【正文】 行處理，進(jìn)行信號(hào)的 篩選及運(yùn)算，完成選檔過程， 數(shù)據(jù)從 P2 口輸出，送入顯示電路顯示。模塊結(jié)構(gòu)緊湊輕巧裝配容易。 具有字符發(fā)生器 ROM，可顯示 192 種字符， 160 個(gè) 5 7 點(diǎn)陣字符和 32 個(gè) 5 10 點(diǎn)陣字符。和數(shù)碼管相比，字符型液晶顯示模塊的使用更加靈活，顯示程序比較通用，可移植性強(qiáng)，讀數(shù)視覺效果好，顯示字符類型也多種多樣，例如，在電壓超過量程時(shí)，字符型液晶顯示模塊可以輕松的顯示“ Over” ,而數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)起來卻比較麻煩。1 LSB( mV) ，因此可廣泛應(yīng)用于模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換電路 中 。還有分成三步或多步實(shí)現(xiàn) AD 轉(zhuǎn)換的叫做分級(jí)（ Multistep/Subrangling）型 AD，而從轉(zhuǎn)換時(shí)序角度又可稱為流水線（ Pipelined）型 AD，現(xiàn)代的分級(jí)型 AD 中還加入了對(duì)多次轉(zhuǎn)換結(jié)果作數(shù)字運(yùn)算而修正特性等功能。其優(yōu)點(diǎn)是速度較高、功耗低，在低分辨率（ 12 位）時(shí)價(jià)格便宜，但高精度（ 12 位）時(shí)價(jià)格很高。 積分型 AD工作原理是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間 (脈沖寬度信號(hào) )或頻率 (脈沖頻率 )，然后由定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器獲得數(shù)字值。從 軟硬件 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)的 各 方面考慮，選用 STC89C52 單片機(jī)作為 電壓表 系統(tǒng)的中央處理器，完全能夠滿足 整個(gè) 系統(tǒng)的 設(shè)計(jì) 需要。 由 STC 公司推出的 C5 C52 兩個(gè)系列單片機(jī)功能強(qiáng)大 ，在多種電子儀表設(shè)計(jì)中廣泛得到應(yīng)用 。 第 設(shè)計(jì) 方案 的 論證 單片機(jī) 控制系統(tǒng) 的 論證 現(xiàn)代 數(shù)字電壓表 的設(shè)計(jì) 多 采用單片 機(jī) 來作為 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的中央處理器。 2. 保持測(cè)量精度小數(shù)點(diǎn)后三位 。但是傳統(tǒng)的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)通常以大規(guī)模 ASIC(專用集成電路 )為核心器件，并輔以少量中規(guī)模集成電路及顯示器件構(gòu)成，可是這種設(shè)計(jì) 方法靈活性差，系統(tǒng)功能固定，難以更新擴(kuò)展，不能滿足日益發(fā)展的電子工業(yè)要求。但是數(shù)字電壓表并不能完全取代指針式的電壓表，在反映電壓的連續(xù)變化 和變化趨勢(shì)方面不如指針表的直觀。一方面廠家必須為儀表設(shè)計(jì)安全保護(hù)電路，并使之符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；另一方面用戶必須安全操作，時(shí)刻注意儀表上的各種安全警告指示。 (3)多從顯示儀表 。另外，集成電路的發(fā)展使電壓表只在外圍配置少量元器件，即可構(gòu)成完整的智能儀表，可以完成儲(chǔ)存、計(jì)算、比較、控制等多項(xiàng)功能 。而基于現(xiàn)代工業(yè)的生產(chǎn)及實(shí)踐需求，新型數(shù)字電壓表的發(fā)展趨勢(shì) 也可以從以 下五個(gè)方面 可見一斑 ： (1)廣泛采用新技術(shù)，不斷開發(fā)新產(chǎn)品 。還有高精度電壓標(biāo)準(zhǔn)器“ 5400A”、“ 5200A”、“ 5450A ”等數(shù)字儀表，都是作為一級(jí)計(jì)量站和國(guó)家級(jí)計(jì)量站使用的標(biāo)準(zhǔn)儀表。 從 數(shù)字電壓表的發(fā)展 來看 ，從 1952 年美國(guó) NLS 公司生產(chǎn)的四位電子管數(shù)字電壓表到現(xiàn)在已出現(xiàn) 的 8位數(shù)字電壓表， 可以測(cè)量的參數(shù)增加到 直流電壓、交流電壓、電流、阻抗等 多種電量單位。目前 數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)和 研 發(fā) ,已經(jīng)有多種類型和款式 ， 類 如由數(shù)字電路和芯片構(gòu)成的、基于單片機(jī)控制的、基于 FPGA 控制的、基于 CPLD 控制的等等。在 電量的測(cè)量中，電壓、電流和頻率是最基本的三個(gè)被測(cè)量。 并且 ，數(shù)字電壓表在 生產(chǎn) 工藝、外觀設(shè)計(jì)、安全 及 可靠性等方面也在不斷改進(jìn) 和 完善。經(jīng)過理論研究、原理設(shè)計(jì)和整機(jī)調(diào)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本設(shè)計(jì)達(dá)到了可自動(dòng)選檔 ,測(cè)量精準(zhǔn)等初步要求 。 本文 研究基于單片機(jī)的自動(dòng)選檔數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì) ， 本設(shè)計(jì)的 數(shù)字式電壓表，具有可自動(dòng)選檔，實(shí)用性高，測(cè)量精準(zhǔn)等特點(diǎn)。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外，論文中創(chuàng)新處不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京化工大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而已經(jīng)使用過的材料。