語言編寫軟件程序。</p><p>　　3.2 硬件電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 輸入電

19、路模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　電壓測(cè)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 ，使輸入電壓處于AD量程范圍。LM358 構(gòu)成一個(gè)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(fù)載能力,輸出端 接入ADC。</p><p>　　由于該設(shè)計(jì)精度要達(dá)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(cè)電壓，輸入到AD轉(zhuǎn)換器中，再經(jīng)過

20、單片機(jī)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(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)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(guān)。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(yùn)算放大器的場(chǎng)合。</p><p>　　電容C5是阻容濾波，

21、為了使得信號(hào)更穩(wěn)定。</p><p>　　3.2.2 LM7805穩(wěn)壓電源電路介紹</p><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(nèi)部有過流、過熱和調(diào)整管的保護(hù)電路，使用方便、可靠，而且價(jià)格低廉。該系列集成穩(wěn)壓IC型號(hào)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?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。&l

22、t;/p><p>　　這是一個(gè)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為輸出端濾波電容，D1為輸入反向保護(hù)。</p><p>　　3.2.3 顯示模塊電路設(shè)計(jì)</p><p>　　顯示模塊的選擇關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(diǎn)：數(shù)碼管只能顯示數(shù)字，不能顯示單位字符，不符合本設(shè)計(jì)的

23、要求。而點(diǎn)陣顯示器件驅(qū)動(dòng)顯示軟件程序編寫麻煩，占用的引腳相對(duì)也較多。也不是理想的顯示器件。所以在本設(shè)計(jì)中，我們考慮用液晶顯示器件，雖然12864液晶比1602液晶的功能強(qiáng)，不過在價(jià)格方面卻貴了好多。而1602液晶也足夠滿足本設(shè)計(jì)的需要。因此，在本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)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(yīng)用中并無差別，1602液晶模塊內(nèi)

24、部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器有存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的阿拉伯?dāng)?shù)字“8”的代碼是00111000B（38H），顯示時(shí)模塊把地址38H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到數(shù)字“8”。LCD1602與單片機(jī)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(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比

25、度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過高時(shí)則會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)則可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度）。</p><p>　　通過RW的高電平時(shí)讀取輸入電壓的數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過RW的低電平進(jìn)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(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。E(或EN)端為使能(enable)端。D0～D7與單片機(jī)的P0端口相接。&l

26、t;/p><p>　　3.2.4 A/D轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.4.1 A/D電路的介紹和選擇</p><p>　　在該設(shè)計(jì)中，模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換模塊是一個(gè)非常重要的模塊，它關(guān)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(shè)計(jì)過程中一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。</p><p>　　模數(shù)轉(zhuǎn)換器即A/D轉(zhuǎn)換器，或簡(jiǎn)稱ADC，通常是指一

27、個(gè)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)的電子元件。通常的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個(gè)輸入模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)輸出的數(shù)字信號(hào)。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)字信號(hào)的位數(shù)的多少表示。轉(zhuǎn)換器能夠準(zhǔn)確輸出的數(shù)字信號(hào)的位數(shù)越多，表示轉(zhuǎn)換器能夠分辨輸入信號(hào)的能力越強(qiáng)，轉(zhuǎn)換器的性能也就越好。A/D轉(zhuǎn)換一般要經(jīng)過采樣，保持，量化及編碼4個(gè)過程。在實(shí)際電路中，有些過程是合并進(jìn)行的，如采樣和保持，量化和編碼在轉(zhuǎn)換過程中是同時(shí)實(shí)現(xiàn)的。</p>

28、<p>　　ADC0832是8腳雙列直插式雙通道A/D轉(zhuǎn)換器，能分別對(duì)兩路模擬信號(hào)實(shí)現(xiàn)?！獢?shù)轉(zhuǎn)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(jìn)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(dá)256級(jí)），可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)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(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。

