【正文】 附錄 3 源程序 include include define Byte unsigned char define Word unsigned int sbit DisClk=P2^7。所以有很多問題 存在 ， 甚至于是很大的課題謬論，但王勝老師給與的指導(dǎo)都能很好的解決此類問題。而且精度也存在問題，有待改進(jìn)。 設(shè)計(jì)的心得 課程設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的實(shí)踐課程，是將理論聯(lián)系到實(shí)際中的實(shí)驗(yàn)過程，是 考察學(xué)生就最近知識(shí)以及綜合知識(shí)掌握能力，同時(shí)也能讓同學(xué) 更好的理解甚至于學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容 。同時(shí)進(jìn)行硬件電路板的設(shè)計(jì)制作?；瑒?dòng)平均濾波算法只采樣一 次，將這一 20 智能儀器課程設(shè)計(jì)說明書 次采樣值和過去的若干次采樣值一起求平均值，得到的有效采樣值即可投入使用。對(duì)連續(xù) N 次采樣值，分別乘上不同的加權(quán)系數(shù)之后再求累加和，加權(quán)系數(shù)一般先小后大，以突出后面若干采樣的效果，加強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)參數(shù)變化趨勢(shì)的辨別。該方法適用于對(duì)具有隨機(jī)干擾的信號(hào)進(jìn)行濾波。如果對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行離散采樣，通過軟件算法對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行平滑加工，增強(qiáng)有效信號(hào)，消除或減少噪聲，從而達(dá)到濾波的目的，這種濾波方法稱為數(shù)字濾波方法。 圖 單片機(jī)與 PC機(jī)通信連接圖 電源部分 單片機(jī)電源采用自制 +5V電源供電。它們之間的信息交換主要是采用串行通信，此時(shí)單片機(jī)可直接采用串行接口，而 PC機(jī)可利用其配置的 8250或 825 16450等可編程串行接口芯片。其發(fā)光強(qiáng)度與其正向壓降 VF 和電流 IF 的乘積有關(guān)，其乘積越大，則發(fā)光強(qiáng)度越大。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)輸入 端口 ，高電平有效。 D0D7： 8 位數(shù)字量輸出端。 主要特性 1） 8 路 8 位 A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率 8 位 。 圖 量程自動(dòng)選擇總電路 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 采用 ADC0809轉(zhuǎn)換芯片，采集信號(hào)由 INT0輸入；數(shù)字量輸出接至 CPU的 P1口；其 START與 ALE引腳接至 CPU的 ， OE引腳接至 CPU的 ， EOC引腳接至 CPU的 ； A、 B、 C三位地址線共同接地，表示對(duì) INT0的輸入信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。對(duì)照表 1和 表 2，可得出譯碼電路對(duì)各量程選擇的輸出端，從小到大分別為： Y0、 Y Y Y Y Y Y Y7。每個(gè)運(yùn)放的輸入端都接有穩(wěn)壓管進(jìn)行限壓，以保護(hù)運(yùn)放。 圖 量程判斷電路框圖 單量程的量程判斷實(shí)現(xiàn)電路如圖 ： 圖 單量程判斷實(shí)現(xiàn)電路 電路中 Uin代表被測(cè)信號(hào)，電阻 R R2 組成分壓電路。所以，輸入值量程判斷器不僅對(duì)是否超過最大量程能夠判斷，對(duì)是否小于最小量程的精度也有 判斷能力 。 檔位選擇器根據(jù)量程信號(hào)將檔位自動(dòng)調(diào)至適當(dāng)?shù)牧砍蹋⑤斎胫底詣?dòng)地選擇合適的增益或衰減處理后送至 A/D轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)整個(gè)量程的自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能?？傇韴D如圖 : 圖 系統(tǒng)總體原理圖 主要單元電路設(shè)計(jì) 中央控制模塊 本設(shè)計(jì)主要以 AT89S52 單片機(jī)最小系統(tǒng)為核心。使單片機(jī)的 TTL 電平與 RS232 的電平實(shí)現(xiàn)匹配。 通信模塊 方案一、采用并行通信方式。 方案二、采用 LED并行動(dòng)態(tài)顯 示。特點(diǎn)是：測(cè)量速度快（最高可達(dá)每秒100萬次以上），電路比較簡(jiǎn)單，但抗干擾能力差。特點(diǎn)：硬件簡(jiǎn)單，但編程復(fù)雜。它 支持 ISP 在線可編程寫入技術(shù)！串行寫入、 其頻率高達(dá) 33MHz,故其 速度更快、內(nèi)部集成看門狗計(jì)時(shí)器，不再需要像 89C51 那樣外接看門狗計(jì)時(shí)器單元電路 。此階段的主要特征是一方面發(fā)展 16位單片機(jī)、 32位單片機(jī)及專用型單片機(jī) ；另一方面不斷完善高檔 8位單片機(jī)，改善其結(jié)構(gòu)，以滿足不同的用戶需要。