【正文】 ....... 3 3 系統設計中相關硬件簡介 ............................................................................................ 4 AT89C51 單片機簡介 .................................................................................................. 4 模數（ A/D）芯片 TLC2543 簡介 ............................................................................... 4 常用顯示器 簡介及本設計顯示器的選擇 ................................................................. 6 1602 液晶顯示器介紹 ................................................................................................ 7 4 硬件系統設計 ................................................................................................................... 9 設計要求 ....................................................................................................................10 設計方案 ....................................................................................................................10 硬件電路系統模塊的設計 ........................................................................................10 5 軟件系統設計 ..................................................................................................................15 主程序流程圖 ............................................................................................................15 TLC2543 采集數據流程圖 .........................................................................................16 LCD 初始化流程圖 .....................................................................................................17 LCD 顯示流程圖 .........................................................................................................18 6 電路調試及實驗結果 ....................................................................................................19 Proteus 仿真結果及其分析 .....................................................................................19 搭建實驗電路及調試分析 ........................................................................................20 實驗結果分析 ............................................................................................................20 7 總結 .....................................................................................................................................21 參考文獻 ................................................................................................................................22 附錄 ..........................................................................................................................................23 附錄一：程序源代碼 ........................................................................................................23 附錄二：原理圖及實物圖 ................................................................................................29 基于單片機的數字式電壓表 1 1 緒論 數字 式 電壓表 (Digital Voltmeter)簡稱 DVM， 作為智能儀表的一種 ， 它是采用數 字化測量技術 ， 把連續(xù)的模擬量 (直流輸入電壓 )轉化成不連續(xù) ， 離散的數字形式并加以顯示的儀表 。 數字式電壓表最初是伺服步進電子管比較式，其優(yōu)點是準確度比較高，但是采用速度慢，重量達幾十公斤，體積大。其中，電壓量的測量最為經常。最高量程為 300V，分三個檔位量程，即 6V、 30V、 300V，可以通過調檔開關來實現各個檔位， 最高精度為 ，誤差控制在 。本設計 的數字 式 電壓表可直接讀取數值 且 比較精確， 適合在多種場合 下使用 。 模擬電路和數字電路是相互聯系的 ， 由邏輯控制電路產生控制信號 ， 按規(guī)定的時序將 A/D 轉換器中 各組模擬開關接通或斷開 ， 保證 A/D 轉換正常進行 。 此方案不僅能夠繼承上一種方案的各種優(yōu)點 ， 還能改進上一種設計方案設計不靈活 ， 難與在原基礎上進行功能擴展等不足 。 每個器件有三個控制輸入端，片選，輸入 /輸出時鐘以及地址輸入端。1LSBmax； （ 7）有轉換結束輸出 EOC； （ 8）具有單、雙極性輸出； 基于單片機的數字式電壓表 5 （ 9）可編程的 MSB 或 LSB 前導； （ 10） 可編程輸出數據長度。串行數據以 MSB 為前導并在 I/O CLOCK 的前 4 個上升沿被移入。第二，在 I/O CLOCK 的第 4 個下降沿，在選定的多路器的輸入端上的模擬輸入電壓開始和電容 器充電并繼續(xù)到 I/O CLOCK 的最后一個下降沿。小電流下可以驅動發(fā)光，發(fā)光響應時間極短，體積小，重量輕，抗沖擊性能好，壽命長。 1602 液晶是工業(yè)字符型液晶顯示器，能夠同時顯示 16*2 即 32 個字符。而點陣顯示器件驅動顯示軟件程序編寫麻煩， 占用的引腳相對也較多。輸出： D0D7 為狀態(tài)字 。 C=1 顯示光標； C=0 不顯示光標?？梢酝ㄟ^調檔開關實現各檔位 選擇 。在單片機內部有一個時鐘振蕩電路，只需要外接一個振蕩源就能產生一定的時鐘信號送到單片機內部的各個單元，決定單片機的工作速度。 上 圖中時鐘頻率為 12MHz，即 fosc=12MHz， 則時鐘周期為 1/12181。電阻 R4， R5 和 R6 的阻值分別為： 50K， 10K 和 1K。虛地的存在是反相放大電路 在閉環(huán)工作狀態(tài)下的重要特征。在設計中， R1 為定值 100K，基于單片機的數字式電壓表 13 要想衰減率為 1/ 1/ 1/100，由上述表達式（ 41）可以得到反饋電阻分別為 50K、10K、 1K。 12 個時鐘信號從 I/O CLOCK 端依次加入，控制字從 Data Input 一位一位的在時鐘信號的上升沿時送入 TLC2543（高位先送入），同時上一周期轉換的 A/D 數據，即輸出數據寄存器中的數據從 Data Output 一位一位的移出。顯示模塊初 始化：首先清屏，再設置接口數據位為 8 位，顯示行數為 1 行，字型為 5*7 點陣，然后設置為整體顯示，不顯示光標和字體閃爍，然后設置為正向增量方式且不移動。 信號輸入 對液晶， 定時器初始化 A/D 轉換 數據轉換 顯示瞬時電壓值 中端輸入 啟動 A/D 轉換器工作 重置定時器 T0，初值 TH0,TL0 采集子程序 中斷返回 允許采集置輸出 數據輸入 數據轉換處理 主程序流程圖 中斷服務子程序 采集子程序 N Y Y 轉換是否結束 基于單片機的數字式電壓表 16 TLC2543 采集數據流程圖 圖 42 TLC2543 數據采集流程圖 TLC2543 是 12 位串行模數轉換器，使用開關電容逐次逼近技術完成 A/D 轉換過程。然后編寫 （ 0x0c） 指令可以打開液晶顯示，并且沒有光標。最后 A/D 轉換芯片 TLC2543 與單片機的連接就比較簡單，REF+和 REF分別接電源和地， SD0， SDI， CS， CLK 分別接單片機的 口。由于軟件本身的缺陷，在繪圖過程中不能夠復制電路元器件，否則會造成仿真的失敗。在每個模塊的電源與接地之間并聯小容量的退 耦 電容 。 實驗結果分析 由調試的結果可以看出， 在 0~5V檔位上，該數字電壓表基本沒有誤差。 此次 電子 課程設計，我做的是數字 式 電壓表這個基礎的設計，雖然該設計十分簡單，但是上課所學的很多知識都能應用在這個電壓表設計中。 總體來說，這次實習使我受益匪淺。//1602 液晶寫命令 /數據標志 ,0 時寫命令 sbit rw=P1^1。 sbit flag_3=P2^3。x0。 delay(5)。 } void init_1602()//對 1602 液晶的初始化函數 { rs=0。 write_(0x01)。 基于單片機的數字式電壓表 25 uchar i,a[5]。 dat=dat/10。 write_dat(a[0]+0x30)。) { write_dat(*str)。\039。 for(i=0。 delay(5)。//三檔 ,量程為 300V else if(!flag_2) dat_v=(50*dq)/4096*100。 if(dat=100)//當電壓值大于 1V 時 ,用 V顯示 ,否則用 mV 顯示 { display_string(0,0,tab3)。 } } } void timer0() interrupt 1//定時器中斷函數 { TH0=(6553650000)/256。 基于單片機的數字式電壓表 28 display(1,7,dat*1000)。 delay(10)。 dq=read_AD(0)。 delay(2)。 clk=0。 write_(add)。 while(*str!=39。)。i5。//打開中斷 TR0=0。 write_(0x06)。 delay(5)。 de