【正文】 ...................................................... 2 交流信號(hào)和直流信號(hào)的采樣 ................................................................................ 2 2. 量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) .................................................................................. 4 3. 模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的設(shè)計(jì) .......................................................................................... 5 4. 控制電路的設(shè)計(jì) .................................................................................................. 7 總體概況 ............................................................................................................. 7 一 .主要功能 .............................................................................................................. 7 二 .內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 ....................................................................................................... 8 三 .外 部引腳說明 ....................................................................................................... 9 單片機(jī)在系統(tǒng)中的應(yīng)用 ......................................................................................11 5. 顯示部分的設(shè)計(jì) ................................................................................................ 12 鍵盤顯示 8279芯片 ............................................................................................ 12 8279 的組成和基本工作原理 .............................................................................. 13 8279 引腳及功能 ................................................................................................ 15 8279 的工作方式及命令字格式 ........................................................................... 17 第二篇 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ............................................................................. 23 1. MCS51單片機(jī)匯編語(yǔ)言 ................................................................................... 23 2. 主程序的設(shè)計(jì) .................................................................................................... 23 3. 子程序的設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 25 采樣程序的設(shè)計(jì) ................................................................................................. 25 量程處理程序的設(shè)計(jì) ......................................................................................... 26 采樣 及其處理程序 ........................................................................................... 26 計(jì)算部分的設(shè)計(jì) .............................................................................................. 28 顯示部分的軟件設(shè)計(jì) ....................................................................................... 29 超量程處理 ....................................................................................................... 29 4. 系統(tǒng)程序清單 .................................................................................................... 29 設(shè)計(jì)總結(jié) .................................................................................................................. 41 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 41 緒論 在電氣測(cè)量中，電壓是一個(gè)很重要的參數(shù)。 本文將介紹一種以單片機(jī)為核心的電壓測(cè)量?jī)x表，它能夠測(cè)量電壓量，能夠自動(dòng)進(jìn)行量程選擇，并且測(cè)量結(jié)果能夠通過數(shù)碼管顯示，從而具有一定的智能性。在軟件部分，詳細(xì)闡述了各個(gè)模塊電路的軟件設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)。對(duì)于 V/F轉(zhuǎn)換電路，要使其轉(zhuǎn)換具有良好的線性度和精度必須使其輸入電壓變化范圍較小。本設(shè)計(jì)框圖如圖 11所示： 圖 11 設(shè)計(jì)總框圖 在以后的各節(jié)中，將分別介紹各個(gè)部分的設(shè)計(jì)。