29、獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。ADC0832是8位精度，在本設(shè)計(jì)中，為了減少數(shù)字電壓表的誤差率，在同類比的AD轉(zhuǎn)換器中，ADC0832性價(jià)比較高，于是我就選擇了ADC0832作為這次設(shè)計(jì)的AD轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　3.2.4.2 ADC0832與單片機(jī)的接口電路</p><p>　　CH0、CH1，是ADC0832的兩個(gè)通道，在ADC0832的工作時(shí)，被

30、測(cè)的電壓進(jìn)行通道選擇進(jìn)入CH0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(jìn)行通道選擇、數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)傳送。CS,CLK,DI,DO四個(gè)是與單片機(jī)P3接口相連，只有在使能端CS為低電平時(shí)，ADC0832才開始工作，此時(shí)處理器向AD傳送時(shí)鐘信號(hào)，而根據(jù)DI和DO來選擇需要通道的信號(hào)，傳入單片機(jī)處理和保存。</p><p>　　在第一個(gè)時(shí)鐘脈沖的下降之前DI端必須是高電平，表示開始信號(hào)。在第二

31、、三個(gè)脈沖下將之前DI端應(yīng)輸入兩個(gè)數(shù)據(jù)用于選擇通道功能。 </p><p>　　當(dāng)此兩個(gè)數(shù)據(jù)為“1”、“0”時(shí)，只對(duì)CH0 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)兩個(gè)數(shù)據(jù)為“1”、“1”時(shí)，只對(duì)CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)兩個(gè)數(shù)據(jù)為“0”、“0”時(shí)，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為負(fù)輸入端IN-進(jìn)行輸入。當(dāng)兩位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時(shí)，將CH0作為負(fù)輸入端IN-，CH1 作為正輸入端IN+進(jìn)行輸入。到第三個(gè)脈沖的下

32、降之后DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后DO/DI端則開始利用數(shù)據(jù)輸出DO進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個(gè)脈沖下降沿開始由DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位Data7，隨后每一個(gè)脈沖的下降沿DO端輸出下一個(gè)數(shù)據(jù)。直到第11個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù)Data0，一個(gè)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(gè)相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個(gè)字節(jié)的下降沿輸出Data0。隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第19 個(gè)脈沖時(shí)數(shù)據(jù)輸出完成，也標(biāo)志著一次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束。最后將

33、CS置高電平停用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就可以了。</p><p>　　作為單通道模擬信號(hào)輸入時(shí)ADC0832的輸入電壓是0—5V且8位分辨率時(shí)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(shí)，可是將電壓值設(shè)定在某一個(gè)較大范圍之內(nèi)，從而提高轉(zhuǎn)換的寬度。但值得注意的是，在進(jìn)行IN+與IN-的輸入時(shí)，如果IN-的電壓大于IN+的電壓則轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)結(jié)果始終為00H。</

34、p><p>　　3.2.5 單片機(jī)模塊的簡(jiǎn)介</p><p>　　單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU，內(nèi)存，總線系統(tǒng)等。而目前常用的單片機(jī)的8位有51系列單片機(jī)，AVR單片機(jī)，PIC單片機(jī)。</p><p>　　應(yīng)用最廣的8位單片機(jī)還是intel的51系列單片機(jī)。51系列單片機(jī)的特點(diǎn)是：硬件結(jié)構(gòu)合理，指令系統(tǒng)規(guī)范

35、，加之生產(chǎn)歷史悠久，世界有許多芯片公司都買了51的芯片核心專利技術(shù)，并在其基礎(chǔ)上擴(kuò)充其性能，使得芯片的運(yùn)行速度變得更快，性價(jià)比更高。</p><p>　　我們?cè)诒敬卧O(shè)計(jì)中選擇了89S51芯片，正因?yàn)榫哂泄δ軓?qiáng)、體積小、成本低、功耗小等特點(diǎn)，所以它可單獨(dú)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(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。</p><p>　　89S51是

