【正文】 簡易數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)”的設(shè)計(jì)過程，綜合所學(xué)課程，掌握目前自動(dòng)化儀表的一般設(shè)計(jì)要求，工程設(shè)計(jì)方法，開發(fā)及設(shè)計(jì)工具的使用方法，通過這一設(shè)計(jì)實(shí)踐過程，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力和分析，解決問題的能力；積累經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)按部就班，一絲不茍的工作個(gè)對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 設(shè)計(jì)電壓表并實(shí)現(xiàn)簡單測(cè)量。 驅(qū)動(dòng)器：驅(qū)動(dòng)顯示器的 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g 七個(gè)發(fā)光段，驅(qū)動(dòng)發(fā)光數(shù)碼管（ LED）進(jìn)行顯示。在對(duì)應(yīng) 2DS 、 3DS 和 4DS 選通期間， 0Q ～ 3Q 輸出 BCD 全位數(shù)據(jù)，即以 8421 碼方式輸出對(duì)應(yīng)的數(shù)字 0～ 9。數(shù)字式電壓表頭的等效輸入電 阻通常在 200M 歐以上，滿量程時(shí)所流經(jīng)的電流通常在 1 皮安左右。在自動(dòng)控制領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)是監(jiān)測(cè)。 （ 4） 8 位處理器的引腳功能一般都是固定的。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。 7 一個(gè)全雙工串行 I/O 口 UART（通用異步接收、發(fā)送器） 8 一個(gè)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路。 PC PC 是一個(gè) 16 位的計(jì)數(shù)器，用于存放一條要執(zhí)行的指令地址，尋址范圍為 64kB，PC 有自動(dòng)加 1 功能，即完成了一條指令的執(zhí)行后，其內(nèi)容自動(dòng)加 1。其中 5 個(gè)是雙字節(jié)寄存器，它們共占用了 26 個(gè)字節(jié)。其余用于芯片控制的寄存器中，累加器 A、標(biāo)志寄存器 PSW、數(shù)據(jù)指針 DPTR 等的功能前已提及 。 時(shí)鐘電路 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩和外部振蕩方式。 指令周期：執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間。 51 單片機(jī)的復(fù)位是由 RESET 引腳來控制的，此引腳與高電平相接超過 24 個(gè)振蕩周期后， 51 單片機(jī)即進(jìn)入芯片內(nèi)部復(fù)位狀態(tài)，而且一直在此狀態(tài)下等待，直到RESET 引腳轉(zhuǎn)為低電平后，才檢查 EA 引腳是高電平或低電平，若為高電平則執(zhí)行芯片內(nèi)部的程序代碼，若為低電平便會(huì)執(zhí)行外部程序。 GND：地。 A、 B、 C：地址輸入線。 LED 數(shù)碼管顯示器 數(shù)碼顯示器結(jié)構(gòu) 基本的半導(dǎo)體數(shù)碼管是由七個(gè)條狀發(fā)光二極管芯片排列而成的。 （ 2）條形七段式數(shù)碼管屬于混合封裝形式。共陰極LED 與共陽極 LED 的段選碼互為補(bǔ)碼。同時(shí)該芯片還具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖。 EA/VPP：外部訪問允許。 硬件系統(tǒng)的整體框圖 ～ 電源部分提供整個(gè)系統(tǒng)的電能，單片機(jī)部分控制系統(tǒng)，顯示部分顯示測(cè)量結(jié)果以及模式狀態(tài)，模數(shù)轉(zhuǎn)換采集電壓以及電阻值發(fā)送到單片機(jī)，如果電壓過高超過量程或者測(cè)量短路，單片機(jī)控制蜂鳴器報(bào)警。通過串口通訊可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與電壓表的通訊，通過上位機(jī)選擇，可以切換電壓表模式，從而實(shí)現(xiàn)上位機(jī)功能選擇的功能。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA 端狀態(tài)。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。 VCC：電源電壓 靜態(tài)接口為固定顯示方式，無閃爍，其電路可采用一個(gè)并行口接一個(gè)數(shù)碼管，數(shù)碼管的公 共端按共陰或共陽分別接地 。 （ 3）單片集成式多位數(shù)字顯示器是在發(fā)光材料基片上（大圓片），利用集成電路工藝制作出大量七段數(shù)字顯示圖形，通過劃片把合格芯片選出，對(duì)位貼在印刷電路板上，用壓焊工藝引出引線，再在上面蓋上 “ 魚眼透鏡 ” 外殼。其具體結(jié)構(gòu)有 “ 反射罩式 ” 、 “ 條形七段式 ” 及 “ 單片集成式多位數(shù)字式 ”等 （ 1）反射罩式數(shù)碼管一般用白色塑料做成帶反射腔的七段 式外殼，將單個(gè) LED貼在與反射罩的七個(gè)反射腔互相對(duì)位的印刷電路板上，每個(gè)反射腔底部的中心位置就是 LED 芯片。 應(yīng)用說明 （ 1） ADC0809 內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與 AT89S51 單片機(jī)直接相連。 