【正文】 ，性?xún)r(jià)比更高。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。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。到第三個(gè)脈沖的下降之后 DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后 DO/DI 端則開(kāi)始利用數(shù)據(jù)輸出 DO進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。 通道地址 通道 工作方式說(shuō)明 SGL/DIF ODD/SIGN 0 1 0 0 + 差分方式 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9 0 1 + 1 0 + 單端輸入方式 1 1 + 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。 ADC0832 與單片機(jī)的接口電路 CH0、 CH1，是 ADC0832 的兩個(gè)通道，在 ADC0832 的工作時(shí)，被測(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(guò) 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。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。在實(shí)際電路中，有些過(guò)程是合并進(jìn)行的，如采樣和保持，量化和編碼在轉(zhuǎn)換過(guò)程中是同時(shí)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 實(shí)現(xiàn)的。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)。 D0～ D7與單片機(jī)的 P0端口相接 。 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 7 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)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過(guò)高時(shí) 則 會(huì)產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時(shí) 則 可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度）。而 1602 液晶也足夠滿(mǎn)足本設(shè)計(jì)的需要。 顯示模塊電路設(shè)計(jì) 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)的要求。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。 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)?雙運(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(wú)關(guān)。 硬件電路的設(shè)計(jì) 輸入電路模塊設(shè)計(jì) 電壓測(cè)量原理如圖所示，電壓輸入到 LM358 的正相端。而 C 語(yǔ)言雖然執(zhí)行效率沒(méi)有匯編語(yǔ)言高，但語(yǔ)言簡(jiǎn)潔，使用方便，靈活，運(yùn)算豐富，表達(dá)化類(lèi)型多樣化，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型 豐富，具有結(jié)構(gòu)化的控制語(yǔ)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)。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(yǔ)言和 C 語(yǔ)言。 總體設(shè)計(jì)的內(nèi)容：被測(cè)電壓經(jīng)過(guò)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(guò) ADC0832 芯片 A/D 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過(guò) 89S51 單片機(jī)的處理、保存，由 1602LCD 液晶模塊顯示出來(lái)。 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 3 設(shè)計(jì)內(nèi)容 單片機(jī)電壓測(cè)量系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 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(guò)程及各部分電路的組成及其原理。 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。 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 ADC0832 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)。 關(guān)鍵詞 ： 89S51 單片機(jī)； 1602LCD 液晶； ADC0832 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 1 設(shè)計(jì)目的 電壓是屬于電子測(cè)量中的一個(gè)重要組成部分。 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。 1 設(shè)計(jì)目的 ...................................................................................................... 1 2 設(shè)計(jì)要求 ...................................................................................................... 2 3 設(shè)計(jì)內(nèi)容 ...................................................................................................... 3 單片機(jī)電壓測(cè)量系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) .................................................. 3 硬件選擇 .................................................................................. 4 軟件選擇 .................................................................................. 4 硬件電路的設(shè)計(jì) ................................................................................ 4 輸入電路模塊設(shè)計(jì) ................................................................. 4 LM7805穩(wěn)壓電源電路介紹 .................................................... 5 顯示模塊電路設(shè)計(jì) ................................................................. 6 A/D轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì) ........................................................................... 7 單片機(jī)模塊的簡(jiǎn)介 .................................................................... 9 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) ................................................................................ 12 主程序的設(shè)計(jì) ........................................................................... 13 各子程序的設(shè)計(jì) .................................................................... 14 總結(jié)與致謝 .................................................................................................... 17 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................ 18 附錄一 系統(tǒng)整體電路圖 ........................................................................... 19 附錄二 A/D 轉(zhuǎn)換電路的程序 ................................................................... 20 附錄三 1602LCD 顯示模塊的程序 ......................................................... 22 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) II 摘 要 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(lái)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。該電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，方便。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。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。 （ 1）測(cè)量精度 ?？驁D如下： 本設(shè)計(jì)主要分為兩部分：硬件電路及軟件程序。 該電壓表可達(dá)到如下程度： (1) 電 壓表量程范圍 0V～ 5V； (2) 能用液晶顯示電壓值； (3) 測(cè)量精度可達(dá)到 。匯編語(yǔ)言的特點(diǎn)是占用內(nèi)存單元少，執(zhí)行效率高。 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。最高輸入電壓可到5V ，使輸入電壓處于 AD 量程范圍。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。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。而點(diǎn)陣顯示器件驅(qū)動(dòng)顯示軟件程序編寫(xiě)麻煩，占用的引腳相對(duì)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。 通過(guò) RW的高電平時(shí)讀取輸入電壓的數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過(guò) RW 的低電平進(jìn)行寫(xiě)操作，在 LCD 上顯示出來(lái)。 A/D 轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì) A/D 電路的介紹和選擇 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。 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。 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)模 — 數(shù)轉(zhuǎn)換，可以用在單端輸入方式和差分方式下工作。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)。 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(kāi)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(lái)選擇需要通道的信號(hào)，傳入單片機(jī)處理和保存。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。從第 4個(gè)脈沖下降沿開(kāi)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)。最后將 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。 單片機(jī)模塊的簡(jiǎn)介 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(xiàn)系統(tǒng)等。 我們?cè)诒敬?設(shè)計(jì)中選擇了 89S51 芯片，正因?yàn)榫哂?功能強(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課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 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)。 單片機(jī)小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)包括晶振電路，電源。再經(jīng)過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)的軟件程序編寫(xiě)，適合 1602LCD 的輸入，則通過(guò)P1端口輸出，在 1602LCD 上顯示出來(lái)被測(cè)的電壓。 （ 4） 4個(gè) 8位并行 I/O 端口 P0P3,每個(gè)端口既可以用作輸入，也可以用作輸出。 （ 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。 （ 2） XTAL2（ 18腳）：振蕩器反相放大器的輸出端。當(dāng) P0 口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向口鎖存器寫(xiě)入全 1，此時(shí) P0 口的全部引腳浮空，可作為高阻課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 抗輸入。當(dāng) CPU 不對(duì) P3 口進(jìn)行 SFR 尋址訪問(wèn)時(shí)，即用作第二功能輸出/輸入線(xiàn)時(shí)，由內(nèi)部硬件使鎖存器 Q置 1。在閑置模式下， CPU 停止工作。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(yǔ)言和 C語(yǔ)言。而 C語(yǔ)言雖然執(zhí)行效率沒(méi)有匯編語(yǔ)言高，但語(yǔ)言簡(jiǎn)潔，使用方便，靈活，運(yùn)算豐富，表達(dá)化類(lèi)型多樣化，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型豐富，具有結(jié)構(gòu)化的控制語(yǔ)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)。 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 主程序的設(shè)計(jì) 初始化中，主要針對(duì) 89S5 ADC0832 的管腳和 1602LCD 液晶的位選進(jìn)行初始化的設(shè)置。 主程序： void main() { uchar val。 //顯示電壓 WriteChar(0,0,39。O39。)。 WriteChar(4,0,(Vot%10000)/1000+0x30)。 WriteChar(6,0,(Vot%1000)/100+0x30)。V39。)。 WriteChar(3,1,39。 WriteChar(5,1,(val%1000)/100+0x30)。 } } 各子程序的設(shè)計(jì) A/D 程序的流程圖 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 15 為了高速有效的實(shí)現(xiàn)通信，我們采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)接口程序。通道功能寄存器和轉(zhuǎn)換值共用寄存器 B。 顯示程序的流程圖 LCD 進(jìn)行初始化，從通電開(kāi)始延時(shí)，先經(jīng)過(guò)判忙后再進(jìn)行功能設(shè)置，過(guò)一