【正文】 足要求的 兩 位小數(shù)的精度，在不考慮 AD 芯片的量化誤差的前提下，此次設(shè)計(jì)的精度能夠滿足一般測量的要求。 傳統(tǒng)的指針式刻度電壓表功能單一、精度低，容易引起視差和視覺疲勞，因而不能滿足數(shù)字化時代的需要，采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表將連續(xù)的模擬量，如直流電壓，轉(zhuǎn)換為不連續(xù)的離散的數(shù)字形式并加以顯示，從而精度高、抗干擾能力強(qiáng)、可擴(kuò)展能力強(qiáng)、集成方便，還可與 PC 實(shí)時通信。數(shù)字電壓表從 1952 年問世以來，經(jīng)歷了不斷改進(jìn)的過程，從最早采用繼電器、電子管的形式發(fā)展到了現(xiàn)在的全固態(tài)化、集成化（ IC 化），另一方面，精讀也從百分之零點(diǎn)另一到百分之 零點(diǎn)零零五提高。下面介紹兩種數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)方案 。 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果通過計(jì)數(shù)譯碼電路變換成段碼，最后驅(qū)動顯示器顯示出相 應(yīng)的數(shù)值。 由單片機(jī)系統(tǒng)及 A/D 轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)建 這種方案是利用單片機(jī)系統(tǒng)與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、顯示模塊等的結(jié)合構(gòu)建數(shù)字電壓表。最后單片機(jī)系統(tǒng)將計(jì)算好了的被測電壓值按一定的時序送入顯示電路模塊加以顯示。 主要技術(shù)參數(shù) 測量電壓范圍： 0v 至 5v A/D 轉(zhuǎn)換器： ADC0832（ 8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器） 顯示方式： LCD1602 液晶 電子鐘 功能：顯示時 :分 :秒 設(shè)計(jì)思路與預(yù)期成果 設(shè)計(jì)思路 利用 51 單片機(jī)作為主控芯片，模擬量輸入范圍直流 0v5v。實(shí)際的應(yīng)用程青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 序一般由一個主程序和多個子程序構(gòu)成。首先由單片機(jī)初始化 ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和 LCD 1602 液晶顯示，當(dāng)外接被測電壓后， ADC0832將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入到單片機(jī)的 I/O 口，通過單片機(jī)處理后將電壓的大小顯示在 LCD 1602 液晶上面。 電源的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)電源使用直流 5伏。根據(jù) USB 總線的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它可以提供額定功率為 5V/500mA 的電源供 USB 設(shè)備使用。 51 系列單片機(jī)內(nèi)包含以 下幾個部件： 一個８位 CPU；一個片內(nèi)振蕩器及時鐘電路； 4KB 的 ROM 程序存儲器； 一個 128B 的 RAM 數(shù)據(jù)存儲器； 尋址 64KB 外部數(shù)據(jù)存儲器和 64KB 外部程序存儲空間的控制電路； 32 條可編程的 I/O 口線； 兩個 16 位定時／計(jì)數(shù)器； 一個可編程全雙工串行口； ５個中斷源、兩個優(yōu)先級嵌套中斷結(jié)構(gòu)。功能包括對會聚主 IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù) RAM 及外部接口等功能部件的初始化，會聚調(diào)整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號 IR 的接收解碼及與主板 CPU 通信等。 P0~P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中， P0 端口（ 32~39 腳）被定義為 N1 功能控制端口，分別與 N1的相應(yīng)功能管腳相連接， 13 腳定義為 IR 輸入端， 10 腳和 11 腳定義為 I2C 總線控制端口，分別連接 N1 的 SDAS（ 18 腳）和 SCLS（ 19 腳）端口， 12 腳、 27 腳及 28 腳定義為握手信號功能端口，連接主板 CPU的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢 測及會聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。在 Flash 編程時， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時，要求外接上拉電阻。與 AT89C51 不同之處是， 和 還可分別作為定時 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和輸入（ ）。在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR 指令）時， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。 P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏 輯門電路。 RST:復(fù)位輸入。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 AL 脈沖。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000H— FFFFH）， EA端必須保持低電平（接地）。 XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部 時鐘發(fā)生器的輸入端。而在芯片的外部， XTAL1 和 XTAL2 之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器，這就是單片機(jī)的時鐘振蕩電路。 單片機(jī)復(fù)位使 CPU 和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài)下，并從這個狀態(tài)開始工作。 第 3腳： VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度。 第 6腳： E端為使能端，當(dāng) E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 LCD1602 的指令說明及時序 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，如 表 33 所示： 序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 表 32引腳接口說明 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址 10 寫數(shù)到 CGRAM 或DDRAM） 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。