與我一同完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的同學(xué)對(duì)本課題所做的任何貢獻(xiàn)均已在文中做了明確的說明并表示了謝意。通過對(duì)現(xiàn)有的各種方案分析，采用 以單片機(jī)為中央處理器，接收到電信號(hào)后，利用芯片及設(shè)計(jì)電路完成 A/D 轉(zhuǎn)換功能，通過對(duì)電信號(hào)的轉(zhuǎn)換由 LCD 顯示結(jié)果，完成測(cè)量過程。 關(guān)鍵詞 ： 數(shù)字電壓表 單片機(jī) LCD A/D 轉(zhuǎn)換 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 III The design of a Digital Voltmeter of function of Automatic selected stalls Abstract Digital Voltmeter since its created that has been widely used in a variety of palce,such as industrial, teaching and social production where is that voltage and current values measured. This article is about the design of a Digital Voltmeter of function of Automatic selected stalls,the microcontrollerbased Digital Voltmeter of the function that is Automatic selected stalls,high availablity and precise measurement. Analysis on the various programs,put the Microcontroller as the central processor received electrical signal , A/D conversion function achieved by using the chip and circuit design, when the transformed electrical signal displayed by the LCD ,the measurement process is this paper, a detailed description of the design of the system hardware circuit design and structure, as well as the design of software ,all of about that is given. The digital voltage meter designed in this paper, have less ponents in the hardware part, lower cost and easier testing。 因此，對(duì)數(shù)字電壓表的研究具有 十分重要的 意義。其中，電壓值 的測(cè)量 是 最為經(jīng)常 被需 要的 。 基于 單片機(jī)（ Microcontoller） 控制的數(shù)字電壓表 ，以單片機(jī)和 A/D 轉(zhuǎn)換器為主要元件 ， 構(gòu)成了 數(shù)字電壓表的 主 要 硬件電路。由于 測(cè)量自動(dòng)化程度不斷提高，數(shù)字電壓表 還 可以和 PC機(jī)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)量 和對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸處理等功能。還有英國(guó)的 7055 數(shù)字電壓表采用脈沖調(diào)寬技術(shù) 。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，新器件的不斷出現(xiàn)。 (2)廣泛采用新工藝 。 為徹底解決數(shù)字儀表不便于觀察連續(xù)變化量的技術(shù)難題；“數(shù)字 /模擬條圖”雙顯示儀表已成為國(guó)際流 行款式，它兼有數(shù)字儀表準(zhǔn)確度高、模擬式儀表便于觀察被測(cè)量的變化過程及變化趨勢(shì)這兩大優(yōu)點(diǎn)。 (5)操作簡(jiǎn)單化 。為克服這種缺憾， 20 世紀(jì) 90年代初，一種“數(shù)字 /光柱”的雙重顯示儀表已經(jīng)出現(xiàn)，并成功地應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中 。而應(yīng)用 單片機(jī)技術(shù) 為核心 設(shè)計(jì) 的數(shù)字 式 電壓表，其 各方面性能優(yōu)異，正是現(xiàn)在社會(huì)生產(chǎn)生活中所需要的 。 3. 輸出數(shù)據(jù)用 LCD 液晶顯示 。 因?yàn)?單片微理器 的優(yōu)異性，其 集成度高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用靈活，處理功能強(qiáng)，運(yùn)算速度快 ，這 一系列優(yōu)點(diǎn)，使單片 機(jī) 為 數(shù)字電壓表設(shè)計(jì) 基礎(chǔ)的 控制 系統(tǒng)容易 實(shí)現(xiàn) 體積小，性能好，設(shè)計(jì)靈活性高， 價(jià)格便宜，易于產(chǎn)品化 等多方面指標(biāo) 。 其中的 STC89 系列 8 位 Flash 單片機(jī)，與 8051 系列單片機(jī)相兼容，特別是 STC 公司推出的 89C52 低功耗 高性能的 8 位 COMS 單片機(jī)。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 A/D轉(zhuǎn)換 電路 的 論證 現(xiàn)在 市場(chǎng)上的 A/D 轉(zhuǎn)換芯片種類繁多。其優(yōu)點(diǎn)是用簡(jiǎn)單電路就能獲得高分辨率，但缺點(diǎn)是由于轉(zhuǎn)換精度依賴于積分時(shí)間，因此轉(zhuǎn)換速率極低。 