【正文】 梁。顯示出強(qiáng)大的生命力 。而現(xiàn) 在，數(shù)字電壓表的發(fā)展已經(jīng)是非常的成熟，就原理來講，它從原來的一、 二種已發(fā)展到多種，在功能上講 ，則測 單一參數(shù)發(fā)展到能測多種參數(shù)；從制作元件來看，發(fā)展到了集成電路，準(zhǔn)確度已經(jīng)有了很大的提高，精度高達(dá) 1NV； 讀數(shù)每秒幾萬次，而相對以前，它的價(jià)格也有了降低了很多 [1]。 2． 按顯示位數(shù)來分：有 4位， 5 位， 6位， 7位， 8 位等。 在電量的測量中，電壓、電流和頻率是最基本的三個(gè)被測量。 第 頁 3 2 設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表有多種的設(shè)計(jì)方法，方案是多種多樣的，由于大規(guī)模集成電路數(shù)字芯片的高速發(fā)展，各種數(shù)字芯片品種多樣，導(dǎo)致對模擬數(shù)據(jù)的采集部分的不一致性，進(jìn)而又使對數(shù)據(jù)的處理及顯示的方式的多樣性。其中， A/D 轉(zhuǎn)換器是它的核心器件，它將輸入的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。但設(shè)計(jì)不靈活，都是采用純硬件電路。 此方案的原理是 模數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換芯片的基準(zhǔn)電壓端，被測量電壓輸入端分別輸入基準(zhǔn)電壓和被測電壓。 第 頁 5 3 元件的選取 單片機(jī)簡介 及本設(shè)計(jì)單片機(jī)的選擇 常用單片機(jī)的 特點(diǎn)比較及本設(shè)計(jì)單片機(jī)的選擇 綜合上一章提到 的兩種設(shè)計(jì)方案的各方面優(yōu)點(diǎn)及其在現(xiàn)在的所設(shè)計(jì)電壓表的實(shí)用性，我 選擇第二種電壓表設(shè)計(jì)方案，即 由單片機(jī)系統(tǒng)及數(shù)字芯片構(gòu)建的方法來我們本次設(shè)計(jì)。 而目前常用的單片機(jī)的 8位有 51 系列單片機(jī)， AVR單片機(jī)， PIC 單片機(jī)。有專門的 I/O 方向寄存器。 本設(shè)計(jì)使用的單片機(jī)的簡介 本設(shè)計(jì)中 選用是 51 系列的 AT89C52，它是低電壓、低功耗、高性能的 CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含 8KB 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器和 256B 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)第 頁 6 存儲器， 32個(gè) I/O 口線， 3 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路，并與MCS51 系列單片機(jī)兼容。小電流下可以驅(qū)動每光，發(fā)光響應(yīng)時(shí)間極短，體積 小，重量輕，抗沖擊性能好，壽命長。 LED 點(diǎn)陣顯示器件是由好多個(gè)發(fā)光二極管組成的。1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器已經(jīng)存儲了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字 這些 字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼 。使用時(shí)也直接編寫軟件程序按一定的時(shí)序驅(qū)動即可。也不是理解的顯示器件。 1602 液晶的參數(shù)資料 我們選擇了 1602 液晶作 為本設(shè)計(jì)的顯示模塊的顯示器件。輸出： D0D7 為數(shù)據(jù)。 N=0當(dāng)讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針減一，且光標(biāo)減一。所以， A/D 芯片的選擇是設(shè)計(jì)過程中一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。多路開關(guān)可選通 8 個(gè)模擬通道，允許 8 路模擬量分時(shí)輸入，共用 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 TLC2543C 是 12 位開關(guān)電容 逐 次逼近 A/D 轉(zhuǎn)換，每個(gè)器件有三個(gè)控制輸入端，片選，輸入 /輸出時(shí)鐘以及 地址輸入端。在本設(shè)計(jì)中，我 的目標(biāo)是設(shè)計(jì)高精度的電壓表，因此在此，我們選擇精度為 12 位的 TLC2543 芯片。 15 ~CS I 片選端。 1． AIN0AIN10這 11個(gè)模擬信號輸入由內(nèi)部多路 選器選擇。串行數(shù)據(jù)以 MSB 為前導(dǎo)并在 I/O clk 的前 4個(gè)上升沿被移入。 5． EOC 在最后的 I/O clk 下降 沿之后，從高電平變?yōu)榈碗娖讲⒈３值椭钡睫D(zhuǎn)換完成及數(shù)據(jù)準(zhǔn)備傳輸。第三，它將前一次轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)的其余 11 位 移出 data out 端。 9． REF端通常接地。 最高 精度為。 2．設(shè)計(jì)方案： 根據(jù)上述，我 選擇單片機(jī)與 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)。