REF（ ）：參考電壓負(fù)端。 第 4 章 硬件電路的設(shè)計(jì)及原理圖 ADC0809 是帶有 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器、 8 路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的 CMOS 組件。 上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自積振蕩，并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。輸出數(shù)據(jù)時(shí)可以得到鎖存，不需外接 8 專用鎖存器，輸入數(shù)據(jù)可以得到緩沖。其中帶＊號(hào)的可位尋址。 CPU 執(zhí)行指令時(shí)，由程序存儲(chǔ)器中讀取的指令代碼送如指令寄存器，經(jīng)指令譯碼器譯碼后由定時(shí)有控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，完成指令功能。它由運(yùn)算器和控制器等部件組成。 4. 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用 現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口 ，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)，電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無線電對(duì)講機(jī)等。 （ 6） 單片機(jī) 把微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)部分集成在一塊芯片上，大大縮短了系統(tǒng)內(nèi)信號(hào)的傳送距離，從而提高了系統(tǒng)的可靠性及運(yùn)行速度。生產(chǎn)過程以及大型設(shè)備的監(jiān)測(cè)、控制一般使用帶標(biāo)準(zhǔn)鍵盤、顯示和外部存儲(chǔ)設(shè)備的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，但小型儀器儀表、家用電器等設(shè)備的自動(dòng)控制對(duì)體積、價(jià)值和功能有所要求，均不可能使用常規(guī)的計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)，于是出現(xiàn)了單片微型計(jì)算機(jī)，簡稱單片機(jī)。數(shù)字電壓表 (數(shù)字面板表 )是當(dāng)前電子、電工、儀器、儀表和測(cè)量領(lǐng)域大量使用的一種基本測(cè)量工具有關(guān)數(shù)字電壓表的書籍和應(yīng)用已經(jīng)非常普及了。 數(shù)字電壓表的發(fā)展趨勢(shì) 傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一、精度低，不能滿足數(shù)字化時(shí)代的需求，采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表，由精度高、抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)、集成方便，還可與 PC 進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。 2．電路工作 數(shù)字電壓表通過位選信號(hào) 1DS ～ 4DS 進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描顯示，由于 MC1433 電路的A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果是采用 BCD 碼多路調(diào)制方法輸出，只要配上一塊譯碼器，就可以將轉(zhuǎn)換結(jié)果以數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)四位數(shù)字的 LED 發(fā)光數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示。 ； ⑸帶有一定的擴(kuò)展功能； 第 1 章 數(shù)字電壓表簡介 數(shù)字電壓表的介紹 數(shù)字電壓表（ Digital Voltmeter）簡稱 DVM，它是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。在實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)功能要求之上擴(kuò)展了串口通訊、時(shí)鐘功能、高壓報(bào)警、短路測(cè)試、電阻測(cè)量、交流電壓峰峰值和周期測(cè)試等功能，使系統(tǒng)達(dá)到了良好的設(shè)計(jì)效果和要求。 213 位 A/D 轉(zhuǎn)換器：將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。 DS 和 EOC 的時(shí)序關(guān)系是在 EOC脈沖結(jié)束后，緊接著是 1DS 輸出正脈沖。 數(shù)字電 壓表是諸多數(shù)字化儀表的核心與基礎(chǔ) ,電壓表的數(shù)字化是將連續(xù)的模擬量如直流電壓轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的離散的數(shù)字形式并加以顯示 ,這有別于傳統(tǒng)的以指針加刻度盤進(jìn)行讀數(shù)的方法 , 避免了讀數(shù)的視差和視覺疲勞。然而基于 PC 通信的數(shù)字電壓表 ,既可以完成測(cè)量數(shù)據(jù)的 傳遞 ,又可借助