【正文】 具有更為重要的第二功能，如表 所示。對 P2 口管腳寫入“ 1”后，被內(nèi)部上拉電阻拉高，可用作輸入。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，它可以被定義為數(shù)據(jù)總線和地址總線的低八位。 AT89S51 片內(nèi)含有 4k 字節(jié) Flash 閃速時鐘電路 復(fù)位電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路 測量電流輸入 顯示系統(tǒng) AT89C51 P1 P2 P2 P0 16 直流數(shù)字電流表的設(shè)計(jì) 存儲器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個 I/O 口線，看門狗 (WDT)，兩個數(shù)據(jù)指針，兩個 16 位定時 /計(jì)數(shù)器 ,一個 5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。 所需元器件清單 表 器件類型 器件名 數(shù)值 數(shù)量 單片機(jī) AT89S51 1 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 1 數(shù)碼管 TSEGMP*4CCBLUE 1 開關(guān) 按鍵開關(guān) 1 電容 C C2 33uF 2 電解電容 C3 10uF 1 電阻 R1 1K 2 排阻 RP1 200 1 變阻器 RV1 1K 1 晶振 X1 1MHz 1 第四章 數(shù)字式電流表的硬件設(shè)計(jì) 15 第四章 數(shù)字式電流表的硬件設(shè)計(jì) 硬件電路設(shè)計(jì)概述 硬件電路設(shè)計(jì)主要包括： AT89S51 單片機(jī)系統(tǒng)， A/D 轉(zhuǎn)換電路，顯示電路。 （ 2） LED 動態(tài)顯示方 式： 在多位 LED 顯示時，為了簡化硬件電路，通常將所有位的段選線相應(yīng)的并聯(lián)在一起，有一個 8 位 I/O 口控制，形成段選線的多路復(fù)用。 LED 顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種顯示方式。它的優(yōu)點(diǎn)是精度、速度、價格適中、不存在延遲問題?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時 /計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。但其價格相對8031 較貴。目前世界上 較為著名的 8 位單片機(jī)的生產(chǎn)廠家和主要機(jī)型如下： 美國 Intel 公司： MCS— 51系列及其增強(qiáng)型系列 美國 Motorola 公司： 6801 系列和 6805 系列 美國 Atmel 公司： 89C52 等單片機(jī) 美國 Zilog 公司： Z8系列及 SUPER8 美國 Fairchild 公司： F8系列和 3870 系列 美國 Rockwell 公司： 6500/1 系列 美國 TI（德克薩司儀器儀表）公司： TMS7000 系列 NS（美國國家半導(dǎo)體）公司： NS8070 系列 等等。第 7 腳為 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，第 7 腳輸出高電平。當(dāng)輸入零點(diǎn)電流為4mA 的時候，利用 IN上面建立起來的電壓，抵消掉 IN+由于 4mA 出現(xiàn)的無用信號，使得數(shù)字電壓表差分輸入＝ 0,就實(shí)現(xiàn)了 4mA 輸入時顯示為 0 的要求。下降沿啟動 A／ D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。 圖 倍放大器電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路 在電流或者電壓 的測量中，經(jīng)常遇見測量的并不是直流而是交流，這時候，絕對不可以把交流信號直接輸入到數(shù)字電 流 表去，必須先把被測的交流信號變成直流信號后，才可以送入數(shù)字電 流 表進(jìn)行測量。 圖 主控模塊 顯示模塊 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 6 直流數(shù)字電流表的設(shè)計(jì) 總體結(jié)構(gòu) 數(shù)字電流表的組成 圖 數(shù)字電流表的組成框圖 數(shù)字直流電流表 的核心是 A/D轉(zhuǎn)換器 。 數(shù)字電流表，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)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。模糊控制器一般由輸入標(biāo)定、模糊化、模糊決策、清晰化、輸出標(biāo)定等 幾 第一章 引言 3 個部分組成。典型的結(jié)構(gòu)由知識庫、推理機(jī)、人機(jī)接口等組成。當(dāng)今，控制理論已發(fā)展到智能控制的新階段，自動化儀器儀表的智能化就成為必然和必須。與此同時，由 DVM 擴(kuò)展而成的各種通用及專用數(shù)字儀器儀表，也把電量及非電量測量技術(shù)提高到嶄新的水平。