【正文】 出現(xiàn)了比較式儀表改進(jìn)逐次漸近式結(jié)構(gòu)，它不僅保持了比較式準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)，而且速度也有了很大的提高，但它有一缺點(diǎn)是抗干擾能力差，很容易受到外界各種因素的影響。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的模擬指針式電壓表功能單一，精度低，讀數(shù)的時候也非常不方便，很容易出錯。A/D converter 第 頁 III 目 錄 1 數(shù)字電壓表簡介 .............................................. 1 2 設(shè)計(jì)方案 .................................................... 3 由數(shù)字電路及芯片構(gòu)建 ........................................ 3 由單片機(jī)系統(tǒng)及 A/D 轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)建 ............................. 3 3 元件的選取 .................................................. 5 單片機(jī)簡介及本設(shè)計(jì)單片機(jī)的選擇 ............................ 5 常用單片機(jī)的特點(diǎn)比較及本設(shè)計(jì)單片機(jī)的選擇 ............... 5 本設(shè)計(jì)使用的單片機(jī)的簡介 .............................. 5 各種顯示器件的介紹和選擇 ..................................... 7 常用顯示器件簡介 ....................................... 7 1602 液晶的參數(shù)資料 ................................... 7 模數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換芯片的選擇 .................................. 10 常用的 A/D 芯片簡介 .................................... 10 模數(shù)（ A/D）芯片 TLC2543 的資料 ....................... 11 4. 總體設(shè)計(jì) .................................................. 14 技術(shù)要求 ................................................. 14 硬件電路系統(tǒng)模塊的設(shè)計(jì) ...................................... 15 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) ............................................. 19 匯編語言和 C語言的特點(diǎn)及選擇 ......................... 19 主程序設(shè)計(jì) ........................................... 19 5 系統(tǒng)的調(diào)試 ................................................. 29 6 仿真結(jié)果 ................................................... 31 7 總結(jié) ...................................................... 31 參考文獻(xiàn) ..................................................... 32 致謝 ........................................................ 33 第 頁 1 1 數(shù)字電壓表簡介 數(shù)字電壓表出現(xiàn)在 50 年代初， 60 年代末發(fā) 起來的電壓測量儀表， 簡稱 DVM，它采用的是數(shù)字化測量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量，也就是連續(xù)的電壓值轉(zhuǎn)變?yōu)椴贿B續(xù)的數(shù)字量，加以數(shù)字處理然后再通過顯示器件顯示。并且通過按鍵的方法能夠測得后五秒的平均電壓值。第 頁 I 數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)與 仿真 摘要 ： 本文介紹的是數(shù)字電壓表的發(fā)展背景和 利 用單片機(jī)， A/D轉(zhuǎn)換芯片結(jié)合的方法設(shè)計(jì)一個 交 直流數(shù)字電壓表。 同時它也可以用于交流電壓的測量，勝任一般的電壓測量工作。 這種電子測量的儀表之所以出現(xiàn) ，一方面是由于電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用逐漸推廣到系統(tǒng)的自動控制 的領(lǐng)域，提出了將各種被觀察量或被控制量轉(zhuǎn)換成數(shù)碼的要求，即為了實(shí)時控制及數(shù)據(jù)處理的需要 [3]，也是電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，帶動了脈沖數(shù) 字電路技術(shù)的進(jìn)步，為數(shù)字化儀表的出現(xiàn)提供了條件。