【正文】 控制模塊 單片機控制模塊功能分析 單片機是本設(shè)計的核心處理器，它控制 ADC0809 進行 AD 轉(zhuǎn)換，接收轉(zhuǎn)換結(jié)果，并進行運算處理，最后將處理后的數(shù)據(jù)送給顯示模塊并控制數(shù)碼管顯示測量值。 AT89S52 各端口學(xué)習(xí)： VCC： +5V 電源。對 P0 端口寫“ 1”時，引腳用作高阻抗輸入。程序校驗時，需要外接上拉電阻。此外， 和 分別作定時器 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和時器 /計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ），具體如下所示。 ： MOSI（在系統(tǒng)編程用）。對 P2 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。在使用 8 位地址（如 MOVXRI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 ： INT0 外部中斷 0 。 ： RD 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 。特殊寄 存器 AUXR 地址 8EH 上的 DISRTO 位可以使此功能無效。在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。否則， ALE 將被微弱拉高。 EA/VPP：訪問外部程序存儲器控制信號。 XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。讀這些地址，一般將得到一個隨機數(shù)據(jù)；寫入的數(shù)據(jù)將會無效。 中斷寄存器：各 中斷允許位在 IE 寄存器中，六個中斷源的兩個優(yōu)先級也可在 IE 中設(shè)置。 各符號位功能： TF2：定時器 2 溢出標志位。 EXEN2 1 時， T2EX 上的負跳變而出現(xiàn)捕捉或重載時， EXF2 會被硬件置位。 RCLK：串行口接收數(shù)據(jù)時鐘標志位。 EXEN2：定時 器 2 外部允許標志位。 TR2 1，定時器 2 開始工作。當 RCKL 1 或 TCKL＝ 1 時，此標志位無效，定時器 2 溢出時， 強制做自動重載操作。 圖 晶振電路圖 根據(jù)以上分析，單片機模塊總電路設(shè)計如圖 所示： 圖 單片機控制電路圖 顯示模塊 顯示模塊功能分析 該模塊用于顯示被測量的電壓、電流值，采用兩個四位一體數(shù)碼管進行顯示。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM 接到 +5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點亮。當某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的 I/O 端口進行驅(qū)動，或者使用如 BCD 碼二 十進制譯碼器譯碼進行驅(qū)動。 顯示模塊電路設(shè)計 數(shù)碼管位選端驅(qū)動電路設(shè)計 根據(jù)以上分析，本模塊采用動態(tài)顯示方式。 焊接注意事項 （ 1）由于本設(shè)計元器件較多，電路比較 繁雜，在焊接前應(yīng)根據(jù)電路原理圖適當調(diào)整實際元件擺放的空間位置，對元器件進行整體排版，這樣可以使走線更合理更清晰，減少出錯概率，也能為硬件調(diào)試提供方便。 芯片的焊接 焊接的時候，通常先確定芯片的空間位置，先將芯片焊在電路板上。測試方法如下：利用萬用表測量β（ HFE）值的檔位，判斷發(fā)射極 e和集電極 c。首先數(shù)碼管有共陰極和共陽極之分，區(qū)別他們的方法是若公共端接地，其他端接電源，若各段測試能亮，說明是共陰極的，反之共陽極；若公共端接電源，其他端分別接地，測得各端亮，則說明是共陽極的，反之為共陰極的。 圖 數(shù)碼管焊接圖 5 軟件設(shè)計 A/D 轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計 A/D 轉(zhuǎn)換程序流程圖 根據(jù) ADC0809 的工作原理，設(shè)計 A/D 轉(zhuǎn)換程序流程圖如圖 所示： N Y 圖 A/D 轉(zhuǎn)換流程圖 A/D 轉(zhuǎn)換 C 語言程序如下： uchar ADC_0809 uchar ad_data。 _nop_ 。 _nop_ 。 _nop_ 。 _nop_ 。 delayus 5 。 for k 0。//關(guān)顯示 P1 data_xian[k]。 // AD 初始化 timer0_int 。 break。 //采樣電流 tackle 。改進方法是增大二級放大器同相輸入端的平波電容以及在輸出采樣電位器兩端并聯(lián)一個穩(wěn)壓電容，改進后的電路仿真情況如圖 所示： 圖 改進后信號處理模塊輸出仿真 由圖 可以看出電路經(jīng)改進后，其輸出信號直流特性良好，提高了本設(shè)計的測量精度。本設(shè)計中用萬用表測得的 XTAL1引腳的電壓為 ， XTAL2 的引腳為 ,說明晶振起振了。文章從兩個方面進行闡述，即硬件設(shè)計與制作，軟件設(shè)計與制作。第 5 章為本設(shè)計軟件設(shè)計部分，包括模 /數(shù)轉(zhuǎn)換部分軟件設(shè)計、數(shù)碼管顯示模塊軟件設(shè)計以及主程序設(shè)計等。 本設(shè)計實現(xiàn)了基本的功能要求，創(chuàng)新之處在于能夠同時顯示電壓和電流值，而不需要進行檔位轉(zhuǎn)換顯示，另外還能根據(jù)需要改變量程，最大可測量的電壓可以達到 1000V，最大可測量電流可以達到 10A，這是因為對電壓或電流的采樣電阻使用了電位器的原因。比如從安全性考慮可以做一個高壓報警與保護電路，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性；時間充裕的前提下，還可以做 PCB 板，使制成的電路可靠性更高、更專業(yè)、更美觀；還能進一步擴展功能，使其具有通信能力，能夠?qū)y量值上傳給上位監(jiān)控計算機，這在自動化生產(chǎn)車間中具有重要的意義。 ***師兄閱歷豐富，見識廣博，樂于助人，耐心細致地解答我在設(shè)計過程中遇到的每一個問題，為我的設(shè)計任務(wù)付出了大量汗水。 sbit ADC_EOC P3^3。 // AD 數(shù)據(jù)口位定義 sbit D2 P0^2。 sbit D6 P0^6。 // 采集電壓 or 電流選擇信號 uchar ad_dat[2] 0,0 。 //電流顯示左→右 1 2 3 4 /* 函數(shù)名： delayus i 功 能：延時 t 12*i+14 us 參 數(shù)： i 返回值：無 備 注 : 晶振 12MHz void delayus uint i1 for i1。 ADC_OE 0。 _nop_ 。 _nop_ 。 _nop_ 。 //ALE 1 時地址進入鎖存器 選擇模擬輸入通道 _nop_ 。 //ALE 0 時地址被鎖存住 _nop_ 。 //上升沿復(fù)位 _nop_ 。 //下降沿開始 _nop_ 。 //等待轉(zhuǎn)換結(jié)束，此引腳輸出低電平為正在轉(zhuǎn)換 ADC_OE 1。 return ad_data。 data_xian[2] ad_dat[0]ad_dat[0]%100 /100。///////////////倍數(shù)轉(zhuǎn)換 data_xian[4] ad_dat[0]%10。 break。k++ P1 0。 delayus 1000 。 EA 1。 // AD 初始化 timer0_int 。 break。 //采樣電流 tackle 。 t++。 IV V 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的單相電壓電流表設(shè)計 38 37 顯示模塊 電壓電流采樣 單片機 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換 信號處理 順序脈沖發(fā)生器 逐次逼近寄存器 ADC 電壓比較器 輸入電壓 輸入數(shù)字量 電壓互感器采樣 一級放大處理 二級放大處理 整流 一級放大處 理 電流互感器采樣 二級放大處理 整流 返回主程序 轉(zhuǎn)換結(jié)束？ 取轉(zhuǎn)換結(jié)果 初始化 地址鎖 存 啟動轉(zhuǎn)換 送位碼 返回主程序 循環(huán)次數(shù) i 8? 關(guān)顯示 送段碼 開始 延時 A/D 轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)處理 顯示子程序 初始化 通道選擇 i ？ 電壓采樣 電流采樣 。 