【正文】 K10A D C 0 8 0 9 圖 37 ADC0809引腳圖 表 33通道選擇表 C B A 選擇的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 基 于單片機的電量檢測系統(tǒng)設(shè)計 14 INO－ IN7： 8 條模擬量輸入通道 。 CLK：時鐘脈沖輸入端。下降沿啟動 A／ D 轉(zhuǎn) 換，之后 EOC 輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會被拉低，這樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。 LED數(shù)碼顯示清晰、成本低廉，配置靈猴，與單片機接口簡單易行。 而各位的共陽極或共陰極分別由相應(yīng)的 I/O 線控制，實現(xiàn)各位的分時選通。也正因為如此，靜態(tài)顯示器的亮度都較高。當(dāng)輸出允許控制﹝ G﹞ 為高電平時，并行輸出 ﹝ QS～QH﹞為高阻態(tài)，而串行輸出﹝ QH1﹞不受影響。 LED 就可以實現(xiàn)顯示了。這種結(jié)構(gòu)化方式可使程序?qū)哟吻逦?，便于使用、維護以及調(diào)試。 標(biāo)度轉(zhuǎn)換的目的是要把實際采樣的二進制轉(zhuǎn)換成 BCD 形式的電量值，然后存放到顯示緩沖區(qū)。 AT89C51 的 T／ C 是加 1 計數(shù)的。 開 始給 定 時 器 T 0 初 值設(shè) 定 2 s 時 間 計 數(shù) 圖 44 定時器 0中斷流程圖 開 始啟 動 A D C 0 8 0 9延 時數(shù) 據(jù) 輸 出 圖 45 A/D轉(zhuǎn)換流程圖 基 于單片機的電量檢測系統(tǒng)設(shè)計 24 結(jié)束語 我做的基于單片機的電量檢測系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計完成了，基本上達到了預(yù)期的目的。 通過這次的畢業(yè)設(shè)計，讓我深刻的認(rèn) 識到專業(yè)知識的重要性，也理解了理論聯(lián)系實際的含義，并且檢驗了大學(xué)四年的學(xué)習(xí)成果。 由于自身水平有限，設(shè)計中的不足之處。通 過此次的畢業(yè)設(shè)計，使我對單片機有了更深一層的了解，從 理論和實踐我 都得到了很大的提高，所以這次任務(wù)的完成使我學(xué)到了很多知識。 開 始延 時再 次 判 斷 是 否 有 鍵 按 下設(shè) 計 標(biāo) 志 位 為 0啟 動 A D C 0 8 0 9調(diào) 用 顯 示再 次 判 斷 是 否 有 鍵 按 下設(shè) 置 標(biāo) 志 位 為 1返 回NYNY 圖 43 KEY1和 KEY2子程序流程圖 T／ C的方式控制寄存器 TMOD 用來編程定時器／計數(shù)器的工作方式 。若在簧片抖動時驚醒掃描就可能得到不正確的結(jié)果。 C 語言功能齊全。 C 語言功能豐富，表達能力強應(yīng)用廣，既有高級語言的特點，也有匯編語言的特點。其中 SRCLR可以直接接到高電平，用軟件實現(xiàn)寄存器清零；如果不需要軟件改變亮度， G 可以直接接到低電平，而用硬件來改變亮度。如果顯示器位數(shù)較多，則靜態(tài)顯示方式更是無法適應(yīng)，因此在顯示位數(shù)較多的情況下，一般都采用動態(tài)顯示方式。由于各位的段選線并聯(lián)，段碼的輸出對各位來說都是相同的，因此，同一時刻，如果各位位選線都處于選通狀態(tài)的話， 4 位 LED 將顯示相同的 字符。因此這種LED 顯示器被稱為七段數(shù)碼管或八段數(shù)碼管。因此，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個按鍵按下了。當(dāng) OE 輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上 鍵盤輸入部分 矩陣式鍵盤 在 鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少 I/O 口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。 REF（ +）、 REF（ ）：基準(zhǔn)電壓。 ADDA、 ADDB、 ADDC:3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路。信號單極性，電壓范基 于單片機的電量檢測系統(tǒng)設(shè)計 13 圍 是 0V－ 5V，若信號太小，必須進行放大。 A / D 轉(zhuǎn) 換 器V r e f模 擬 輸 入V c cV s s數(shù)據(jù)忙啟動允 許輸 出 圖 35 A／ D轉(zhuǎn)換器的輸入位置 （ 1） 模擬 輸入信號 Vin 和參考電壓 Vref （ 2） 數(shù)字輸出信號 （ 3） 啟動轉(zhuǎn)換新號，輸入 基 于單片機的電量檢測系統(tǒng)設(shè)計 12 （ 4） 轉(zhuǎn)換完成信號或者 “忙 ”信號，輸出 （ 5） 數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入 為了與單片機接口，必須設(shè)置圖所示的一些數(shù)據(jù)輸入接口、狀態(tài)輸入接口及控制輸出接口等。因此本次 設(shè)計選用一款逐次比較型 A／ D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809. 被采樣的電壓、電流信號分兩路進入 ADC0809 進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，寫信號 WR 和 控制 ADC0809 的地址鎖存和轉(zhuǎn)換器，即當(dāng) START 上跳沿時 ，所有內(nèi)部寄存器清零；下調(diào)沿時，開始進行 A／ D 轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)換期間， START 應(yīng)保持低電平。 (4)在高電壓編程方式時，將 EA／ Vpp 加上 +12V 編程電壓。 基 于單片機的電量檢測系統(tǒng)設(shè)計 9 C 2X TX TE N DC 1外 部 振 蕩 信 號 輸 入N C X T A L 2X T A L 1E N D 圖 32 內(nèi)部振蕩電路 圖 33 外部振蕩電路 由于外部時鐘信號是通過一個 2 分鐘觸發(fā)器作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。 時鐘振蕩器： AT89C51 中有一個用于購車個內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2F 分別是該放大器的輸入端和輸出端。