基于單片機的直流電壓檢測系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計

1、<p>　　課 程 設(shè) 計 說 明 書</p><p>　　題 目： 基于單片機的直流電壓檢測系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　課 程： 單片機原理及應(yīng)用B課程設(shè)計 </p><p>　　院 （部）： 信息與電氣工程學(xué)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(shè)計目的和要求1</p><p&g

3、t;　　3 設(shè)計內(nèi)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(shè)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(shè)計4</p><

4、p>　　3.3.1 輸入電路模塊設(shè)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(shè)計5</p><p>　　3.3.4 A/D轉(zhuǎn)換設(shè)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(shè)計12

5、</p><p>　　3.4.1主程序的設(shè)計12</p><p>　　3.4.2 各子程序的設(shè)計14</p><p><b>　　總結(jié)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(zhuǎn)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(xué)技術(shù)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(shè)計在查閱了大量前人設(shè)計的數(shù)字電壓表的基礎(chǔ)上，利用單片機技術(shù)結(jié)合A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0832構(gòu)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(shè)計流程，以及硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計。</p><p>　　本文介紹了基于89S51單片機的電壓測量系統(tǒng)設(shè)計，介紹1602LCD液晶的功能和ADC0832的轉(zhuǎn)換原理。該電路設(shè)計簡單，方便。該設(shè)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(zhuǎn)換模塊，繪制點哭原理圖與工作流程圖，并進行調(diào)試，最終設(shè)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(zhuǎn)換程序。</p><p>　　關(guān)鍵詞：89S51單片機；1602LCD液晶；ADC0832</p><p><b&

9、gt;　　正文</b></p><p><b>　　1 設(shè)計目的和要求</b></p><p><b>　　設(shè)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(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。</p><p>　　基于單片機的電壓檢測系統(tǒng)設(shè)計，控制系統(tǒng)采用89S51單片機，A/D轉(zhuǎn)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(shè)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(shè)計。</p><p

12、>　　2．基本教學(xué)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(shè)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>　?。?）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、?。?）測量范圍0～5V。</p><p><b>　　3 設(shè)計內(nèi)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(zhuǎn)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(quán)碼，每位代碼都有一定的位權(quán)。為了將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，必須將每1位的代碼按其位權(quán)的大小轉(zhuǎn)換成相應(yīng)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(zhuǎn)換。這就是組成D/A轉(zhuǎn)換器的基本指導(dǎo)思想。</p><p>　　D/A轉(zhuǎn)換器由數(shù)碼寄存器、模擬電子開關(guān)電路、解碼網(wǎng)絡(luò)、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(yīng)位的模擬電子開關(guān)，使數(shù)碼為1的位在位權(quán)網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生與其權(quán)值成正比的電流值，再由求和電路將各種權(quán)值相加，即得到數(shù)字量對應(yīng)

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(jié)構(gòu)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(yīng)能力強。</p><p&g

18、t;　　3.2 單片機電壓測量系統(tǒng)的總體設(shè)計</p><p>　　本設(shè)計從各個角度分析了由單片機組成的數(shù)字電壓表的設(shè)計過程及各部分電路的組成及其原理。框圖如下：</p><p>　　本設(shè)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(zhuǎn)換電路、液晶顯示電路，各部分電路的設(shè)計及原理將會在硬件電路設(shè)計部分詳細介紹；程序的設(shè)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(diào)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(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)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(shè)計的內(nèi)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(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)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(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的各個串口來進行不同設(shè)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(shè)計是硬件電路和軟件編程

22、相結(jié)合的設(shè)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(yīng)用系統(tǒng)程序設(shè)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(nèi)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(jié)構(gòu)類型豐富，具有結(jié)構(gòu)化的控制語句，程序設(shè)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(nèi)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(shè)計中采用C語言編寫軟件程序。</p><p>　　3.3 硬件電路的設(shè)計</p><p>　　3.3.1 輸入電路模塊設(shè)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(gòu)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(shè)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(zhuǎn)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(nèi)部

25、包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)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(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(nèi)部有過流、過熱和調(diào)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(shè)計</p><p>　　顯示模塊的選擇關(guān)系到整個系統(tǒng)設(shè)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(shè)計的要求。而點陣顯示器件驅(qū)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(shè)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(shè)計的需要。因此，在本設(shè)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(yīng)用中并無差別，1602液晶模塊內(nèi)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(nèi)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(diào)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(diào)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(zhuǎn)換設(shè)計</p><p>　　3.3.4.1 A/D電路的介紹和選擇</p><p>　　在該設(shè)計中，模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換模塊是一個非常重要的模塊，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)計過程中一個很重要的環(huán)節(jié)。</p><p>　　模數(shù)轉(zhuǎn)換器即A/D轉(zhuǎn)換器，或簡稱ADC，通常是指一個將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號的