36、一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)器組合在單個(gè)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(jià)廉的方案。</p><p>　　3.2.5.1 單片機(jī)小系統(tǒng)</p>&

37、lt;p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)包括晶振電路，電源。在此模塊中，單片機(jī)的晶振是12MHZ。P1端口與AD轉(zhuǎn)換器連接，RS、RW、EN和P0端口與1602LCD連接。</p><p>　　被測(cè)電壓被AD轉(zhuǎn)換后從P1端口輸入，由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集然后保存在RAM中。再經(jīng)過單片機(jī)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(cè)的電壓。</p><p

38、>　　3.2.5.2 89S51單片機(jī)的基本組成</p><p>　　（1）一個(gè)8位的微處理器（CPU）。</p><p>　　（2）片內(nèi)256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM/SFR，用以存放可以讀/寫的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等。</p><p>　?。?）片內(nèi)4KB程序存儲(chǔ)器Flash ROM，用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。</p&

39、gt;<p>　?。?）4個(gè)8位并行I/O端口P0-P3,每個(gè)端口既可以用作輸入，也可以用作輸出。</p><p>　?。?）兩個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成計(jì)數(shù)方式。</p><p>　?。?）具有5個(gè)中斷源、兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)的中斷控制系統(tǒng)。</p><p>　?。?）一個(gè)全雙工UART的串行I/O口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單片

40、機(jī)與PC機(jī)之間的串行通信。</p><p>　　（8）片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。</p><p>　　（9）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(gè)部分通過片內(nèi)八位數(shù)據(jù)總線相連接。</p><p>　　3.2.5.3 89S51引腳及其功能</p><p>　

41、?。?）XTAL1（19腳）：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)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(fù)位輸入，當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。</p><p>　?。?）P0口（39～32腳）：P0口是一個(gè)漏極開路的8位準(zhǔn)雙向I/O端口。作

42、為漏極開路的輸出端口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。當(dāng)P0口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向口鎖存器寫入全1，此時(shí)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(nèi)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(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)P3口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口，此時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。當(dāng)CPU不

43、對(duì)P3口進(jìn)行SFR尋址訪問時(shí)，即用作第二功能輸出/輸入線時(shí)，由內(nèi)部硬件使鎖存器Q置1。</p><p>　　整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)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(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，89S51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

44、，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(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。 </p><p>　　3.3系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)是硬件電路和軟件編程相結(jié)合的設(shè)計(jì)方案，選擇合適的編程語言是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。在單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，常用的是匯編語言和C語言。匯編語言的特點(diǎn)是占用內(nèi)存單元少，執(zhí)行效率高。執(zhí)行速度快。但它依賴于計(jì)算機(jī)

45、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(jiǎn)潔，使用方便，靈活，運(yùn)算豐富，表達(dá)化類型多樣化，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型豐富，具有結(jié)構(gòu)化的控制語句，程序設(shè)計(jì)自由度大，有很好的可重用性，可移植性等特點(diǎn)。</p><p>　　由于現(xiàn)在單片機(jī)的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了很高的水平，內(nèi)部的各種資源相當(dāng)?shù)呢S富，CPU的處理速度非常的快。用C語言來控制單片機(jī)無疑是一個(gè)理想的選擇。所以在本設(shè)計(jì)中采用C語言編寫軟件程序。&

46、lt;/p><p>　　3.3.1主程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　初始化中，主要針對(duì)89S51、ADC0832的管腳和1602LCD液晶的位選進(jìn)行初始化的設(shè)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

47、數(shù)據(jù)顯示在液晶顯示器上的第二行。</p><p><b>　　主程序：</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar val;</p><p><b>　　init();</b>

48、;</p><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>

49、<p><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>　　WriteCha

50、r(3,0,':');</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(

51、7,0,(Vot%100)/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&#

52、39;);</p><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)