高電平表示有效，低電平則無效。 指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時為 4 位總線，低電平時為 8 位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示 5x7 的點(diǎn)陣字符，高電平時顯示 5x10 的點(diǎn)陣字符。 表 33控制命令表 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 指令 10：寫數(shù)據(jù)。 例如第二行第一個字符的地址是 40H，那么是否直接寫入 40H 就可以將光標(biāo)定位在第二行第一個字符的位置呢？這樣不行，因?yàn)閷懭?顯示地址時要求最高位 D7 恒定為高電平 1所以實(shí)際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是 01000000B（ 40H） +10000000B(80H)=11000000B(C0H)。 圖 34 LCD1602 內(nèi)部顯示地址 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 35 液晶顯示電路 模數(shù)轉(zhuǎn)換 ADC0832 是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 CMOS 工藝 8通道， 8 位逐次逼近式 ＡＤ轉(zhuǎn)換器。 (3）轉(zhuǎn)換時間為 100μs( 時鐘為 640kHz 時 )， 130μs （時鐘為 500kHz 時） (4）單個 +5V 電源供電 (5）模擬輸入電壓范圍 0～ +5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 圖 41數(shù)字式直流電壓表主程序框圖 各部分軟件分析 初始化程序 所謂初始化，是對將要用到的單片機(jī)內(nèi)部部件或擴(kuò)展芯片進(jìn)行初始工作狀態(tài)設(shè)定，初始化子程序的主要工作是設(shè)置 定時器的工作模式，初值預(yù)置，開中斷和打開定時器等 。 sbit CLK=P2^2。 sbit E=P2^5。 uint result。 tab[0]=result/1%10。 write_(0xc0+4)。 write_(0xc0+5)。 write_(0xc0+6)。 write_(0xc0+8)。 write_(0xc0+9)。 write_(0xc0+11)。 } A/D 轉(zhuǎn)換子程序 A/D 轉(zhuǎn)換子程序用來控制對輸入的模塊電壓信號的采集測量，并將對應(yīng)的數(shù)值存入相應(yīng)的內(nèi)存單元，其轉(zhuǎn)換流程圖如圖 42所示。 CS=0。 DIO=1。 CLK=1。 for(i=0。 dat=1。 } 主函數(shù) 主函數(shù)是程序的入口，用來完成調(diào)用函數(shù)處理數(shù)據(jù)，賦初值等功能。 EA=1。fen=0。 } 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 第五章 系統(tǒng)的調(diào)試 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試的主要 目標(biāo) 是排查錯誤，錯誤主要包括邏輯 錯誤 和功能錯誤，這些錯誤有些是顯性的，而有些是隱形的，可以通過仿真開發(fā)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)逐步改正。 本系統(tǒng)的調(diào)試主要以軟件為主，其中，系統(tǒng)電路圖的繪制和仿真我采用的是 Proteus軟件，而程序方面，采用的是 C 語言，用 Keil 軟件將程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)。 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 52 輸入電壓為 ， LED的顯示結(jié)果 IN0 口輸入電壓值為 時，顯示結(jié)果如圖 53。 從上表可以看出，簡易數(shù)字電壓表測得的值基本上比標(biāo)準(zhǔn)電壓值偏大 ，這可以通過校正 ADC0808 的基準(zhǔn)電壓來解決。通過仿真我們可以看到仿真結(jié)果和理論分析是相符合的，也即此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠在一定的條件下達(dá)到課程設(shè)計(jì)目的，實(shí)現(xiàn)對外接電壓的測量，電路結(jié)構(gòu)簡單，但是可以看出在系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性方面做得不夠。但經(jīng)過長時間的摸索最終還是設(shè)計(jì)出達(dá)到要求的系統(tǒng)。 sbit CLK=P2^2。 sbit E=P2^5。 uint result。x) for(y=110。 RW=0。 E=1。 RW=0。 E=1。 shi=bb/10。 write_date(0x30+ge)。 write_(0x0c)。 write_date(39。 write_date(39。 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 write_date(39。 write_date(39。 write_date(39。 write_date(39。 write_date(39。 write_date(39。 result=temp**。 tab[3]=result/1000。)。)。 write_date(tab[2]+48)。)。 write_date(tab[0]+48)。)。 CS=0。 DIO=1。 CLK=1。 for(i=0。 dat=1。 } void main() { TMOD=0x01。 ET0=1。 shi=19。 TL0=(6553650000)%256。 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 temp=ADC0832_sfj()。 if(miao==60) { miao=0。 if(shi==24 shi=0。 } } 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 感 謝 經(jīng)過 幾個月 的不懈努力，本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 已經(jīng)接近尾聲 ，由于電路 設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不夠成熟 ，同時 由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免遇到很多困難，如果沒有 吳偉偉 導(dǎo)師的督促指導(dǎo)以及同學(xué)們的支持，很難順利的完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。導(dǎo)師們的高深精湛的造詣與嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)精神將永遠(yuǎn)激勵著我