其 原理 圖如下： 圖 3 單片機(jī)最小 系統(tǒng) 原理圖 此模塊中，單片機(jī)的晶振是 12MHZ， C1 和 C2 的電容是 10UF， C3 可選 110UF。 則 完整 輸入電路如下： 圖 4 輸入電路 通過計(jì)算，可知設(shè)計(jì)衰減器用的電阻 R2， R3和 R4 分別為： 9M， 900K， 100K控制檔位的開關(guān)是 雙開關(guān) 的， 目地是能夠使 單片機(jī) CPU 自動識別檔位 ，即可用相應(yīng)的檔位的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的算法計(jì)算出正確的電壓值 。 第 頁 17 圖 5 模塊連接圖 4. 交流輸入端與 A/D 芯片的連接 交流電壓不能直接輸入 A/ D 芯片，必需通過整流、濾波 才能輸入 A/D 轉(zhuǎn)換器 [13]。 圖 7 液晶連接模塊 6. 鍵盤與單片機(jī)的連接 如下 。 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 匯編語言和 C 語言的特點(diǎn)及選擇 本設(shè)計(jì)是硬件電路和軟件編程 相結(jié)合的設(shè)計(jì)方案，選擇 合適的 編程語言是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。但它依賴于計(jì)算機(jī)硬件，程序可讀性和可移植性比較差。所以在本設(shè)計(jì)中采用 C 語言編寫軟件程序。 編寫驅(qū)動 A/D 轉(zhuǎn)換模塊程序。//1602 液晶寫入 /讀出標(biāo)志 ,0時(shí)寫入數(shù)據(jù) sbit ep=P1^0。 sbit clk=P1^6。 sbit flag_3=P2^3。 uchar code tab2[]=Power:。 for(x=z。y)。 ep=1。 P0=dat。 ep=0。 delay(1)。 delay(1)。//方式一 TH0=(6553650000)/256。//定時(shí)器首先不可工作 } void display(uchar x,uchar y,uint dat)//顯示電壓值的函數(shù) ,x 行 y 列開始顯示 { uint add。 case 1:add=0x80+0x40。 for(i=0。 } write_dat(a[4]+0x30)。.39。 } void display_zifu(uchar x,uchar y,uchar *str)//顯示字符函數(shù) ,x 行 y 列開始顯示 { uint add。break。\039。 uchar i。 for(i=0。 dat=1。 delay(5)。 } uint read_value() { long float dq。//二檔 ,量程為 200V else if(!flag_2) dat_v=(20*dq)/4096*100。 switch(key_state) { case key_state0: if(key==0) key_state=key_state1。 key_state=key_state2。 break。//后五秒取隨機(jī)電壓的標(biāo)志 init_timer0()。 if(dat=100)//當(dāng)電壓值大于 1V 時(shí) ,用 V顯示 ,否則用 mV 顯示 { display_zifu(0,1,tab2)。 display(0,7,dat*1000)。 flag++。 if(flag==4) dat4=dat。 display_zifu(1,13,tab0)。 TR0=0。 } 5 系統(tǒng)的調(diào)試 完成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，制作和軟件編程之后，要使系統(tǒng)能夠按設(shè)計(jì)意圖正常運(yùn)行，必須進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。檢查開關(guān) /按鍵是否正常， 是否連接正確，為了保護(hù)芯片，應(yīng)先對各 IC 座電位進(jìn)行檢查，確認(rèn)無誤后再插入芯片。首先單獨(dú)調(diào)試各子程序是否能夠按照 預(yù)期的功能，接口電路的控制是否正常。在主程序中調(diào)用 display()和 dislay_zifu()函數(shù)，觀察 在 1602 液晶上是否能夠顯示相應(yīng)的字符。觀察是否正確顯示?？梢該軇佑布娐返臋n位開關(guān)，輸入相應(yīng)的電壓，觀察液晶顯示的電壓值是否 一致。 當(dāng)相應(yīng)的各模塊環(huán)節(jié)都正確后，可程序下載到單片機(jī)。 第 頁 31 6 仿真結(jié)果 經(jīng)過以上設(shè)計(jì)， 反復(fù)調(diào)試， 仿真結(jié)果如圖所示： 圖 10 在輸入端輸入直流電壓是可以準(zhǔn)確的測量其電壓值，檔位選擇模塊有三個(gè)檔位 —— 5V、 50V和 500V，可以選擇合適的檔位測量 500V以內(nèi)的電壓。使得本直流電壓表具體精度高，靈敏度強(qiáng)，性能可靠，電路簡單，成本低的特點(diǎn)。使直流電壓表有著較高的第 頁 32 智能水平。選擇適合設(shè)計(jì)目地的 元器件 是一個(gè) 重要的 方 設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。 2）因?yàn)閱纹瑱C(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是硬件和軟件相結(jié)合的設(shè)計(jì)，所以系統(tǒng)和硬件和軟件必須緊密配合，協(xié)調(diào)一致。對于數(shù)字電壓表而言， 功能將會越來越強(qiáng)大 [14]。在李老師的指導(dǎo)和影響下，對數(shù)字電壓表的了解越來越多，對單片機(jī)的設(shè)計(jì)流程越來