【正文】 量系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)設(shè)計 ........................................................................ 5 21 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計原理 .............................................................................................. 5 22 電壓測量系統(tǒng)在設(shè)計上特點 .......................................................................................... 6 23 多路數(shù)字電壓測量系統(tǒng)的設(shè)計與制作步驟 .................................................................. 6 24 電路各部 分硬件電路介紹 ............................................................................................... 7 241 單片機 AT89C51 及其特點 ....................................................................................... 7 242 數(shù)碼管驅(qū)動電路 ........................................................................................................ 9 243 動態(tài) LED 數(shù)字顯示電路 .......................................................................................... 10 244 系統(tǒng) A/D 電壓采樣電路 .......................................................................................... 12 245 4024 分頻電路 ......................................................................................................... 15 第三章 多路電壓測量系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)介紹 ........................................................................ 16 31 多路數(shù)字電壓測量系統(tǒng)軟件設(shè)計概述 ........................................................................ 16 313 顯示子程序 .............................................................................................................. 17 314 模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換測量子程序 ............................................................................................ 18 32 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計 ..................................................................................................... 21 第四章 測量系統(tǒng)的調(diào)試與測試 .......................................................................................... 29 41 電壓測量系統(tǒng)的調(diào)試 ................................................................................................... 29 42 系統(tǒng)測試 ....................................................................................................................... 30 43 性能分析 ........................................................................................................................ 30 附件１ 元器件清單 ............................................................................................................ 31 附件２ 實物電路圖。硬件部分包括單片機電路、過程輸入通道（模擬量輸入通道）和接口電路。本產(chǎn)品可用于多路電壓的測量，在電子電氣領(lǐng)域因而有較大的使用范圍，另外，在保證一定的精度的情況下，本產(chǎn)品有較大的價格優(yōu)勢，這是我們這款產(chǎn)品的特點，從而使它具有較大的實用價值。7 腳為 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束標志，當 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，7 腳輸出高電平。但必須注意如用軟件來實現(xiàn)的硬件功能，其響應時間要比直接用硬件來實現(xiàn)花的時間長，而且占用 CPU 時間。設(shè)計小組應該完成以下幾步工作： 7 1. 確定設(shè)計任務(wù)和功能要求2. 按照設(shè)計圖紙進行電路的焊接和調(diào)試3. 電路調(diào)試工作完成后利用仿真器進行對電路軟件上的調(diào)試4. 對電路進行工藝上的修改與性能測試24 電路各部分硬件電路介紹本系統(tǒng)電路以單片機 AT89C51 為控制核心，包括單片機及其外圍電路，A/D 轉(zhuǎn)換電路、分頻電路、按鍵選擇電路、數(shù)碼管動態(tài)驅(qū)動與顯示電路等組成，下面我們一一進行闡明。P1 口（1－8）： P1 口是從內(nèi)部提供上拉電阻器的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能接收和輸出 4 個 TTL 門電流。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期 2 次 PSEN 有效，但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這 2 次有效的PSEN 信號將不出現(xiàn)。型號 最大拉出電流（mA）最大吸收電流（mA）典型傳播延遲時間（ns）典型總功耗（ mW）54S244 12 48 6 55874S244 15 64 6 55854LS244 12 12 12 12774LS244 15 24 12 127 表 2 ，74HC244 典型參數(shù)243 動態(tài) LED 數(shù)字顯示電路在本系統(tǒng)中，需要用到的數(shù)碼管比較多，包括 1 位顯示通道號，三位顯示電壓值，電壓顯示精確到小數(shù)點后兩位。圖 26 數(shù)碼管引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖由圖可見，a. 、b、c 、d、 f、g、分別為七個發(fā)光段引腳，dp 引腳為小數(shù)點。其內(nèi)部有一個 8 路通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8 個單斷模擬輸入信號中的一個進行 A/D 轉(zhuǎn)換。圖 28 ADC0809 與單片機接口電路圖 圖 29 ADC0809 與單片機連接實物圖 15 ADC0809 具有 8 路模擬輸入端口，由于 ADC0809 內(nèi)部含有輸出三態(tài)緩沖鎖存器，所以可以直接將 8 位數(shù)字量輸出端與單片機 P0 口相連。245 4024 分頻電路本系統(tǒng)采用 4000 系列電路中的 4024 對 ALE 引腳進行 2 分頻，得到 1M 頻率的方波信號，提供給 ADC0809 作為工作頻率，我們采用的是硬件分頻的方法，其特點是不影響軟件編程，簡化了軟件程序。下圖為多路數(shù)字電壓測量系統(tǒng)設(shè)計流程圖及系統(tǒng)框圖如下圖 31 所示：圖 31 多路數(shù)字電壓測量系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計流程圖 17 312 主程序在剛上電時，系統(tǒng)默認為循環(huán)顯示 8 個通道的電壓值狀態(tài)。其程序流程見圖 33，子程序源程序如下所示。啟動測試WAIT: JB ,MOVD 。***************************。* 顯示控制程序 *。***************************。* 電壓測量(A/D) 子程序 *。測試啟動 NOP NOP CLR SETB 27 NOP NOP CLR NOP NOP NOP NOP RETMOVD: SETB 。***************************KEYWORK1: JNB ,KEY1KEYOUT: RETKEY1: LCALL DISP 。軟件程序調(diào)試一般是一個模塊一個模塊地進行，一個子程序一個子程度地調(diào)試，最后聯(lián)起來統(tǒng)調(diào)。接下來，我們調(diào)試 AD 轉(zhuǎn)換模塊，調(diào)試 AD 轉(zhuǎn)換模塊時，首先使得電壓輸入 30 為一固定的值，比如 5V,如果數(shù)碼管輸出顯示為 ，則說明 AD 轉(zhuǎn)換模塊固定值調(diào)試成功，然后我們在電路中，接上需要測量的電壓，進行聯(lián)調(diào)，直到全部調(diào)試成功。這就決定了該電壓的最大分辨率（精度）只能達到 。附件１ 元器件清單器件類別 型號參數(shù) 數(shù)量 參考價格 備注單片機 AT89C51 1 8 元晶振 12MHZ 1數(shù)碼管 共陽 4開關(guān) 按鍵開關(guān) 3三極管 PNP 4A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 1 10 元驅(qū)動器 244 110K 2 4普通電阻 8分頻器 4024 1磁片電容 30PF 2電解電容 10uf 1 32 附件２ 實物電路圖。使用南京偉福仿真器將程序燒入芯片進行仿真調(diào)試。在此，我還要感謝在一起的組員，黃龍，