因此，還需加一塊 3851 才能組成一臺(tái)完整的計(jì)算機(jī)。目前雙積分或多重 積分的 A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表，由于在積分過程中可將干擾信號(hào)部分或全部抵消掉，其串模抑制比可達(dá) 100分貝，共模抑制比可達(dá) 120分貝。近年來微機(jī)和大規(guī)模集成電路發(fā)展很快，價(jià)格大幅下降，同時(shí)在測(cè)試系統(tǒng)中還解決了通用接口母線標(biāo)準(zhǔn)化問題，使微機(jī)化儀器和自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)得到了很大發(fā)展，正改變著電子測(cè)量的面貌 。 1 智能儀器課程設(shè)計(jì)說明書 基于單片機(jī)的電流電壓測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 ：本次設(shè)計(jì)所提供的是基于單片機(jī)的電壓電流測(cè)量系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計(jì)。利用微機(jī)的記憶，存儲(chǔ)，數(shù)學(xué) 運(yùn)算，邏輯判斷和命令識(shí)別等能力，發(fā)展了微機(jī)化和自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。這給制造業(yè)帶來了飛躍，不僅儀表小巧而功能齊全，其他如手機(jī)、袖珍電腦等也得以誕生。例如，仙童公司生產(chǎn)的 F8 單片機(jī)，實(shí)際上只包括了 8為 CPU， 64 B RAM 和 2 個(gè)并行口。 第四階段： 8 位單片機(jī)鞏固發(fā)展及 16 位單片機(jī)、 32 位單片機(jī)推出階段。對(duì)中央處理器的選擇多種多樣，本設(shè)計(jì)采用 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89S52 系列的單片機(jī)作 6 智能儀器課程設(shè)計(jì)說明書 為主控制器。 量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換模塊 方案一、采用軟件編程技術(shù)。 方案二、采 用比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器（ ADC1210）。特點(diǎn)：顯示內(nèi)容豐富， 采用數(shù)字式接口，體積小、重量輕，功率消耗小， 但編程復(fù)雜，且成本相對(duì) LED 較高。故考慮到本次設(shè)計(jì)的需要，只要顯示 4位電壓、電流值，采用方案三，使用 4 個(gè)共陽數(shù)碼管及 4個(gè)驅(qū)動(dòng)芯片 74LS164。 本次設(shè)計(jì)是單片機(jī)與 PC 機(jī)的通信，要采用 MAX232 電平轉(zhuǎn)換電路，可將單片機(jī)的 TTL電平轉(zhuǎn)換為 PC 機(jī)的串口電平。 8 智能儀器課程設(shè)計(jì)說明書 3 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng) 的硬件組成部分 系統(tǒng)硬件主要由中央控制模塊、量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換模塊、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊和通信模塊組成。其原理圖如圖 ： 9 智能儀器課程設(shè)計(jì)說明書 圖 中央控制器原理圖 量程自動(dòng) 轉(zhuǎn)換模塊 量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路框圖如圖 4所示．被測(cè)量程判斷器判斷出被測(cè)量的范圍，相應(yīng)的量程信號(hào)輸入到檔位選擇器。 否則，當(dāng)測(cè)量?jī)x表斷開時(shí)，沒有輸入量，而輸入值量程判斷器則認(rèn)為此時(shí)的輸入量在最小量程的檔位上，當(dāng)儀表接通待測(cè)量時(shí)，待測(cè)量大于最小量程檔位的范圍時(shí)，檔位選擇電路及其后級(jí)電路必定受到較大的沖擊。輸入的被測(cè)量經(jīng)分壓電路分壓，并經(jīng)隔離電路后輸入電壓判斷電路， 再至檔位選擇器 。 量程判斷器的總電路如圖 。其譯碼表如表 2所示。 穩(wěn)壓管均采用 2． 8 V 工作電壓的穩(wěn)壓管。當(dāng) OE 輸入高電平時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 外部特性（引腳功能） ADC0809 芯片有 28 個(gè) 引腳，采用雙列直插式封裝，各引腳功 能如下 ： IN0IN7： 8路模擬量輸入端。 當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平 （有效）。 15 智能儀器課程設(shè)計(jì)說明書 顯示模塊 （ 1） 數(shù)碼管的選取 LED（發(fā)光二極管），它是一種由某些特殊的半導(dǎo)體材料制作成的 PN 結(jié)。 