對(duì)于信號(hào)變換部分應(yīng)該注意的是所采樣的信號(hào)種類應(yīng)能夠通知控制部分（單片機(jī)），以使控制部分做出相應(yīng)的計(jì)算處理，只有這樣才能保證最終的顯示結(jié)果的正確性。電路輸入交流信號(hào)的正半波時(shí)，同相連接的比較器 U9輸出高電平，模擬開關(guān) X 接通運(yùn)放 U10輸出信號(hào)送后續(xù)的模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換單元；電路輸入交流信號(hào)的負(fù)半波時(shí)，比較器 U9輸出低電平，模擬開關(guān) X接通反相器 U11的輸出信號(hào)送后續(xù)的模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換單元。 2376 5184U9L M 31 132184U 11 AN E 55 3232184U 10 AN E 55 32P 1. 2P 1. 3P 1. 4R 30R 176KR 205KV C CR 1610K V C C GNDV C CR 31X012X113Y02Y11Z05Z13I N H6A11B10C9V E E7X14Y15Z4C D 40 53R 185KR 101KR91KR 195K500R71uFC71KRV C C500R8GND99KR6 9KR5Q0E5VE5 圖 12 交直流轉(zhuǎn)換電路 另外，圖 12電路能同樣有效地用于直流信號(hào)的前置處理。 2. 量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) 在儀表的設(shè)計(jì)過程中，量程轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)是相當(dāng)重要的。這樣，經(jīng)過量程轉(zhuǎn)換后的電壓范圍就應(yīng)該為 0～ 5V。而 1檔， 10檔， 100檔則是應(yīng)用放大電路來完成的，它們則是用來測(cè)量較小的電壓的。本設(shè)計(jì)中 CD4053各個(gè)開關(guān)的導(dǎo)通與單片機(jī)引腳的關(guān)系見表 11所示。分壓比的選擇由單片機(jī)的 。對(duì)于不需要較快檢測(cè)速度的信號(hào)，如果采用 V/F變換器代替原有的 A/D轉(zhuǎn)換器，把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的頻率信號(hào)（ f=kv） ,由單片機(jī) CPU 計(jì)數(shù)器在采樣周期內(nèi)對(duì)頻率脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，采樣時(shí)， CPU 發(fā)出計(jì)數(shù)指令，定時(shí)時(shí)間一到，計(jì)數(shù)停止 ，從讀到的計(jì)數(shù)值乘以一定的系數(shù)，就可以得到相應(yīng)電壓值。這類器件的高精度，高線性度，低溫移及單調(diào)性的組合所提供的性能是其它技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的。 對(duì) V/F轉(zhuǎn)換，滿度頻率 f大，閘門周期短，轉(zhuǎn)換快，分辨率高，但同時(shí)線性度下降。 LM331由 7腳輸入電壓，由 5腳輸入偏置電流， 5 腳最大保持電壓為 7Vs,2腳的參考電壓為 。 使用光電耦合器，一方面可以抑制較大的隨機(jī)干擾信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)，（ 6N137 最大可抑制 3000V 的噪聲干擾），減少進(jìn)入單片機(jī)的干擾信號(hào)修改單片機(jī)內(nèi)部寄存器的數(shù)值或發(fā)生死機(jī)的現(xiàn)象；另一方面可以避免數(shù)字電路，模擬電路的共地，因而能有效的抑制由于數(shù)字電路，模擬電路的共地帶來的地電位脈沖引起的數(shù)據(jù)抖動(dòng)現(xiàn)象。 ⑵ 片內(nèi)帶振蕩器，振蕩頻率 fosc 范圍為 ～ 12MHZ；可有時(shí)鐘輸出。 ⑹ 片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的尋址范圍為 64K 字節(jié)。 ⑽ 2 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。 ⒁ 片內(nèi)采用單總線結(jié)構(gòu)。 三 .外部引腳說明 MCS51系列單片機(jī)芯片有 40個(gè)引腳。 VSS：接 +5V電源地端。 /輸出引腳 ～ ： P0口的 8 個(gè)引腳?？勺鳛闇?zhǔn)雙向 I/O 接口使用。除作為準(zhǔn)雙向 I/O 接口使用外，還具有第二功能，見表22。在向片外程序存儲(chǔ)器讀取指令或常數(shù)期間，每個(gè)機(jī)器周期該信號(hào)兩次有效（低電平），以通過數(shù)據(jù)總線P0口讀回指令或常數(shù)。上電時(shí)，考慮到振蕩器有一定的起振時(shí)間，該引腳上高電平必須持續(xù) 10ms 以上才能保證有效復(fù)位。 EA /VDD： 片外程序存儲(chǔ)器選用端。由 P P0組成 16 位地址總線；由 P0 分時(shí)復(fù)用為 數(shù)據(jù)總線；由 ALE、 PSEN 、 RST、 EA 、與 P3口中的 INT0 、 INT1 、 T0、 T WR 、 RD 共10 個(gè)引腳組成控制總線。它既具有按鍵處理功能，又具有自動(dòng)顯示功能，在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用很廣泛。 8279的組成和基本工作原理 圖 19為 8279內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。 2）控制與定時(shí)寄存器及定時(shí)控制 控制與定時(shí)寄存器用來寄存鍵盤和顯示器的工作方式，以及由 CPU編程的其他操作方式。然后再經(jīng)過數(shù)據(jù)緩沖器 I/O 控制 FIFO/傳感器 RAM的狀態(tài)寄存器 鍵盤去抖動(dòng)與控制 8 8FIFO/傳感器 RAM 控制與定時(shí)寄存器 顯示地址寄存器 16 8 顯示 RAM 顯示寄存器 定時(shí)與控制 掃描計(jì)數(shù)器 回復(fù) OUTA0~3 OUTB0~3 BD SL0~3 RL0~7 時(shí)鐘復(fù)位 D0~D7 RD WR CS A0 IRQ 圖 19 8279 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 CNTL/STB SHIFT 分頻，為鍵盤掃描提供適當(dāng)?shù)闹鹦袙呙桀l率和顯示時(shí)間 。 譯碼方式工作時(shí)，掃描計(jì)數(shù)器的最低二位被譯碼后，從 SL0～ SL3輸出一位低電平，可接 4位 LED或 4 8鍵盤。當(dāng)某一鍵閉合時(shí)，去抖電路被置位，延時(shí) 10ms后，再檢驗(yàn)該鍵是否繼續(xù)閉合，并將該鍵的地址和附加的移位、控制狀態(tài)一起形成鍵盤數(shù)據(jù)，送入 8279內(nèi)部 FIFO RAM（先入先出存儲(chǔ)器）。 5） FIFO/傳感器 RAM及其狀態(tài)寄存器 FIFO/傳感器 RAM是一個(gè)雙重功能的 8 8位 RAM。 在傳感器矩陣方式工作時(shí)，這個(gè)存儲(chǔ)器又是傳感器存儲(chǔ)器，它存放著傳感器矩陣中的每一個(gè)傳感器狀態(tài)。顯示寄存器 分為 A、 B兩組， OUTA3～ 0和 OUTB3～ 0可以單獨(dú)送數(shù)，也可以組成一個(gè) 8位的字。 下面介紹各引腳功能。 3）控制