系統(tǒng)除能確保實(shí)現(xiàn)要求的功能外，還可以方便進(jìn)行 8路其它 A/D 轉(zhuǎn)換量的測量、遠(yuǎn)程測量結(jié)果傳送等擴(kuò)展功能?；卮饐栴}正確，通過答辯體現(xiàn)了 雷立磊同學(xué)掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)方面的基本理論和基本技能，并能熟練的利用機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)基本知識和單片機(jī)基本技能完成測量儀器方面的應(yīng)用工作。論文主要包括以下內(nèi)容： 、數(shù)字電路方面的基本原理和基本理論。 學(xué) 院 審 核（蓋章） 檢查組教師： 2020 年 4月 15 日 注：此表由指導(dǎo)教師填寫，中期檢查成績將作為畢業(yè)設(shè)計(jì)總成績的一部分；此表裝訂入畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中。 開始 日期 2020年 1 月 5 日 完成日期 2020年 5 月 24日 院長（簽字） 年 月 日 注：本任務(wù)書一式兩份，一份交學(xué)院，一份學(xué)生自己保存。班 級 08331 0 學(xué) 號 08331010 0 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 題 目 直流數(shù)字電流表的設(shè)計(jì) 學(xué) 院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 學(xué)生姓名 導(dǎo)師姓名 宋金茂 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠信聲明書 本人聲明：本人所提交的畢業(yè)論文《 直流數(shù)字電流表的設(shè)計(jì) 》是本人在指導(dǎo)教師 指導(dǎo)下獨(dú)立研究、寫作的成果，論文中所引用他人的無論以何種方式發(fā)布的文字、研究成果，均在論文中加以說明；有關(guān)教師、同學(xué)和其他人員對本文的寫作、修訂提出過并為我在論文中加以采納的意見、建議，均已在我的致謝辭中加以說明并深致謝意。 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 長 安 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作計(jì)劃 學(xué)生姓名 學(xué)號 08331010 指導(dǎo)教師 宋金茂 職稱 高 工 學(xué) 院 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 題目名稱 直流數(shù)字電流表的設(shè)計(jì) 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度 起 止 時 間 工 作 內(nèi) 容 — 學(xué)習(xí)單片機(jī)和數(shù)字電路的相關(guān)知識。 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 長 安 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績登記表 學(xué) 院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 姓 名 學(xué) 號 08331010 成 績 題目名稱 直流數(shù)字電流表的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 宋金茂 職 稱 高工 指導(dǎo)教師評語及對成績的評定意見 雷立磊同學(xué)能夠按照畢業(yè)設(shè)計(jì)工作計(jì)劃，在廣泛閱讀有關(guān)單片機(jī)原理及 A/D 轉(zhuǎn)換等相關(guān)參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，基于單片機(jī)和 C語言基本理論，利用實(shí)驗(yàn)方法系統(tǒng)地開展了對直流數(shù)字電壓表的研究，獲得了比較理想的設(shè)計(jì)作品，對相關(guān)結(jié)論及存在問題進(jìn)行了討論、分析，同時將有關(guān)實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果進(jìn)行了比較驗(yàn)證。 。 經(jīng)過答辯組全體教師認(rèn)真討論，無記名投票同意該同學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)成績?yōu)? 。簡易數(shù)字電流測量電路由 A/D 轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、顯示控制等組成。因此對數(shù)字電壓表作全面深入的了解是很有必要的。本文將就自動化儀器儀表的智能化的狀況與進(jìn)展，以及當(dāng)今對智能儀器儀表研究、開發(fā)熱點(diǎn)做概要的分析與表述。其中，知識的獲取、知識庫的建立是關(guān)鍵。其中，模糊化、模糊決策、清晰化是主要和基本的部分，“模糊化”將輸入量 (精確量 )變?yōu)槟：?