【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 引言 數(shù)字電壓表（ Digital Voltmeter） 簡(jiǎn)稱 DVM，它是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。 目前，由各種單片機(jī)和 A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表，已被廣泛用于電子及電工測(cè)量、工業(yè)自動(dòng)化儀表、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等多智能 化測(cè)量領(lǐng)域，并且顯示出強(qiáng)大的作用和生命力。 本設(shè)計(jì)的硬件是 通過(guò) 51 系列 單片機(jī)控制 ADC0809 A/D轉(zhuǎn)換器 進(jìn)行信號(hào)接收和轉(zhuǎn)換 ，并將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)輸送至單片機(jī)， 通過(guò) 單片機(jī)進(jìn)行處理，并控制數(shù)碼管顯示 ，是關(guān)于單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器、并行 I/O 口、中斷系統(tǒng)等相關(guān)功能，以及 LED 顯示、 A/D 轉(zhuǎn)換器、譯碼器、驅(qū)動(dòng)器、基準(zhǔn)電源等的綜合性研究。缺點(diǎn)是測(cè)量的精度比較低，信號(hào)的轉(zhuǎn)換在芯片內(nèi)部完成，不可控制，靈活性差。 基于設(shè)計(jì)功能方面考 慮，方案二為較佳選擇。雖然 1602 可以顯示數(shù)字和字符的內(nèi)容豐富，但是器件引腳較多，并且價(jià)格比較昂貴。 總體設(shè)計(jì)思想為： AT89C52 單片機(jī)是數(shù)字電壓表系統(tǒng)的 控制 核心。 圖 系統(tǒng)框圖 三、硬件電路的設(shè)計(jì) （一）硬件設(shè)計(jì)原理 設(shè)計(jì)的數(shù)字電壓表主要用于測(cè)量 05V 的直流電壓，通過(guò)單片機(jī)控制 A/D 轉(zhuǎn)換器將連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字信號(hào)，并對(duì)轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算比較，最終通過(guò)數(shù)碼管顯示測(cè)量結(jié)果。 圖 數(shù)字電壓表硬件邏輯框圖 單片機(jī)是制作在一塊集成電路芯片上的計(jì)算機(jī)，它包括中央處理器（ CPU）、用 RAM構(gòu)成的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、用 ROM 構(gòu) 成的程序存儲(chǔ)器、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、各種 I/O 接口、時(shí)鐘電路和中斷系統(tǒng)等，它們通過(guò)地址總線（ AB）、數(shù)據(jù)總線（ DB）和控制總線（ CB）連接起來(lái)，通過(guò) I/O 口線與外部設(shè)備及外圍芯片連接， 以及 單片機(jī)系統(tǒng)中的系統(tǒng)操作軟件和用戶應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電路系統(tǒng)的控制作用。 單片機(jī)引腳結(jié)構(gòu) （ 1） 電源引腳 Vcc（ 40 腳）：接 +5V 電源。 XTAL2（ 18腳）：內(nèi)部 振蕩 電路反向放大電路的 輸 出 端 ，外接晶體的另一端。 P1 口 （ ）： 是最高位， 是最低位，僅用作 I/O口。 通用 I/O 口：用于串行口、中斷源輸入、計(jì)數(shù)器、片外 RAM 選通。 當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平 ， 將使單片機(jī)復(fù)位。在訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器期間，下降沿由于控制 P0 輸出的低 8 位地址；在不訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器期間，可作為對(duì)外輸出的時(shí)鐘脈沖或用于定時(shí)目的。 ④ EA/VPP（ 31 腳） 外部程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端 /編程電壓輸入端。外部時(shí)鐘方式是把外部已有的時(shí)鐘信號(hào)引入到單片機(jī)內(nèi)，如圖 所示。 CPU 在第二個(gè)機(jī)器周期內(nèi)執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位操作，以后每一個(gè)機(jī)器周期重復(fù)一次，直至 RES 端電平變低。 圖 上電復(fù)位 圖 按鍵復(fù)位 單片機(jī)常見(jiàn)的復(fù)位電路主要有上電復(fù)位電路和按鍵復(fù)位電路。 本 設(shè)計(jì)的數(shù)字電壓表采用的是按鍵復(fù)位方式。為了防止這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，必須在 A/D 轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí)將信號(hào)電平保持 住。 (2)量化 、 編碼部分 量化編碼部分是 A/D轉(zhuǎn)換器的核心組成部分。 在實(shí)際應(yīng)用中，串行 A/D 轉(zhuǎn)換芯片具有占用單片機(jī)的引腳資源少，可以簡(jiǎn)化單片機(jī)系統(tǒng)，降低成本的優(yōu)點(diǎn)，所以串行工作方式的 A/D 轉(zhuǎn)換器在單片機(jī)系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。 ADC0809 片內(nèi)集成了 8 路模擬多路開(kāi)關(guān)、地址鎖存與譯碼、 8位 A/D 轉(zhuǎn)換器以及 8位三臺(tái)輸出鎖存器四部分組成。 地址鎖存控制端 ALE,當(dāng)輸入為高電平時(shí)， C、 B、 A 引腳輸入的地址鎖存于 ADC0809內(nèi)部的鎖存器中，經(jīng)內(nèi)部譯碼電路譯碼選中相應(yīng)的模擬通道。 ADC0809 的時(shí)鐘信號(hào)輸入端 CLOCK，它的頻率決定了 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度。 