【正文】 ........................................24參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................25附錄 1 系統(tǒng)源程序 ...................................................................................................26附錄 2 仿真電路圖 ...................................................................................................30附 錄 3 元 件 清 單 ......................................................................................................31哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2第 1 章 緒論 研究背景智能儀器是儀器儀表的一種。數(shù)字電壓表(Digital Voltmeter)簡(jiǎn)稱(chēng) DVM，它是智能儀器中最常見(jiàn)的，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)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。如今，數(shù)字電壓表已絕大部分取代了傳統(tǒng)的模擬指針式電壓表。由于電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路及計(jì)算機(jī)的發(fā)展，人們不久就研制出微處理器數(shù)字電壓表，實(shí)現(xiàn)了 DVM 數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化和可編程序。與此同時(shí)，由 DVM 擴(kuò)展而成的各種通用及專(zhuān)用數(shù)字儀器儀表，也把電量及非電量測(cè)量技術(shù)提高到嶄新水平數(shù)字電壓表的特點(diǎn)：顯示清晰直觀，讀書(shū)準(zhǔn)確。在電量的測(cè)量中，電壓、電流和頻率是最基本的三個(gè)被測(cè)量。數(shù)字電壓表就是基于這種需求而發(fā)展起來(lái)的，是一種必不可少的電子儀器儀表。數(shù)字電壓表主要有以下特點(diǎn)：顯示清晰，直觀，讀數(shù)清楚傳統(tǒng)的模擬式電壓表必須借助于指針和刻度盤(pán)進(jìn)行讀數(shù)。不僅保證了讀數(shù)的客觀性與準(zhǔn)確性，還符合人們的讀數(shù)習(xí)慣，能夠縮短讀數(shù)和記錄的時(shí)間。根據(jù)準(zhǔn)確度的高低，可將數(shù)字電壓表分成若干等級(jí)。分辨力是指所能顯示的最小數(shù)字與最大數(shù)字之比，通常用百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。輸入阻抗高數(shù)字電壓表具有很高的輸入阻抗。衡量?jī)x表干擾能力的技術(shù)指標(biāo)也有兩個(gè)：串模抑制比和共模抑制比。采用新技術(shù)，開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品數(shù)字電壓表的新產(chǎn)品總是依托新技術(shù)而問(wèn)世的。多重顯示儀表哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5多重顯示儀表能同時(shí)顯示同一被測(cè)信號(hào)的兩種不同參數(shù)，例如交換電壓值與頻率值。技術(shù)指標(biāo)（1）4 位數(shù)碼管顯示，即精確到百分位；（2）電壓測(cè)量范圍：0~5V；（3）精確度達(dá)到177。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)果由計(jì)數(shù)譯碼電路變成段碼，最后驅(qū)動(dòng)顯示器顯示出相應(yīng)的數(shù)值。由于單片機(jī)的發(fā)展已經(jīng)成熟，利用單片機(jī)系統(tǒng)的軟硬件結(jié)合，可以組裝出應(yīng)用電路來(lái)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7 方案論證方案 2 不僅能夠繼承方案 1 的各種優(yōu)點(diǎn)，還能改進(jìn)方案 1 設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)不靈活，難于在原基礎(chǔ)上進(jìn)行功能擴(kuò)展等不足。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)主控電路單片機(jī)控制模塊的作用是為控制各單元電路的運(yùn)行并完成數(shù)據(jù)的換算或處理，主要由單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路組成。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路，對(duì)端口寫(xiě)“1”可作為高阻抗輸入端用。P2 口：P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì) P3 口寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。ALE:當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的 8 位字節(jié)。XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)有兩種產(chǎn)生方式，即內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。圖 32 系統(tǒng)時(shí)鐘電路 復(fù)位電路AT89C51 的復(fù)位電路如圖 33 所示。圖 33 系統(tǒng)復(fù)位電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路A/D 轉(zhuǎn)換器是 DVM 的心臟，利用它可將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12圖 31 常見(jiàn)的 A/D 轉(zhuǎn)換器類(lèi)型 形式積分型 雙積分式，多重積分式，電荷平衡式斜坡型 斜坡（V/T）式，階梯斜坡式，多斜式比較型 逐次比較式，跟隨比較式，余數(shù)再循環(huán)比較式脈寬型 脈沖寬度調(diào)制式（PWM）復(fù)合型 積分斜坡式，兩次取樣式，多次取樣式單片 A/D 轉(zhuǎn)換器是采用 CMOS 工藝，將模擬電路與數(shù)字電路集成在同一芯片上，并且能配數(shù)顯器件顯示 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果的專(zhuān)用集成電路。逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器屬于直接型 A/D 轉(zhuǎn)換器，它能把輸入的模擬電壓直接轉(zhuǎn)換為輸出的數(shù)字代碼，而不需要經(jīng)過(guò)中間變量，主要由比較器、環(huán)形分配器、控制門(mén)、寄存器與 D/A 轉(zhuǎn)換器組成。其內(nèi)部有一個(gè) 8 通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8 路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。CMOS 工藝，低功耗。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。 ADC0808 簡(jiǎn)介圖 34 ADC0808 引腳圖IN0~IN7：8 路模擬量輸入。D0~D7：8 位數(shù)據(jù)輸入端。START：?jiǎn)?dòng)信號(hào)輸入端。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14 A/D 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)集成模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADC0808 實(shí)現(xiàn)的 A/D 轉(zhuǎn)換電路如圖 35 所示。顯示方式和顯示器件的選擇不僅與讀數(shù)的清晰、美觀與否有直接關(guān)系，而且關(guān)系到儀表的整哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）15機(jī)結(jié)構(gòu)、電源功率、測(cè)量速度、顯示時(shí)間以及操作維護(hù)等技術(shù)性能。這也是數(shù)碼管的不足之處。1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫(xiě)、常用的符號(hào)等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼。它不僅能夠顯示 1602 液晶所可以顯示的字符、數(shù)字等信息，而且還可以顯示 8*4 個(gè)中文漢字和一些簡(jiǎn)單的圖片，顯示信息也非常的清楚。LED 具有耗電低、亮度高、視角大、線路簡(jiǎn)單、耐震及壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。如圖 35。單片機(jī)是本電路的核心元件。第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）17 主程序設(shè)計(jì)開(kāi)始選擇 ADC0808 的轉(zhuǎn)換通道設(shè)置定時(shí)器，提供時(shí)鐘信號(hào)啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)值轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換是否結(jié)束N顯示Y圖 42 主程序流程圖主程序主要負(fù)責(zé)各個(gè)模塊的初始化工作：設(shè)置定時(shí)器、寄存器的初值，啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，控制數(shù)碼管顯示等，其流程圖如圖 42 所示。若輸入為低電平，則繼續(xù)掃描。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。在編譯方面，它也支持 Keil 等多種編譯器。（1）檢查元器件安裝是否正確，尤其要注意晶體管的型號(hào)，電容器的耐壓和極性，電阻的阻值和圖紙上是否一致。經(jīng)過(guò)這三個(gè)方面的檢查后，方可進(jìn)行通電調(diào)試。采用動(dòng)態(tài)逐級(jí)檢查。軟件調(diào)試是一個(gè)模塊一個(gè)模塊進(jìn)行的。 A/D 轉(zhuǎn)換模塊程序。軟硬件都調(diào)試通過(guò)后，整個(gè)系統(tǒng)連接扔會(huì)存在很多麻煩。觀察是否跟預(yù)期的一樣，如果一樣。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，掌握了單片機(jī)、ADC080數(shù)碼管、三極管、電容等工作原理及其應(yīng)用；熟練使用相關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備，能使用相關(guān)軟件設(shè)計(jì)電路圖并進(jìn)行仿真；讓我了解了設(shè)計(jì)電路的程序，使我對(duì)模擬電子技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用有了更深刻的理解；對(duì)protues 有樂(lè)深入的了解，能獨(dú)立完成電路圖的繪制， 。通過(guò)此設(shè)計(jì)可知在單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程應(yīng)注意一下事項(xiàng)：。應(yīng)不斷調(diào)整軟硬件設(shè)計(jì)，以提高系統(tǒng)工作效率。對(duì)于直流數(shù)字電壓表而言，功能將會(huì)越來(lái)越強(qiáng)大。在此向他表示衷心的感謝。感謝我的指導(dǎo)老師，趙老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我學(xué)習(xí)、工作中的榜樣；他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思想給予我無(wú)盡啟迪。存放三個(gè)數(shù)碼管的斷碼LED_1 EQU 31HLED_2 EQU 32HADC EQU 35H 。啟動(dòng) AD 轉(zhuǎn)換 JNB EOC,$ 。關(guān)閉輸入 LCALL CONVERT 。將 AD 轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓值。各位數(shù)字存入 LED_2 中 MOV A,B 。*************************************************************************************************************。送段碼表首地址 MOVC A,A+DPTR哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）27 SETB 。關(guān)閉百位顯示 MOV A,LED_1 MOV DPTR,TABLE 。調(diào)用延時(shí)程序 CLR 。將位段碼送給 P0 口 LCALL DELAY 。延時(shí)