【正文】 相比，液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等優(yōu)點(diǎn)，而且不需要外加驅(qū)動(dòng)電路，現(xiàn)在液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的顯示器件了。其中字段顯示與 LED 顯示相似，只要送對應(yīng)的信號到相應(yīng)的管腳就能顯示。例如：當(dāng)輸入的信號為 1V 到 +1V 時(shí)，經(jīng)過此電壓的電壓抬升之后，輸出端電壓值為就變成了 到 。對武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 于負(fù)壓的處理，我們采用了如下圖所示電路。后面輸入運(yùn)放正相端的電壓通過繼電器的切換使之輸入到后向通道的電壓保證在 ADC 模擬通道允許采樣的范圍之內(nèi)。20V，而 AVR 單片機(jī) ADC 模擬通道輸入的電壓在內(nèi)部基準(zhǔn)電壓為 時(shí)，不能超過 。復(fù)位信號是高電平有效，高電平有效的持續(xù)時(shí)間為 2 個(gè)機(jī)器周期以上，單片機(jī)復(fù)位方式可由手動(dòng)復(fù)位方式完成。而上電或開關(guān)復(fù)位要求電 源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。 單片機(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)是由時(shí)鐘電路提供的，在單片機(jī)的 XTAL1 和 XTAL2兩個(gè)管腳接一只晶振及兩只電容就構(gòu)成了單片機(jī)的時(shí)鐘電路，電路中電容器 C2 和C3 對振蕩頻率有微調(diào)作用，通常?。?30177。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 圖 3 單片機(jī)最小系統(tǒng) （ 1）時(shí)鐘電路 單片機(jī)的時(shí)鐘信號通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩和外部振蕩方式。 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 單片機(jī)控制模塊 的作用是為控制各個(gè)單元電路的運(yùn)行并完成數(shù)據(jù)的換算或處理。測量范圍 0 ~ 177。 在此次設(shè)計(jì)中，我們選用的是方案一，方案一所需元件較少，主要是通過單片機(jī)程序進(jìn)行控制，操作簡單。 4066 集 成了 4 個(gè)模擬開關(guān)，每一路開關(guān)都有一個(gè)控制端控制對應(yīng)開關(guān)的通斷。 LCD1602 液晶顯示屏，它內(nèi)帶一定字符的字庫，我們只要把對應(yīng)數(shù)字的 ASCII值，送到它的 8 位數(shù)據(jù)端，即可顯示對應(yīng)的字符，并用點(diǎn)陣型液晶 12864 顯示輸入的電壓信號的波形變化曲線。 顯示器的選擇 顯示接口用來顯示系統(tǒng)的狀態(tài)、命令或采集的電壓數(shù)據(jù)。 65~260us 的轉(zhuǎn)換時(shí)間，在最大精度下可達(dá)每秒 15KSPS 的采樣速率。 但是在外部 AD 與單片機(jī)之武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 間通信過程中會(huì)帶來干攏信號。 AD 轉(zhuǎn)換模塊 方案一：外接一 AD 轉(zhuǎn)換芯片，利用單片機(jī)對其進(jìn)行控制。但本系統(tǒng)是個(gè)多信息處理的復(fù)雜程序控制系統(tǒng)，需要占用大量的硬件資源， 89S51 單片機(jī)中的資源在此就顯得相當(dāng)緊張，將對整個(gè)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生很大的影響。 方案選擇 單片機(jī)選擇 方案一： 選用 51 系列單片機(jī)。 系統(tǒng)工作原理 首先，輸入的電壓信號經(jīng)過衰減電路的衰減后送入到輸入電壓信號遷移電路，使電壓信號轉(zhuǎn)化成 AVR 單片機(jī)內(nèi)部 AD 轉(zhuǎn)換器能夠處理的信號。這種方法測量范圍窄、精度低、轉(zhuǎn)換芯片價(jià)格高、功能單一。主要用軟件編程的方式檢測輸入信號的大小來實(shí)現(xiàn)數(shù)字電壓表的量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能。 本文的研究內(nèi)容 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要研究內(nèi)容是： （ 1）設(shè)計(jì)單片機(jī)的最小系統(tǒng)； （ 2）設(shè)計(jì) A/D 采集電路； （ 3）設(shè)計(jì)液晶顯示和鍵盤輸入電路； （ 4）設(shè)計(jì)系統(tǒng)的程序流程，通過軟件實(shí)現(xiàn)具有圖形界面的數(shù)字電壓表功能，計(jì)算出有效值、峰 峰值等，并顯示出電壓的波形； （ 5）對設(shè)計(jì)的電路和程序進(jìn)行調(diào)試與仿真。而數(shù)字電壓表的發(fā)展已經(jīng)非常成熟，就原理來講，它從原來的一兩種已經(jīng)發(fā)展到多種，在功能上講，它從測單一的參數(shù)發(fā)展到能測多種參數(shù)；從制作原件看，發(fā)展到集成電路，準(zhǔn)確度已經(jīng)有了很大的提高，精度已經(jīng)達(dá)到 1NV，讀數(shù)速度達(dá)到每秒幾萬次，而相對以前價(jià)格已經(jīng)降低了很多。如今，它又成為向智能化儀表發(fā)展的必要橋梁。所以我們要學(xué)習(xí)和掌握如何設(shè)計(jì) DVM 就顯得十分重要。與傳統(tǒng)的模擬式電壓表相比，具有顯示清晰直觀，讀數(shù)準(zhǔn)確，測量范圍廣，擴(kuò)展能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。該液晶顯示數(shù)字電壓表采用 AVR 單片機(jī) ATMEGA128 為控制平臺(tái)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了 A／ D 轉(zhuǎn)換和液晶顯示等硬件功能電路和系統(tǒng)軟件。 關(guān)鍵字： 測量 單片機(jī) AD 轉(zhuǎn)換 數(shù)字電壓表 可視化 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II ABSTRACT Digital Voltmeter abbreviation DVM, it is using Digital measurement technique, the continuous analogue converted into Digital form of discontinuous, discrete and to show appearance. The traditional pointer type voltmeter and low accuracy of single function, and can39。與此同時(shí)，由 DVM擴(kuò)展而成的各種通用及專用數(shù)字儀器儀表，也把電量及非電量測量技術(shù)提高到嶄新水平。 軟件流程圖 圖 2 主程序流程圖 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 三、 設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排： 1 － 2 周 查閱相關(guān)文獻(xiàn)；參加畢業(yè)實(shí)習(xí)； 3 － 4 周 翻譯外語資料 ,學(xué)習(xí)了解相關(guān)知識(shí)，寫開題報(bào)告 5 － 7 周 設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)的整體硬件電路； 8 － 9 周 設(shè)計(jì) A/D 信號采集電路，液晶顯示和鍵盤輸入電路； 10 － 11 周 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的程序流程，編制程序； 12 － 14 周 調(diào)試部分硬件電路和程序，測試完善工作；； 15 周 撰寫論文并根據(jù)指導(dǎo)老師 和答辯小組評閱的意見修改論文； 16 周 參加畢業(yè)答辯 報(bào)告人簽字： 年 月 日 四 、指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 摘要 ................................................................................................................................................. I ABSTRACT...................................................................................................................................II 1 緒論 ............................................................................................................................................ 1 研究的目的及意義 ...................................................................................................... 1 國內(nèi)外數(shù)字電壓表的發(fā)展及現(xiàn)狀 ............................................................................ 1 本文的研究內(nèi)容 ........................................................................................................... 2 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)及工作原理 ........................................................................................... 4 總體方案設(shè)計(jì) ............................................................................................................... 4 系統(tǒng)工作原理 ............................................................................................................... 4 方案選擇 ........................................................................................................................ 5 單片機(jī)選擇 ......................................................................................................... 5 AD 轉(zhuǎn)換模塊 ...................................................................................................... 5 顯示器的選擇 .................................................................................................... 6 量程轉(zhuǎn)換模塊的選擇 ....................................................................................... 6 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .......................................................................................................................... 7 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ............................................................................................. 7 模擬信號調(diào)理電路 ...................................................................................................... 9 衰減電路 ............................................................................................................. 9 輸入電壓信號遷移電路 .................................................................................. 9 LCD1602 顯示模塊設(shè)計(jì) ............................................................................................ 10 LCD1602 的引腳功能 ..................................................................................... 10 LCD1602 顯示模塊電路設(shè)計(jì) ........................................................................ 11 LCD12864 顯示模塊設(shè)計(jì) ......................................................................................... 11 LCD12864 的顯示原理 ................................................................................... 12 LCD12864 顯示模塊電路設(shè)計(jì) ..................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。然后再通過對 AVR單片機(jī) ATMEGA128 進(jìn)行軟件編程，使單片機(jī)按規(guī)定的時(shí)序采集這些數(shù)字信號，通過一定的算法計(jì)算算出被測量