顯示模塊總體原理圖如圖 ： 圖 顯示模塊原理圖 通信模塊 （ 1） 單片機(jī)與 PC 機(jī)通信的概述 在實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)閱纹瑱C(jī)功能有限，因而在較大的測(cè)控系統(tǒng)中，常常把單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)作為前端機(jī)（也稱為下位機(jī)或從機(jī)）直接用于控制對(duì)象的數(shù)據(jù)采集與控制，而把PC機(jī)作為中央處理機(jī)（也稱為上位機(jī)或主機(jī)）用于數(shù)據(jù)處理和對(duì)下位機(jī)的監(jiān)控管理。單片機(jī)與 PC機(jī)的通信連接圖如圖 ，下位機(jī)（單片機(jī)）將接收的數(shù)據(jù)從串行口 、 ，上位機(jī)接收到數(shù)據(jù)后在屏幕上進(jìn)行顯示。在這種情況下，為了濾除干擾需要采取濾波措施，抑制不需要的雜散信號(hào)，使系統(tǒng)的信噪比增加。 1）算術(shù)平均值濾波 算術(shù)平均法是對(duì)一點(diǎn)多次采樣，然后取其平均值，并用平均值作為該點(diǎn)的采樣結(jié)果。為協(xié)調(diào)兩者關(guān)系，可采用加權(quán)平均濾波。在這些系統(tǒng)中，需要對(duì) A/D 采樣值進(jìn)行平均值濾波，而沒有足夠的時(shí)間允許 A/D進(jìn)行連續(xù)的多次采樣，這時(shí)采用滑動(dòng)平均值濾波，可以達(dá)到濾波效果。軟件實(shí)現(xiàn)流程圖如圖 圖 量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換流程圖 22 智能儀器課程設(shè)計(jì)說明書 5 系統(tǒng)調(diào)試及 性能分析 調(diào)試與測(cè)試 采用 Keil軟件進(jìn)行源程序編譯，用 Proteus軟件對(duì)其進(jìn)行仿真。 而之所以使用單片機(jī)作為本次設(shè)計(jì)的核心，就個(gè)人理解而言，單片機(jī)現(xiàn)在是社會(huì)上應(yīng)用比較廣泛的器件，并且能在設(shè)計(jì)的同時(shí)鍛煉大家的語言編程能力，養(yǎng)成良好的語言編程風(fēng)格。軟件的調(diào)試 —— 修改 —— 再調(diào)試，如此反復(fù)，最終完成了設(shè)計(jì)的部分任務(wù)，但設(shè)計(jì)還存在很多問題，沒有完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。由于設(shè)計(jì) 時(shí)間的匆忙性 ， 本次設(shè)計(jì)并沒有要求大家以實(shí)物為設(shè)計(jì)結(jié)點(diǎn) 。 25 智能儀器課程設(shè)計(jì)說明書 附錄 附錄 1 參考文獻(xiàn) [1] 《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》 余錫存 曹國(guó)華 西安電子科技大學(xué) [2] 《單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航》 求是科技 人民 郵電出版社 [3] 《 MCS51 單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)實(shí)用子程序》 邊春遠(yuǎn) 人民郵電出版社 [4] 《單片機(jī)在電子電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用》 赫建國(guó)等 清華大學(xué)出版社 [5] 《電子技術(shù)基礎(chǔ) 數(shù)字部分》 康華光 高等教育出版社 [6] 《單片機(jī) C語言編程與示例》 趙亮等 人民郵電出版社 [7] 《Ｃ程序設(shè)計(jì)（第二版）》 譚浩強(qiáng) 清華大學(xué)出版社 [8] 《電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分》 康華光 高等教育出版社 [9] 《單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)》 胡輝、王曉等 中國(guó)水利水電出版社 [10]《電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》 楊永瑞、劉振起等 西安電子科技大學(xué)出版社 [11]《智能電壓表中量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路研究》 張國(guó)恒等 西北師范大學(xué)學(xué)報(bào) [12]《電路 .模擬 .A/D 轉(zhuǎn)換及 D/A 轉(zhuǎn)換》 童永承、顧家林等 科學(xué)出版社 [13]《單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》 魏立峰、王寶興 北京大學(xué)出版社 [14]《 8051 單片機(jī)基礎(chǔ)教程》 陳 明熒 北京：科學(xué)出版社 2021 [15]《單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開發(fā)》 馮建華、趙亮 人民郵電出版社 [16]《新編 MCS51單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》 張毅剛等 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 [17]《單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)實(shí)例》 劉文濤 清華大學(xué)出版社 [18]《單片機(jī)語言 C51 程序設(shè)計(jì)》 趙文博等