53、;</p><p>　　WriteChar(7,1,(val%10)+0x30);</p><p>　　delay(10);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　3.3.2 各子程序的設(shè)計(jì)</p>

54、<p>　　3.3.2.1 A/D程序的流程圖</p><p>　　為了高速有效的實(shí)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(zhuǎn)換時(shí)間僅為32μS，所以A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)采樣頻率可以很快，從而也保證的某些場(chǎng)合對(duì)A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性的要求。數(shù)據(jù)讀取程序以子程序調(diào)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

55、B和特殊寄存器CY。通道功能寄存器和轉(zhuǎn)換值共用寄存器B。在使用轉(zhuǎn)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(yùn)行轉(zhuǎn)換子程序后的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)值被放入B中。子程序退出后即可以對(duì)B中數(shù)據(jù)處理。</p><p>　　3.3.2.2顯示程序的流程圖</p><p>　　LCD進(jìn)行初始化，從通電開始延時(shí)，先經(jīng)過判忙后再進(jìn)行功能設(shè)置，過一段時(shí)間后可以設(shè)

56、置顯示狀態(tài)再經(jīng)過延時(shí)清屏后才可以設(shè)置輸入方式，具體實(shí)現(xiàn)過程如下圖所示：</p><p>　　LCD顯示程序的設(shè)計(jì)一般先要確定LCD的初始化、光標(biāo)定位、確定顯示字符后，顯示程序流程圖如下：</p><p><b>　　總結(jié)與致謝</b></p><p>　　目前電子測(cè)量設(shè)備在性能、測(cè)試功能、工藝結(jié)構(gòu)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

57、統(tǒng)化、數(shù)字化、高性能、多功能、快速、小型等方面發(fā)展。更不用說電壓的測(cè)量。擁有先進(jìn)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)手段，這是科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的一個(gè)重要標(biāo)志，而一個(gè)國家電子測(cè)量水平的高低，往往是反映這個(gè)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(cè)量技術(shù)，爭(zhēng)取早日達(dá)到國際先進(jìn)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(shí)代的需求，而本次設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有精度高、速度快、讀數(shù)方便、抗干擾能

58、力強(qiáng)、可擴(kuò)展性強(qiáng)、集成方便，還可與PC進(jìn)行實(shí)時(shí)通信等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)存在一些不足，比如采樣緩慢，難以操作等缺點(diǎn)。</p><p>　　單片機(jī)的應(yīng)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(jī)在設(shè)計(jì)電路逐漸成了趨勢(shì)，它與外圍電路再加上軟件程序就可以構(gòu)建任意的產(chǎn)品，使得本設(shè)計(jì)成為現(xiàn)實(shí)。隨著單片機(jī)的日益發(fā)展，它必將在未來顯示出更大的活力，為電子設(shè)計(jì)更多精彩。對(duì)于數(shù)字電壓表而言，功能將會(huì)越來越強(qiáng)大，以后一定要加

59、強(qiáng)單片機(jī)知識(shí)的學(xué)習(xí)。</p><p>　　通過本次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)單片機(jī)及數(shù)模電等知識(shí)的掌握和理解有了進(jìn)一步加深，鞏固了我在《單片機(jī)原理及應(yīng)用B》課程中所學(xué)的基本理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，使我對(duì)《單片機(jī)原理及應(yīng)用B》課程有了更深入的了解，同時(shí)對(duì)《數(shù)字電子技術(shù)》、《模擬電子技術(shù)》等課程加深了理解，進(jìn)一步激發(fā)了我對(duì)所學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣；提高了我的認(rèn)識(shí)和理解以及實(shí)踐能力。</p><p>　　在設(shè)計(jì)的過

60、程和設(shè)計(jì)說明書的撰寫過程中，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(xué)習(xí)過程中，張老師，胡老師等其它老師也給了我耐心的指導(dǎo)和幫助。我在此對(duì)各位老師表示誠摯的感謝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 王