32、電子元件。通常的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個輸入模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為一個輸出的數(shù)字信號。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。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>　　ADC

33、0832是8腳雙列直插式雙通道A/D轉(zhuǎn)換器，能分別對兩路模擬信號實現(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(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，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)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(shè)計中，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性價比較高，于是我就選擇了ADC0832作為這次設(shè)計的AD轉(zhuǎn)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(yīng)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(zhuǎn)換。當兩個數(shù)據(jù)為“1”、“1”時，只對CH1進行單通道轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換的結(jié)束。最后將CS置高電平停用芯片，直接將

38、轉(zhuǎn)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(shè)定在某一個較大范圍之內(nèi)，從而提高轉(zhuǎn)換的寬度。但值得注意的是，在進行IN+與IN-的輸入時，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。</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(nèi)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(shù)，并在其基礎(chǔ)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(shè)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(shè)計者事先規(guī)定的任務(wù)。</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(shù)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(zhuǎn)換器連接，RS、RW、EN和P0端口與1602LCD連接。</p><p>　　被測電壓被AD轉(zhuǎn)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(nèi)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(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等。</p><p>　?。?）片內(nèi)4KB程序存儲器Flash ROM，用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。</p><p>

44、　　（4）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(shè)置成計數(shù)方式。</p><p>　?。?）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>　?。?）片內(nèi)振蕩器和時鐘產(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>　　以上各個部分通過片內(nèi)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(nèi)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(fù)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(fù)位。</p><p>　?。?）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(qū)動8個LS型TTL負載。當P0口作為輸入口使用時，應(yīng)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(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4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被內(nèi)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(nèi)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(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(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。 </p><p>　　3.4系統(tǒng)軟件的設(shè)計</p><p>　　本設(shè)計是硬件電路和軟件編程相結(jié)合的設(shè)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(yīng)用系統(tǒng)程序設(shè)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(nèi)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(jié)構(gòu)類型豐富，具有結(jié)構(gòu)化的控制語句，程序設(shè)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(nèi)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(shè)計中采用C語言編寫軟件程序。</p><

51、;p>　　3.4.1主程序的設(shè)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(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(shè)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(zhuǎn)換時間僅為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合對A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)實時性的要求。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B和特殊寄存器CY。通道功能

60、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(shè)置，過一段時間后可以設(shè)置顯示狀態(tài)再經(jīng)過延時清屏后才

61、可以設(shè)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(shè)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(jié)與致謝</b></p><p>　　目前電子測量設(shè)備在性能、測試功能、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(xué)實驗手段，這是科學(xué)技術(shù)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(shù)，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(shè)計設(shè)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(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，利用單片機在設(shè)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(gòu)建任意的產(chǎn)品，使得本設(shè)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(shè)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(xué)習(xí)。<

64、/p><p>　　通過本次課程設(shè)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(yīng)用B》課程中所學(xué)的基本理論知識和實驗技能，使我對《單片機原理及應(yīng)用B》課程有了更深入的了解，同時對《數(shù)字電子技術(shù)》、《模擬電子技術(shù)》等課程加深了理解，進一步激發(fā)了我對所學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣；提高了我的認識和理解以及實踐能力。</p><p>　　在設(shè)計的過程和設(shè)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(xué)習(xí)過程中，**老師等其它老師也給了我耐心的指導(dǎo)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(yīng)用實踐 [M].北京: 北京航空航天大學(xué)出版社,2007.</p><p>　　[2] 楊欣，王玉鳳，劉湘黔. 51單片機應(yīng)用從零開始 [M].北京: 清華大學(xué)出版社,2008.</p><p>　　[3] 陳在平. 現(xiàn)場總線及工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[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(xué)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(shè)計與實現(xiàn)[D]. 華中科技大學(xué)</p><p>　　[6] 趙亮GPRS無線網(wǎng)絡(luò)在遠程數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用計算機工程與設(shè)計.2005. 26(9).</p><p>　　[7] 馬忠梅.單片機的C語言應(yīng)用程序設(shè)計[M]

68、.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003. </p><p>　　[8] 胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004.</p><p>　　[9] 雷霖. 現(xiàn)場總線及工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[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(shù)[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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換，開始讀取數(shù)值</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p>　　// 讀取AD轉(zhuǎn)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