而采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表由于測量精度高，速度快，讀數(shù)時也非常的方便，抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛的應(yīng)用于電子及電工的測量，工業(yè)自動化儀表，自動測試系統(tǒng)等智能化測量領(lǐng)域 [7]。 隨后，在斜波式的基礎(chǔ)上雙引伸出階梯波式，它的唯一的進(jìn)步是成本降低了，可是準(zhǔn)確寬，速以及抗干擾能力都未能提高。而常用的分類方法有如下幾種 [11]： 1． 按用途來分：有直流數(shù)字電壓表，交、直流數(shù)字電壓表，交直流萬用表等。 但在日常生活中，數(shù)字電壓表一般是按照原理不同進(jìn)行分類的，目前大致分為以下幾類： 比較式，電壓 —— 時間變換式，積分式等。另外，由于數(shù)字式儀器具有讀數(shù)準(zhǔn)確方便、精度高、誤差小、靈敏度高和分辨率高、測量速度快等特點(diǎn)而倍受用戶青睞，數(shù)字式電壓表就是基于這種需求而發(fā)展起來的，是一種必不可少的電子 測量儀表 [15]。 由數(shù)字電路及芯片構(gòu)建 這種設(shè)計(jì)方案是由模擬電路與數(shù)字電路兩大部分組成， 模 擬部分包括輸入放大器、 A/D 轉(zhuǎn)換器和基準(zhǔn)電壓源；數(shù)字部分包括計(jì)數(shù)器、譯碼器、邏輯控制器、振蕩器和顯示器。 此方案設(shè)計(jì)其優(yōu)點(diǎn)是，設(shè)計(jì)成本低，能夠滿足一般的電壓測量。由于單片機(jī)的發(fā)展已經(jīng)成熟，利用單片機(jī)系統(tǒng)的軟硬件結(jié)合，可以組裝出許多的應(yīng)用電路來。 第 頁 4 此方案不僅能夠繼承上一種方案的各種優(yōu)點(diǎn)，還能改進(jìn)上一種設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)不靈活，難與在原基礎(chǔ)上進(jìn)行功能擴(kuò)展等不足。單片機(jī)是指一個集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，具有一個完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件： CPU，內(nèi)存，總線系統(tǒng)等。 AVR單片機(jī)是 atmel公司推出較新的單片機(jī)，它的顯著特點(diǎn)是：高性能，低功能，高速度，指令單周期為主，但性格方面比 51單片機(jī)要高。 綜合以上各種單片機(jī)的基本性能及本設(shè)計(jì)的滿足需要，我 將選擇 51系列單片機(jī)。數(shù)碼管是最常用的一種顯示器件， 它是由幾個發(fā)光二極管組成的 8 字段顯示器件， 其特點(diǎn)是價格非常的便宜， 使用也非常的方便，顯示效果非常的清楚。這也是數(shù)碼管的不足之處。 1602 液晶是工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示 16*2 即 32 個字符。 12864 液晶也是一種工業(yè) 字符型液晶，它不僅能夠顯示 1602 液晶所可以顯示的字符，數(shù)字等信息，而且還可以顯示 8*4 個中文漢字和一些簡單的圖片，顯示信息也非常的清楚。 而點(diǎn)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。因此，在本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)我們選擇 1602 液晶顯示器件。輸出：無 3. 讀數(shù)據(jù)：輸入： RS=1， RW=1， E=1。 第 頁 9 顯示模式設(shè)置 指令碼 功能 0 0 1 1 1 0 0 0 設(shè)置 16*2 顯示， 5*7 點(diǎn)陣， 8位數(shù)據(jù)口 /關(guān)及光標(biāo)設(shè)置 指令碼 功能 0 0 0 0 1 D C B D=1開顯示； D=0 關(guān)顯示 C=1顯示光標(biāo)； C=0 不顯示關(guān)標(biāo) B=1光標(biāo)閃爍； B=0 光標(biāo)不顯閃爍 0 0 0 0 0 1 N S N=1當(dāng)讀寫一個字條款后地址指針加一，且光 標(biāo) 加一。 第 頁 10 數(shù)據(jù)控制 指令碼 功 能 80H+地址碼（ 027H， 40H67H） 設(shè)置數(shù)據(jù)地址指針 01H 顯示清屏： 1，數(shù)據(jù)指針清 0 2，所有顯示清 0 02H 顯示回車：數(shù)據(jù)指針清 0 模數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換芯片的選擇 在本設(shè)計(jì)中，模數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換模塊是一個重要的模塊，它關(guān)系到最后數(shù)電壓表電壓值的精確度。 AD0809 是 8位逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器，它是由一個 8路的模擬 開關(guān)、一個地址鎖存譯碼器、一個 A/D 轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成 。它易于和微處理器接口或獨(dú)立使用；可滿量程工作；可用地址邏輯多路器選通各輸入通道。 綜合上述幾種 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 的特點(diǎn)，前兩種芯片的性能和精度都不如第三種芯片。 TLC2543 芯片的封裝引腳圖和引腳說明如下： 圖 1 TLC2543 芯片封裝