61、珊，薩師煊.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論[M].北京:高等教育出版社.2006.</p><p>　　[2] 蔣煥文，孫續(xù)編著.電子測(cè)量.第二版[M].北京：中國計(jì)量出版社，1988. [3] 楊吉祥，詹宏英編著.電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)[M].南京：東南大學(xué)出版社,1999. [4] 陳杰美,古天祥編.電子儀器[M].北京：國防工業(yè)出版社,1986. [5] 張乃

62、國編，電子測(cè)量技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，1985. [6] 劉君華編著.現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)與測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].西安：西安交通大學(xué)出版，1999</p><p>　　[7] 李廣第． 單片機(jī)基礎(chǔ)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1999. </p><p>　　[8]徐惠民、安德寧． 單片微型計(jì)算機(jī)原理接口與應(yīng)用.[M]． 北京：北京郵電大學(xué)出版社，1996<

63、;/p><p>　　[9]何立民.中一片機(jī)高級(jí)教程[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社.2000.</p><p>　　[10]徐江海.中一片機(jī)實(shí)用教程[M]北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006.</p><p>　　[11]康華光，陳大欽.電子技術(shù)基礎(chǔ)(模擬部分) [M]北京:i}}等教育出版社，1999.</p><p>　　[12]孟慶浩，翟振鐸

64、，孫冰A/ D轉(zhuǎn)換器MC 14433實(shí)際應(yīng)用中若干問題的探討[J].天津理工學(xué)院學(xué)報(bào)，1996.</p><p>　　附錄一 系統(tǒng)整體電路圖</p><p>　　附錄二 A/D轉(zhuǎn)換電路的程序</p><p>　　#include<reg51.h></p><p>　　#include <intrins.h><

65、/p><p>　　#define uchar unsigned char</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;&

66、lt;/p><p>　　sbit rw = P2^1;</p><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&

67、gt;<p>　　sbit ADC0832_CS = P1^2;</p><p>　　uint Vot = 0;</p><p>　　// 讀ADC0832指定通道AD轉(zhuǎn)換數(shù)值</p><p>　　uchar GetVal0832(uchar channel)</p><p><b>　　{</b><

68、/p><p>　　uchar i,dat=0; // 讀到的數(shù)據(jù)，MSB FIRST DATA</p><p>　　bit SGL_DIF,ODD_SIGN; // 通道選擇信號(hào)</p><p>　　switch(channel)</p><p>　　{ case 1:SGL_DIF=1;ODD_SIGN=0;bre

69、ak; // 選單通道</p><p>　　case 2:SGL_DIF=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+

70、</p><p>　　default:break; // 通道選擇錯(cuò)誤</p><p><b>　　}</b></p><p>　　ADC0832_CS=1; // 片選無效</p><p>　　// 一個(gè)無效時(shí)鐘周期</p><p>　　ADC0832_CLK=1

71、;</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p>　　ADC0832_CLK=0;</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p>　　ADC0832_CS=0; // 片選有效，開始AD轉(zhuǎn)換</p><p>　　// 傳S

72、TART BIT 信號(hào)</p><p>　　ADC0832_CLK=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(hào)</p>

73、<p>　　_nop_(); </p><p>　　// 傳通道選擇信號(hào)</p><p>　　ADC0832_CLK=0;</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p>　　ADC0832_DI=SGL_DIF;</p><p>　　ADC0832_CLK=1;

74、 // 上升沿鎖住SGL/DIF信號(hào)</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p>　　ADC0832_CLK=0;</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p>　　ADC0832_DI=ODD_SIGN;</p><p>

75、;　　ADC0832_CLK=1; // 上升沿鎖住ODD_SIGN信號(hào)</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p>　　ADC0832_CLK=0; // 此下降沿開始轉(zhuǎn)換，開始讀取數(shù)值</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p>　　/