在連接時(shí)， ADC0809 的數(shù)據(jù)線 D0D7 端與 AT89C52 單片機(jī)的 P0口相連接， ADC0809的地址引腳、地址鎖存端 ALE、啟動(dòng)信號(hào) START、數(shù)據(jù)輸出允許控制端 OE 與 AT89C52 的P2 口相連接，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào) EOC 與 AT89C52 的 口相連接。 （四）數(shù)碼顯示電路 數(shù)碼管顯示分為動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種方式。 通 過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè) LED 數(shù)碼管的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯 示。 圖 4 位共陽(yáng)數(shù)碼管內(nèi)部引腳分布圖 畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 為了方便和 減少設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，設(shè)計(jì)采用的是 4位共陽(yáng)數(shù)碼管 來(lái) 進(jìn)行測(cè)量結(jié)果的顯示，數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳分布如圖 所示。數(shù)碼顯示電路如圖 。掃描結(jié)束后，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，同時(shí)進(jìn)行下一次掃描。主程序在調(diào)用顯示 畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 子程序與測(cè)量子程序之間循環(huán)。寄存器 R3 用作 8路循環(huán)控制， R0 用作顯示數(shù)據(jù)地址指針。 dis[3]=0x01。 //測(cè)得值轉(zhuǎn)換為 3位 BCD 碼，最大為 dis[4]=ad_data[n]%51。 dis[4]=dis[4]*10。dis[1]6amp。 for(h=0。k++) //4 位 LED 掃描控制 { Disdata=dis_7[dis[k]]。 P3=0xff。 圖 A/D 轉(zhuǎn)換測(cè)量子程序流程圖 A/D 轉(zhuǎn)換子程序分析如下： void test() { uchar m。m8。 ALE=0。 START=0。 _nop_()。 OE=0。 //控制復(fù)位 } 五、調(diào)試及性能分析 （一）測(cè)量與調(diào)試 采用 Keil 和 Proteus 軟件進(jìn)行程序編譯及電路仿真調(diào)試，利用 Protel 軟件進(jìn)行硬件電路板的制作設(shè)計(jì)，通過(guò) STC_ISP 軟件將 Keil 程序編譯時(shí)生成的 hex 文件燒錄到單片機(jī)內(nèi)，組裝好電路后進(jìn)行硬件和軟件的綜合 調(diào)試。 （二）性能分析 由于單片機(jī)為 8位處理器，當(dāng)輸入電壓為 ， ADC0809輸出數(shù)據(jù)值為 255（ FFH） ,因此單片機(jī)最高的數(shù)值分辨率為 （ 5/255）。 另外，設(shè)計(jì)的數(shù)字電壓表測(cè)得的值基本上比用 UT30B 數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)電壓值偏大 V。 當(dāng)要測(cè)量大于 5V 的直流電壓時(shí)，可在測(cè)量信號(hào)的輸入口使用分壓電阻，通過(guò)計(jì)算間接得到測(cè)量結(jié)果。此外，更重要的是，鍛煉了實(shí)踐工作的能力，提高工程素養(yǎng)，學(xué)會(huì)將理論與實(shí)踐相結(jié)合，用理論指導(dǎo)實(shí)踐，通過(guò)實(shí)踐來(lái)驗(yàn)證和加深對(duì)理論的理解，使得自己在理論和實(shí)踐上有新的認(rèn)識(shí)和提高，使綜合應(yīng)用能力和分析解決問(wèn)題的能力得到提高。 //啟動(dòng)一次轉(zhuǎn)換位 sbit OE=P2^5。 sbit BO=P3^5。 //4 位列掃描控制字 //11111110 //11111101 //11111011 //11110111 uchar data ad_data[8]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}。it。 } //*****顯示掃描子函數(shù) *****// void scan() { uchar k,n。n8。 //計(jì)算小數(shù)第一位 dis[1]=dis[4]/51。 if(dis[2]=4amp。dis[0]=0) A=1。h++) //每個(gè)通道顯示時(shí)間控制約為一秒 { for(k=0。 } P3=scan_con[k]。 //通道值加 1 } } //*****通道選擇函數(shù) *****// void tongdao(uint n) { uint m,i。 //余數(shù)暫存 dis[4]=dis[4]*10。 //計(jì)算小數(shù)第二位 dis[0]=dis[4]/51。amp。m500。 if(i==2) { DISX=0。 } } } //*****0809 轉(zhuǎn)換子函數(shù) *****// 畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 void test() { uchar m。m8。 ALE=0。 START=0。 _nop_()。 OE=0。 //控制復(fù)位 } void main() { uint n,i,j。 P2=0xff。 //測(cè)量轉(zhuǎn)換一次 if(i==0) for(。 tongdao(n)。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 QA9wkxFyeQ^! dj sXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 QA9wkxFyeQ^! djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9amp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE% amp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc ^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gj qvadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3tnGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWv*3tnGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumam