【正文】 選端采用 P1 口控制，這里加入三態(tài)緩沖芯片74HC244 增強(qiáng) P1 口驅(qū)動能力，位選端串接 電阻限制單片機(jī)灌入電流；段選端串接 510 歐限流電阻，使驅(qū)動電流約為 10mA，保證段碼能被點亮。芯片的邏輯圖通常和管理圖有差異。按上面的方法找到了數(shù)碼管的共陽極端，即位選端，接下來用萬用表進(jìn)行測試，檔位選 擇測通斷檔，用紅表筆接位選端，黑表筆一個一個的接觸其它引腳，例如當(dāng)黑表筆接觸到段碼“ a”時，段“ a”將會被點亮，以此類推，可以逐個找出其它段碼。 //ALE 0 時地址被鎖存住 _nop_ 。 //下降沿開始 _nop_ 。 return ad_data。//送位碼 delayus 1000 。 ad_dat[1] ADC_0809 。 （ 2）晶振：晶振要能起振，單片機(jī)才能工作。第 3 章為硬件電路的設(shè)計和元器件的選型，從功能如何實現(xiàn)的角度介紹如何設(shè)計電路，由于篇幅的原因而淡化了具體元器件參數(shù)的選擇方法，只是將元件值標(biāo)注在具體的電路當(dāng)中。例如在信號處理模塊電路的調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)輸出電壓不隨采樣電阻的改變而改變，即出現(xiàn)了輸 出電壓死區(qū)，這會導(dǎo)致測量錯誤，經(jīng)過幾天的認(rèn)真檢查，才發(fā)現(xiàn)是一級運(yùn)放的反饋電阻的阻值太大，使運(yùn)放的輸出提前飽和的原因，然而這在 protues 仿真軟件上仿真時卻不會出現(xiàn)這種問題；在進(jìn)行軟件設(shè)計時，對于 A/D 轉(zhuǎn)換模塊的編程，也遇到了很大的困難，由于是對兩路信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，對轉(zhuǎn)換出來的結(jié)果送給數(shù)碼管顯示前需要做一個倍乘處理，以顯示未被衰減的被測電壓電流值，但兩路信號的倍乘系數(shù)是不一樣的，所以不能統(tǒng)一處理，這是一個算法問題，花了很長的時間也沒解決，最后請教了指導(dǎo)老師才得以解決。 // AD 控制引腳位定義 sbit ADC_ALE P3^4。 sbit D4 P0^4。 //存儲要顯示的電壓 or，電流值，從左到右依次存儲電壓的低位→高位，電流的低位→高位 uchar code shu[] 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8, // 數(shù)碼管 字模 // 0 1 2 3 4 5 6 7 0x80,0x90 。 ADC_ALE 0。 ADC_ALE 0。 _nop_ 。 _nop_ 。 delayus 5 。 break。 for k 0。 TH0 6553650000 /256。 while 1 switch i //大約每隔 100ms 采樣一次 case 0: addr 1。 void timer0 interrupt 1 using 1 TH0 6553650000 /256。 IV V 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機(jī)的單相電壓電流表設(shè)計 38 37 顯示模塊 電壓電流采樣 單片機(jī) 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換 信號處理 順序脈沖發(fā)生器 逐次逼近寄存器 ADC 電壓比較器 輸入電壓 輸入數(shù)字量 電壓互感器采樣 一級放大處理 二級放大處理 整流 一級放大處 理 電流互感器采樣 二級放大處理 整流 返回主程序 轉(zhuǎn)換結(jié)束？ 取轉(zhuǎn)換結(jié)果 初始化 地址鎖 存 啟動轉(zhuǎn)換 送位碼 返回主程序 循環(huán)次數(shù) i 8? 關(guān)顯示 送段碼 開始 延時 A/D 轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)處理 顯示子程序 初始化 通道選擇 i ？ 電壓采樣 電流采樣 。 //采樣電流 tackle 。 // AD 初始化 timer0_int 。 delayus 1000 。 break。 data_xian[2] ad_dat[0]ad_dat[0]%100 /100。 //等待轉(zhuǎn)換結(jié)束，此引腳輸出低電平為正在轉(zhuǎn)換 ADC_OE 1。 //上升沿復(fù)位 _nop_ 。 //ALE 1 時地址進(jìn)入鎖存器 選擇模擬輸入通道 _nop_ 。 _nop_ 。 ADC_OE 0。 // 采集電壓 or 電流選擇信號 uchar ad_dat[2] 0,0 。 // AD 數(shù)據(jù)口位定義 sbit D2 P0^2。 ***師兄閱歷豐富，見識廣博，樂于助人，耐心細(xì)致地解答我在設(shè)計過程中遇到的每一個問題，為我的設(shè)計任務(wù)付出了大量汗水。 本設(shè)計實現(xiàn)了基本的功能要求，創(chuàng)新之處在于能夠同時顯示電壓和電流值，而不需要進(jìn)行檔位轉(zhuǎn)換顯示，另外還能根據(jù)需要改變量程，最大可測量的電壓可以達(dá)到 1000V，最大可測量電流可以達(dá)到 10A，這是因為對電壓或電流的采樣電阻使用了電位器的原因。文章從兩個方面進(jìn)行闡述，即硬件設(shè)計與制作，軟件設(shè)計與制作。改進(jìn)方法是增大二級放大器同相輸入端的平波電容以及在輸出采樣電位器兩端并聯(lián)一個穩(wěn)壓電容，改進(jìn)后的電路仿真情況如圖 所示： 圖 改進(jìn)后信號處理模塊輸出仿真 由圖 可以看出電路經(jīng)改進(jìn)后，其輸出信號直流特性良好，提高了本設(shè)計的測量精度。 break。//關(guān)顯示 P1 data_xian[k]。 delayus 5 。 _nop_ 。 _nop_ 。首先數(shù)碼管有共陰極和共陽極之分，區(qū)別他們的方法是若公共端接地，其他端接電源，若各段測試能亮，說明是共陰極的，反之共陽極；若公共端接電源，其他端分別接地，測得各端亮，則說明是共陽極的，反之為共陰極的。 芯片的焊接 焊接的時候，通常先確定芯片的空間位置，先將芯片焊在電路板上。 顯示模塊電路設(shè)計 數(shù)碼管位選端驅(qū)動電路設(shè)計 根據(jù)以上分析，本模塊采用動態(tài)顯示方式。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。 圖 晶振電路圖 根據(jù)以上分析，單片機(jī)模塊總電路設(shè)計如圖 所示： 圖 單片機(jī)控制電路圖 顯示模塊 顯示模塊功能分析 該模塊用于顯示被測量的電壓、電流值，采用兩個四位一體數(shù)碼管進(jìn)行顯示。 TR2 1，定時器 2 開始工作。 RCLK：串行口接收數(shù)據(jù)時鐘標(biāo)志位。 各符號位功能： TF2：定時器 2 溢出標(biāo)志位。讀這些地址，一般將得到一個隨機(jī)數(shù)據(jù)；寫入的數(shù)據(jù)將會無效。 EA/VPP：訪問外部程序存儲器控制信號。在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。 ： RD 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。對 P2 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。此外， 和 分別作定時器 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和時器 /計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ），具體如下所示。對 P0 端口寫“ 1”時，引腳用作高阻抗輸入。 單片機(jī)控制模塊 單片機(jī)控制模塊功能分析 單片機(jī)是本設(shè)計的核心處理器，它控制 ADC0809 進(jìn)行 AD 轉(zhuǎn)換，接收轉(zhuǎn)換結(jié)果，并進(jìn)行運(yùn)算處理，最后將處理后的數(shù)據(jù)送給顯示模塊并控制數(shù)碼管顯示測量值。 ADC0809 轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志端 EOC 的處理。 （ 3）送要轉(zhuǎn)換的通道的地址到 A、 B、 C 端口上。 CLK：為時鐘輸入信號線。通道選擇表如表 所示。 Vcc： +5V 電源。 EOC 0，正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換； EOC 1，轉(zhuǎn)換結(jié)束。本信號有時 簡寫為 ST。 圖 ADC0809 邏輯結(jié)構(gòu)圖 由上圖可知， ADC0809 由一個 8 路模擬開關(guān)、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D 轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換模塊功能分析 信號處理模塊輸出的電壓是模擬量，不能用于單片機(jī)處理，更不能直接用來驅(qū)動數(shù)碼管顯示，故需要采用 A/D 轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。 信號處理模塊 信號處理模塊電路功能分析 該模塊主要是將電壓電流采樣模塊采樣到的交流電壓信號，進(jìn)行整流和平波處理，使其變成能被下一級模 /數(shù)轉(zhuǎn)換芯片可處理的 05V 直流信號。 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換模塊：采用逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器（ ADC0809）。共陰極數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰 極接到一起形成公共陰極 COM 的數(shù)碼管。而在上下基板間的電壓為一交流電壓時，液晶分子的螺旋結(jié)構(gòu)在電 磁 場的作用下，變成了同向排列結(jié)構(gòu)，對光線的方向沒有作任何旋轉(zhuǎn)，而上下偏振片的偏振角度相互垂直，這樣入射光線就無法通過另一端的偏振片射出，光線無法進(jìn)入觀察者的眼中，看到的效果就為黑色。 單片機(jī)控制模塊 單片機(jī)是整個系統(tǒng)的核心，是本設(shè)計指定的控制器。這類 A/D 速度比逐次比較型高，電路規(guī)模比并行型小。初期的單片A/D 轉(zhuǎn)換器大多采用積分型。 方案二：電壓電流互感器采樣 互感器 instrument transformer 是按比例變換電壓或電流的設(shè)備。在制作的硬件平臺上編寫相關(guān)程序?qū)崿F(xiàn)交流電壓電流的數(shù)據(jù)采集和顯示。高檔 DVM還采用數(shù)字濾波、浮地保護(hù)等先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)一步提高了抗干擾能力 數(shù)字電壓電流表的發(fā)展趨勢 采用新技術(shù)、新工藝成的新型數(shù)字儀表及高檔智能儀器大量問世新型數(shù)字儀表的發(fā)展主要有四個方向： 1 廣泛采用新技術(shù)，不斷開發(fā)新產(chǎn)品 2 向模塊化發(fā)展 新一代數(shù)字儀表正朝著標(biāo)準(zhǔn)模塊化的方向發(fā)展。 分辨率高，測量范圍寬 分辨率是指所能顯示的最小數(shù)字（零除外）與最大數(shù)字的百分比。 模擬式電壓電流表由于電路簡單、價廉，特別是在測量高頻電壓時，其測量準(zhǔn)確度不亞于數(shù)字電壓電流表，故在目前，在電壓電流測量中仍將占有重要的地位。目前，由各種單片 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量、工業(yè)自動化儀表、自動測試系統(tǒng)等智能化測量領(lǐng)域，應(yīng)用前景廣闊。這些工作狀態(tài)包括電網(wǎng)電壓、設(shè)備的工作電流、環(huán)境溫度、濕度、壓力等等，其中電網(wǎng)電壓和工作電流是設(shè)備長期穩(wěn)定可靠工作的前提，因而對電壓電流的測量顯得尤為重要。 關(guān)鍵詞：單片機(jī)；電壓表；電流表；數(shù)據(jù)采集；模數(shù)轉(zhuǎn)換；數(shù)碼管 Abstract This article described the design process of the singlephase voltmeter and ammeter. This singlephase voltmeter and ammeter used 51 series microcontroller as its central processor. It could be used to detect the grid AC voltage and electric current, and the measured value was displayed in the digital tube. This article studied of four aspects: the AC signal sampling and processing, analog to digital converter, microcontroller applications and programming, digital tube drive and display. The microcontrollerbased digital voltmeter and ammeter had a good antijamming performance, high precision, strong scalability, easy integration, and easy to municate with the host PC in real time. It solved the problem that traditional pointer analog voltage ammeter was function shortage, low accuracy and failure to meet the requirements of modern digital factory production needs. So, i