76、/ 讀取AD轉(zhuǎn)換數(shù)值</p><p>　　for(i=0;i<8;i++)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　ADC0832_CLK=1; // CLK為1時(shí)，DO肯定保持在穩(wěn)定態(tài)</p><p>　　_nop_(); // 故此時(shí)可讀出數(shù)據(jù)</p><

77、;p>　　if(ADC0832_DO)</p><p><b>　　dat++;</b></p><p>　　dat=dat<<1;</p><p>　　ADC0832_CLK=0;</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p>&l

78、t;b>　　}</b></p><p><b>　　//釋放總線</b></p><p>　　ADC0832_CLK=1;</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p>　　ADC0832_CLK=0;</p><p><b&

79、gt;　　_nop_();</b></p><p>　　ADC0832_CS=1; //讀取完畢,片選無效</p><p>　　return dat;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　附錄三 1602LCD顯示模塊的程序</p><p>　　void d

80、elay(uint x)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint a,b;</b></p><p>　　for(a=x;a>0;a--)</p><p>　　for(b=10;b>0;b--); </p><p><b&

81、gt;　　}</b></p><p>　　//LCD1602寫命令</p><p>　　void write_com(uchar com)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P0=com;</b></p><p><b>

82、;　　rs=0;</b></p><p><b>　　rw=0;</b></p><p><b>　　lcden=0;</b></p><p>　　delay(10);</p><p><b>　　lcden=1;</b></p><p>　

83、　delay(10);</p><p><b>　　lcden=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　//LCD1602寫數(shù)據(jù)</p><p>　　void write_date(uchar date)</p><p><b>　

84、　{</b></p><p><b>　　P0=date;</b></p><p><b>　　rs=1;</b></p><p><b>　　rw = 0;</b></p><p><b>　　lcden=0;</b></p>

85、<p>　　delay(10);</p><p><b>　　lcden=1;</b></p><p>　　delay(10);</p><p><b>　　lcden=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　

86、//LCD1602初始化</p><p>　　void init()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay(200);</p><p>　　write_com(0x38);</p><p>　　delay(20);</p><p>　　wr

87、ite_com(0x38);</p><p>　　delay(20);</p><p>　　write_com(0x38);</p><p>　　delay(20);</p><p>　　write_com(0x0c);</p><p>　　delay(20);</p><p>　　write_

88、com(0x06);</p><p>　　delay(20);</p><p>　　write_com(0x01);</p><p>　　delay(20);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//LCD1602指定位置顯示字符</p><p>

89、　　void WriteChar(uchar pox_x,uchar pox_y,uchar chr)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar addr=0;</p><p>　　if( pox_y==0 )</p><p><b>　　{</b></p>

90、<p>　　addr = pox_x + 0x80;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　addr = pox_x + 0xC0;</p>

91、<p><b>　　}</b></p><p>　　write_com(addr);</p><p>　　delay(10);</p><p>　　write_date(chr);</p><p>　　delay(10);</p><p><b>　　}</b>&l

92、t;/p><p>　　//LCD1602指定位置顯示數(shù)值</p><p>　　void WriteNum(uchar pox_x,uchar pox_y,uint dat,uchar zero)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar b[4];</p><p>　　u

93、char i,j=0;</p><p>　　if(dat<10000)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　b[0] = (dat%10000)/1000;</p><p>　　b[1] = (dat%1000)/100;</p><p>　　b[2] = (dat

94、%100)/10;</p><p>　　b[3] = dat%10;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　b[0] = dat/10000;&

95、lt;/p><p>　　b[1] = (dat%10000)/1000;</p><p>　　b[2] = (dat%1000)/100;</p><p>　　b[3] = (dat%100)/10;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(i=0;i<4;i+

96、+)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(b[i]==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(zero==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>

97、　　WriteChar(pox_x+j,pox_y,b[i]+0x30);</p><p><b>　　j++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b>&l

98、t;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　WriteChar(pox_x+j,pox_y,b[i]+0x30);</p><p><b>　　j++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>