并行比較型 AD 采用多個(gè)比較器，僅作一次比較而實(shí)行轉(zhuǎn)換，又稱 flash(快速 )型。 這類 AD速度比逐次比較型高，電路規(guī)模比并行型小。 LCD顯示電路 的 論證 在現(xiàn)代數(shù)字產(chǎn)品的 研究與生產(chǎn)中， 字符型液晶顯示模塊 被 廣泛應(yīng)用于智能儀表、通訊、辦公自動(dòng)化及軍工等領(lǐng)域。因此，在本設(shè)計(jì)中顯示電路采用 LCD1601液晶顯示屏。具有 64個(gè)字節(jié)的自定義字符 RAM ，可自定義 8個(gè) 5 8 點(diǎn)陣字符或4個(gè) 5 11 點(diǎn)陣字符。單 +5V 電源供電，低功耗、長(zhǎng)壽命、高可靠性。 其中，被測(cè)電壓由交直流輸入電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定模電信號(hào)，穩(wěn)壓電源電路為單片機(jī)， AD 轉(zhuǎn)換器， LCD 等元器件 提供 +5V工作電源電壓。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 第 2 章 系 統(tǒng) 的 硬件結(jié)構(gòu) 第 硬件系統(tǒng) 的 設(shè)計(jì)原則 一個(gè) 以 單片機(jī) 為處理器的 系統(tǒng) 中 硬件電路 的 設(shè)計(jì)包含有兩部分 ：一是系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī)內(nèi)部的功能單元，如 ROM、 RAM、 I /O 口、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等容量不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時(shí)，必須在片外進(jìn)行 系統(tǒng) 擴(kuò)展，選擇合適的芯片 并 設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路。系統(tǒng)的擴(kuò)展和配置設(shè)計(jì)遵循下列 原則： 1．盡 量 選擇典型電路， 采用 符合單片機(jī)的常規(guī)用法。 3．硬件結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合軟件 設(shè)計(jì) 方案 結(jié)合 考慮。 4．系統(tǒng)中的相關(guān)的 原 器件要盡可能做到性能 的相互 匹配。 6．該系統(tǒng) 設(shè)計(jì)的 有 元器件必須滿足 5 伏的工作電壓 ，并且通過硬件的設(shè)計(jì)滿足所有元器件的電源電壓的需求 。 1000 次擦寫周期。 5． 32個(gè)可編程 I/O 口線 。 9. 全雙工 UART 串行 通道 。 STC89C52 是一種低功耗 、 高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器 。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié)Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6向量 2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口 ， 片內(nèi)晶振及 時(shí)鐘電路。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 STC89C52 引腳圖 STC89C52 引腳圖如圖 ， 引腳說明如下： P0 口： P0 口是一 個(gè) 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。在這種模式下， P0不具有內(nèi)部上拉電阻。對(duì) P1端口寫 “1” 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。 引腳號(hào)第二功能： T2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2的捕捉 /重載觸發(fā)信 號(hào)和方向控制） 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 MOSI（ 在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） P2 口： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸 出 緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL邏輯電平。在這種應(yīng)用中， P2口使 用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。 對(duì) P3 端口寫 “1” 時(shí) ， 內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。 端口引腳 第二功能： RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INTO(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0) T1(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ) 此外， P3 口還接收一些用于 FLASH 閃存 編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE激活。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 CPU 就是以兩相時(shí)鐘 P1 和 P2 為基本節(jié)拍協(xié)調(diào)單片機(jī)各部分有效 的進(jìn)行工作 。加電復(fù)位是指通過專用的復(fù)位電路產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。 在本設(shè)計(jì)中采用按鍵電平復(fù)位電路，如圖 復(fù)位電路 圖 復(fù)位電路 原理 圖 P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 3 2 /I N T 012P 3 3