，“模糊決策”進(jìn)行模糊運(yùn)算，其過程是由推理機(jī)進(jìn)行預(yù)估輸出推理，得到模糊量輸出。傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一、精度低，不能滿足數(shù)字化時代的需求，采用單片機(jī)的數(shù)字電流表，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)時通信。 按系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)要求，決定控制系統(tǒng)采用 AT89C51單片機(jī)， A/D轉(zhuǎn)換采用 ADC0809。下圖就是一個把交流信號轉(zhuǎn)換成為直流信號的參考電路。直到 A／ D 轉(zhuǎn)換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。隨著信號的繼續(xù)增大，例如到了 20mA，對數(shù)字電 流 表來說，相當(dāng)于差分輸入電流為 204=16mA，這個 16mA 在 電阻上的壓降，就是數(shù)字電 流 表的最大輸入信號。第 9 腳為 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許控制，當(dāng) OE 腳為高電平時， A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)從端口輸出。 盡管單片機(jī)的品種很多，但是在我國使用最多的還是 Intel 公司的 MCS— 51系列單片機(jī)和美國 Atmel 公司的 89C52 單片機(jī) MCS— 51 系列單片機(jī)包括三個基本型 803 805 8751 8031 內(nèi)部包括一個 8位 CPU、 128 個字節(jié) RAM， 21個特殊功能寄存器（ SFR）、4個 8位并行 I/O 口、 1 個全雙工串行口、 2個 16位定時器 /計(jì)數(shù)器，但片內(nèi)無程序存儲器，需外擴(kuò) EPROM 芯片。 8031 外擴(kuò)一片 4KB EPROM 的就相當(dāng)于 8751，它的最大優(yōu)點(diǎn)是價格低。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。適合于中速率而分辨率較高的場合。 （ 1） LED 靜態(tài)顯示方式： LED 顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時， 各位的共陰極（或共陽極）連接在一起并接地（或 +5V）；每位的段選線（ a～ dp）分別與一個 8 位的鎖存器輸出相連。而各位的共陽極或共順序脈沖 發(fā)生器 逐 次逼近寄存器 DAC 電流 比較器 輸入數(shù)字電流 輸入電流 14 直流數(shù)字電流表的設(shè)計(jì) 陰極分別由相應(yīng)的 I/O 線控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時選通。測量最大電壓為 5A，顯示最大值為 。同時 ,S51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。在FLASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口；當(dāng) FLASH 進(jìn)行校驗(yàn)時， P0 輸出原碼，此時 P0外部必須接上拉電阻。 P2 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部接有上拉電阻的緣故。 P3口同時為 FLASH 編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號 表 P3口的第二功能 端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INTO（外部中 斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（定時器 0外部輸入） T1（定時器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 第四章 數(shù)字式電流表的硬件設(shè)計(jì) 19 (7) RST：復(fù)位輸入。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加12V 編程電源（ VPP）。它既可當(dāng)定時器使用，也可作為外部事件計(jì)數(shù)器使用，其工作方式由特殊功能寄存器 T2CON 的 C/T2 位選擇?？删幊虝r鐘輸出： 定時器 2 可通過編程從 輸出一個占空比為 50%的時鐘信號。寫入 SBUF 的數(shù)據(jù)裝入發(fā)送寄存器，對 SBUF 的讀操作是對物理上分開的接收寄存器進(jìn)行訪問。然而，定時器 2 的標(biāo)志位 TF2 在定時器溢出的那個機(jī)器周期的 S2P2 狀態(tài)置位，并在同一個機(jī)器周期內(nèi)查詢到該標(biāo)志。 用戶也可以采用外部時鐘。 加密位不可直接校驗(yàn)，加密位的校驗(yàn)可通過對存儲器的校驗(yàn)和寫入狀態(tài)來驗(yàn)證。地址鎖存與譯碼電路完成對 A、 B、 C 三個地址位進(jìn)行鎖存與譯碼， 如表 所示。