else i 1。 void timer0 interrupt 1 using 1 TH0 6553650000 /256。 ad_dat[1] ADC_0809 。 while 1 switch i //大約每隔 100ms 采樣一次 case 0: addr 1。 //k t0 TR0 1。 TH0 6553650000 /256。//關(guān)顯示 P1 data_xian[k]。 for k 0。 data_xian[6] ad_dat[0]ad_dat[0]%100 /100。 break。 data_xian[0] ad_dat[0]%10。 delayus 5 。 _nop_ 。 _nop_ 。 _nop_ 。 _nop_ 。 /* dac0809 模數(shù)轉(zhuǎn)換 uchar ADC_0809 uchar ad_data。 ADC_ALE 0。 ADC_ALE 1。 ADC_ALE 0。i1 。 //存儲要顯示的電壓 or，電流值，從左到右依次存儲電壓的低位→高位，電流的低位→高位 uchar code shu[] 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8, // 數(shù)碼管 字模 // 0 1 2 3 4 5 6 7 0x80,0x90 。 uint t。 sbit D4 P0^4。 //AD 模擬通道選擇， addr 1 選擇電壓， 0 選擇電流 sbit D0 P0^0。 // AD 控制引腳位定義 sbit ADC_ALE P3^4。 ***老師淵博的學(xué)識、過硬的專業(yè)技能、嚴謹?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)、忘我的工作熱情、認真負責的工作態(tài)度讓我十分崇敬，也激發(fā)了我的學(xué)習(xí)熱情，使我受益匪淺。例如在信號處理模塊電路的調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)輸出電壓不隨采樣電阻的改變而改變，即出現(xiàn)了輸 出電壓死區(qū)，這會導(dǎo)致測量錯誤，經(jīng)過幾天的認真檢查，才發(fā)現(xiàn)是一級運放的反饋電阻的阻值太大，使運放的輸出提前飽和的原因，然而這在 protues 仿真軟件上仿真時卻不會出現(xiàn)這種問題；在進行軟件設(shè)計時，對于 A/D 轉(zhuǎn)換模塊的編程，也遇到了很大的困難，由于是對兩路信號進行轉(zhuǎn)換，對轉(zhuǎn)換出來的結(jié)果送給數(shù)碼管顯示前需要做一個倍乘處理，以顯示未被衰減的被測電壓電流值，但兩路信號的倍乘系數(shù)是不一樣的，所以不能統(tǒng)一處理，這是一個算法問題，花了很長的時間也沒解決，最后請教了指導(dǎo)老師才得以解決。軟件在設(shè)計過程中采用模塊化設(shè)計，為調(diào)試提供了很大的方便。第 3 章為硬件電路的設(shè)計和元器件的選型，從功能如何實現(xiàn)的角度介紹如何設(shè)計電路，由于篇幅的原因而淡化了具體元器件參數(shù)的選擇方法，只是將元件值標注在具體的電路當中。本設(shè)計采用上電復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式，可以保證單片機可靠復(fù)位。 （ 2）晶振：晶振要能起振，單片機才能工作。 6 系統(tǒng)調(diào)試 采樣模塊、信號處理模塊調(diào)試 該模塊正確工作，正確輸出，是本設(shè)計成功的基礎(chǔ)，在設(shè)計和制作過程中，本設(shè)計采用 Protues 軟件仿真作為硬件電路制作和元器件參數(shù)選擇的理論指導(dǎo)。 ad_dat[1] ADC_0809 。 while 1 switch i //大約每隔 100ms 采樣一次 case 0: addr 1。//送位碼 delayus 1000 。k++ //設(shè)定循環(huán)次數(shù) P1 1。 return ad_data。 //等待轉(zhuǎn)換結(jié)束，此引腳輸出低電平為正在轉(zhuǎn)換 ADC_OE 1。 //下降沿開始 _nop_ 。 //上升沿復(fù)位 _nop_ 。 //ALE 0 時地址被鎖存住 _nop_ 。 //ALE 1 時地址進入鎖存器 選擇模擬輸入通道 _nop_ 。按上面的方法找到了數(shù)碼管的共陽極端，即位選端，接下來用萬用表進行測試，檔