【正文】 ....... 3 3 系統(tǒng)設(shè)計中相關(guān)硬件簡介 ............................................................................................ 4 AT89C51 單片機簡介 .................................................................................................. 4 模數(shù)（ A/D）芯片 TLC2543 簡介 ............................................................................... 4 常用顯示器 簡介及本設(shè)計顯示器的選擇 ................................................................. 6 1602 液晶顯示器介紹 ................................................................................................ 7 4 硬件系統(tǒng)設(shè)計 ................................................................................................................... 9 設(shè)計要求 ....................................................................................................................10 設(shè)計方案 ....................................................................................................................10 硬件電路系統(tǒng)模塊的設(shè)計 ........................................................................................10 5 軟件系統(tǒng)設(shè)計 ..................................................................................................................15 主程序流程圖 ............................................................................................................15 TLC2543 采集數(shù)據(jù)流程圖 .........................................................................................16 LCD 初始化流程圖 .....................................................................................................17 LCD 顯示流程圖 .........................................................................................................18 6 電路調(diào)試及實驗結(jié)果 ....................................................................................................19 Proteus 仿真結(jié)果及其分析 .....................................................................................19 搭建實驗電路及調(diào)試分析 ........................................................................................20 實驗結(jié)果分析 ............................................................................................................20 7 總結(jié) .....................................................................................................................................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(shù)字式電壓表 1 1 緒論 數(shù)字 式 電壓表 (Digital Voltmeter)簡稱 DVM， 作為智能儀表的一種 ， 它是采用數(shù) 字化測量技術(shù) ， 把連續(xù)的模擬量 (直流輸入電壓 )轉(zhuǎn)化成不連續(xù) ， 離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表 。 數(shù)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(jīng)常。最高量程為 300V，分三個檔位量程，即 6V、 30V、 300V，可以通過調(diào)檔開關(guān)來實現(xiàn)各個檔位， 最高精度為 ，誤差控制在 。本設(shè)計 的數(shù)字 式 電壓表可直接讀取數(shù)值 且 比較精確， 適合在多種場合 下使用 。 模擬電路和數(shù)字電路是相互聯(lián)系的 ， 由邏輯控制電路產(chǎn)生控制信號 ， 按規(guī)定的時序?qū)?A/D 轉(zhuǎn)換器中 各組模擬開關(guān)接通或斷開 ， 保證 A/D 轉(zhuǎn)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(shè)計方案設(shè)計不靈活 ， 難與在原基礎(chǔ)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(zhuǎn)換結(jié)束輸出 EOC； （ 8）具有單、雙極性輸出； 基于單片機的數(shù)字式電壓表 5 （ 9）可編程的 MSB 或 LSB 前導(dǎo)； （ 10） 可編程輸出數(shù)據(jù)長度。串行數(shù)據(jù)以 MSB 為前導(dǎo)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(qū)動發(fā)光，發(fā)光響應(yīng)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(qū)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(diào)檔開關(guān)實現(xiàn)各檔位 選擇 。在單片機內(nèi)部有一個時鐘振蕩電路，只需要外接一個振蕩源就能產(chǎn)生一定的時鐘信號送到單片機內(nèi)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(shè)計中， R1 為定值 100K，基于單片機的數(shù)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(zhuǎn)換的 A/D 數(shù)據(jù)，即輸出數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)從 Data Output 一位一位的移出。顯示模塊初 始化：首先清屏，再設(shè)置接口數(shù)據(jù)位為 8 位，顯示行數(shù)為 1 行，字型為 5*7 點陣，然后設(shè)置為整體顯示，不顯示光標和字體閃爍，然后設(shè)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(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 顯示瞬時電壓值 中端輸入 啟動 A/D 轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)輸入 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理 主程序流程圖 中斷服務(wù)子程序 采集子程序 N Y Y 轉(zhuǎn)換是否結(jié)束 基于單片機的數(shù)字式電壓表 16 TLC2543 采集數(shù)據(jù)流程圖 圖 42 TLC2543 數(shù)據(jù)采集流程圖 TLC2543 是 12 位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使用開關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成 A/D 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(fù)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(lián)小容量的退 耦 電容 。 實驗結(jié)果分析 由調(diào)試的結(jié)果可以看出， 在 0~5V檔位上，該數(shù)字電壓表基本沒有誤差。 此次 電子 課程設(shè)計，我做的是數(shù)字 式 電壓表這個基礎(chǔ)的設(shè)計，雖然該設(shè)計十分簡單，但是上課所學(xué)的很多知識都能應(yīng)用在這個電壓表設(shè)計中。 總體來說，這次實習(xí)使我受益匪淺。//1602 液晶寫命令 /數(shù)據(jù)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(shù) { rs=0。 write_(0x01)。 基于單片機的數(shù)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(dāng)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(shù) { TH0=(6553650000)/256。 基于單片機的數(shù)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