[學(xué)士論文]畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)-文庫吧
2025-01-03 12:23 本頁面
【正文】 。數(shù)字電壓表(數(shù)字面板表)是當(dāng)前電子、電工、儀器、儀表和測量領(lǐng)域大量使用的一種基本測量工具有關(guān)數(shù)字電壓表的書籍和應(yīng)用已經(jīng)非常普及了。 數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)和開發(fā),已經(jīng)有多種類型和款式。傳統(tǒng)的數(shù)字電壓表各有特點(diǎn),它們適合在現(xiàn)場做手工測量,要完成遠(yuǎn)程測量并要對(duì)測量數(shù)據(jù)做進(jìn)一步處理,傳統(tǒng)數(shù)字電壓表是無法完成的。然而基于PC通信的數(shù)字電壓表,既可以完成測量數(shù)據(jù)的傳遞,又可借助PC,做測量數(shù)據(jù)的處理。所以這種類型的數(shù)字電壓表無論在功能和實(shí)際上,都具有傳統(tǒng)數(shù)字電壓表無法比擬的特點(diǎn),這使得它的開發(fā)和應(yīng)用具有良好的前景。第2章 單片機(jī)的概述 計(jì)算機(jī)已被廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域。在自動(dòng)控制領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)是監(jiān)測?？刂频暮诵?。生產(chǎn)過程以及大型設(shè)備的監(jiān)測、控制一般使用帶標(biāo)準(zhǔn)鍵盤、顯示和外部存儲(chǔ)設(shè)備的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，但小型儀器儀表、家用電器等設(shè)備的自動(dòng)控制對(duì)體積、價(jià)值和功能有所要求，均不可能使用常規(guī)的計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)，于是出現(xiàn)了單片微型計(jì)算機(jī)，簡稱單片機(jī)。 單片機(jī)簡介單片機(jī)是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)將具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、輸入/輸出電路，可能還包括定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口、顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈沖調(diào)制電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等電路集成到一片芯片上，構(gòu)成一個(gè)既小而又完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。有以上分析可以看出，單片機(jī)除了具備微處理器的功能外，還可以單獨(dú)地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能，這也是單片機(jī)最大的特點(diǎn)。單片機(jī)的一塊半導(dǎo)體芯片集成了一太微型計(jì)算機(jī)的基本部件，在硬件結(jié)構(gòu)、指令功能方面均有獨(dú)特之處，主要特點(diǎn)如下：（1） 單片機(jī)內(nèi)集成了存儲(chǔ)器。（2） 單片機(jī)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)將ROM和RAM嚴(yán)格分工。（3） 為了滿足工業(yè)控制的需要，單片機(jī)有很強(qiáng)的位處理功能，在其他邏輯控制功能方面也都優(yōu)于一般的8位微處理器。（4） 8位處理器的引腳功能一般都是固定的。（5） 單片機(jī)類型多，并且便于擴(kuò)展功能。（6） 單片機(jī) 把微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)部分集成在一塊芯片上，大大縮短了系統(tǒng)內(nèi)信號(hào)的傳送距離，從而提高了系統(tǒng)的可靠性及運(yùn)行速度。由于單片機(jī)具有體積小、速度快、功耗低、性能可靠、使用方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，因此在工業(yè)控制、智能儀器儀表、數(shù)據(jù)采集和處理、通信系統(tǒng)、家用電器等領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。 單片機(jī)的應(yīng)用 單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇： 1. 在智能儀器儀表上的應(yīng)用 單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。例如精密的測量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。 2. 在工業(yè)控制中的應(yīng)用 用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。 3. 在家用電器中的應(yīng)用 可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無所不在。 4. 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用 現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)，電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無線電對(duì)講機(jī)等。 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 此外，單片機(jī)在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途 第3章 MCS51單片機(jī)的結(jié)構(gòu) MCS51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)概述典型的MCS51單片機(jī)芯片集成了以下幾個(gè)基本組成部分。1 一個(gè)8位的CPU2 128B或256B單元內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）3 4KB或8KB片內(nèi)程序存儲(chǔ)器（ROM或EPROM）4 4個(gè)8位并行I/O接口P0~P3。5 兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器。6 5個(gè)中斷源的中斷管理控制系統(tǒng)。7 一個(gè)全雙工串行I/O口UART（通用異步接收、發(fā)送器） 8 一個(gè)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路。 CPU結(jié)構(gòu)CPU 是單片機(jī)的核心部件。它由運(yùn)算器和控制器等部件組成。1.運(yùn)算器 運(yùn)算器以完成二進(jìn)制的算術(shù)/邏輯運(yùn)算部件ALU為核心。它可以對(duì)半字節(jié)（4）、單字節(jié)等數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。例如，能完成加、減、乘、除、加減BCD碼十進(jìn)制調(diào)整、比較等算術(shù)運(yùn)算，完成與、或、異或、求反、循環(huán)等邏操作，操作結(jié)果的狀態(tài)信息送至狀態(tài)寄存器。運(yùn)算器還包含有一個(gè)布爾處理器，用以處理位操作。它以進(jìn)位標(biāo)志位C為累加器，可執(zhí)行置位、復(fù)位、取反、位判斷轉(zhuǎn)移，可在進(jìn)位標(biāo)志位與其他可位尋址的位之間進(jìn)行位數(shù)據(jù)傳誦等操作，還可以完成進(jìn)位標(biāo)志位與其他可位尋址的位之間進(jìn)行邏輯與、或操作。PC是一個(gè)16位的計(jì)數(shù)器，用于存放一條要執(zhí)行的指令地址，尋址范圍為64kB，PC有自動(dòng)加1功能，即完成了一條指令的執(zhí)行后，其內(nèi)容自動(dòng)加1。 指令寄存器用于存放指令代碼。CPU執(zhí)行指令時(shí)，由程序存儲(chǔ)器中讀取的指令代碼送如指令寄存器，經(jīng)指令譯碼器譯碼后由定時(shí)有控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，完成指令功能。 存儲(chǔ)器和特殊功能寄存器 1. 存儲(chǔ)器（Memory）是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的記憶設(shè)備，用來存放程序和數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)中的全部信息，包括輸入的原始數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)程序、中間運(yùn)行結(jié)果和最終運(yùn)行結(jié)果都保存在存儲(chǔ)器中。它根據(jù)控制器指定的位置存入和取出信息。 特殊功能寄存器（SFR）的地址范圍為80H～FFH。在MCS－51中，除程序計(jì)數(shù)器PC和四個(gè)工作寄存器區(qū)外，其余21個(gè)特殊功能寄存器都在這SFR塊中。其中5個(gè)是雙字節(jié)寄存器，它們共占用了26個(gè)字節(jié)。各特殊功能寄存器的符號(hào)和地址見附表2。其中帶＊號(hào)的可位尋址。特殊功能寄存器反映了8051的狀態(tài)，實(shí)際上是8051的狀態(tài)字及控制字寄存器。用于CPU PSW便是典型一例。這些特殊功能寄存器大體上分為兩類，一類與芯片的引腳有關(guān)，另一類作片內(nèi)功能的控制用。與芯片引腳有關(guān)的特殊功能寄存器是P0～P3，它們實(shí)際上是4個(gè)八位鎖存器（每個(gè)I/O口一個(gè)），每個(gè)鎖存器附加有相應(yīng)的輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器就構(gòu)成了一個(gè)并行口。MCS－51共有P0～P3四個(gè)這樣的并行口，可提供32根I/O線，每根線都是雙向的，并且大都有第
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