如有必要，可通過對特殊功能寄存器 (SFR)區(qū)中的 8EH 單元的 D0位置位，可禁止 ALE 操作。作為輸入，由于外部下 拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P2口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出4個 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1” 時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且 作為輸入。 GND：接地。所以不采用 基 于單片機的電量檢測系統(tǒng)設(shè)計 6 89C51 單片機 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。 ROM 內(nèi)的程序是公司制作芯片時，代為用戶燒紙的，出場的 8051 都是含有特殊用途的單片機。 AT89C51 單片機控制 AD0809 進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機的運算，輸出結(jié)果，并把結(jié)果在 4 位 8 段數(shù)碼管上顯示 。轉(zhuǎn)換器 5 是配套研發(fā)的專用厚膜 集成器件，它把交流電壓信號變換為直流電壓或直流電流輸出。體積小、重量輕、精度高、耗能低，輸入電路、輸出電路完全隔離，輸出信號可以共地，輸出形式多樣，滿足各種使用要求，在 0～ 120%標(biāo)稱輸入范圍內(nèi)，輸出信號入輸出信號之間保持正比例關(guān)系，通聘寬帶，可以測量 5kHz 以內(nèi)的正弦 交流電流或交流電壓。微機通過查詢或檢測電路向微機提出的中斷請求，使微機及時了解檢測 電路的工作狀態(tài)。 本文首先概述了 WB 系列交流電量傳感器的工作原理和各項工作技術(shù)指標(biāo)，并做了硬件系統(tǒng)的設(shè)計，包括控制電路、模塊轉(zhuǎn)換部分、鍵盤輸入部分、 LED 顯示部分方面的設(shè)計。 近二十年來，以計算機科學(xué)，信息學(xué)，生命科學(xué)為代表的各門新興學(xué)科的迅猛發(fā)展，極大限度的刺激了全球經(jīng)濟的發(fā)展，在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。 l xU x123 4576 EV gV zI zF k+ E圖 21 電路結(jié)構(gòu) 被測電流信號 Ix ﹝或被測電壓信號 Ux ﹞經(jīng)電流測頭 1﹝或電壓測頭 2﹞隔離 變換，在二次回路形成高精度毫安級跟蹤電流，經(jīng)采樣電路 3 轉(zhuǎn)換為跟蹤電壓信號，在經(jīng)定標(biāo)放大器 4 進行放大、定標(biāo)，形成跟蹤電壓輸出 Vg； 跟蹤電壓信號經(jīng) AC/DC 轉(zhuǎn)換器 5 后，形成直流電壓輸出 Vz 。 傳感器型號及技術(shù)指標(biāo) 采用 WBV413AS3﹝交流電壓傳感器﹞和 WB1414AS1﹝交流電流傳感器﹞對電流和電壓進行數(shù)據(jù)采集。 盡管單片機的品種很多，但是在我國使用最多還是 Intel 公司的 MCS51 系列單片機和美國 Amtel 公司的 89C51 單片機。用戶可以將程序固化在 EPROM,可以反復(fù)修復(fù)程序。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2口輸出地址的高八位。當(dāng)振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將單片機復(fù)位。 EA／ VPP：外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器 (地址為 0000H－FFFFH),EA 端必須保持低電平﹝接地﹞。對外接電容 C C2 雖 然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低，振蕩器工作的穩(wěn)定性，起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，則推薦電容使用 30pF177。如表 32所示 表 32 Vpp＝ 12V Vpp＝ 5V 芯片頂面標(biāo)示 AT89C51 xxxx yyww AT89C51 xxxx－ 5 yyww 簽名字節(jié) ﹝ 030H﹞＝ 1EH ﹝ 031H﹞＝ 5EH ﹝ 032H﹞＝ FFH ﹝ 030H﹞＝ 1EH ﹝ 031H﹞＝ 51H ﹝ 032H﹞＝ 05H AT89C51 的程序存儲器列陣采用字節(jié)寫入方式編程的，每次寫入一個字節(jié)要對整個芯片內(nèi)的 PEROM 程序存儲器寫入一個非空字節(jié)，必須使用擦除的方式將整個存儲器的內(nèi)容寫清楚。每個字節(jié)寫入周期是自身定時的，通常約為 。 基 于單片機的電量檢測系統(tǒng)設(shè)計 11 A/D 轉(zhuǎn)換器概述及單片機接口的一般 特點 A/D 轉(zhuǎn)換器是一種用來將連續(xù)模擬信號轉(zhuǎn)換成適合于數(shù)字處理的二進制數(shù)的器件，其工作原理方框圖如圖 34 所示 。 ADC0809 簡介 圖 36是 ADC0809 內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)，圖 37 ADC0809 引腳圖 。當(dāng) ALE 線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將 A、 B、 C 三條地址線的地址信號進行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道模擬量進轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。 EOC： A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng) A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 ADC0809 的工作過程： 首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。 LED 顯示部分 LED 顯示屏是二十世紀(jì)八十年代后期在全球迅 速發(fā)展起來的新型信息顯示媒體。段選線控制顯示字符的字形，而位選線為各個 LED 顯示塊的公共端，它控制該 LED 顯示位的亮 、暗。但也不能太長，因為畢竟要受限 于臨界閃爍頻率，而且此時間越長，占用 CPU時間也越多，另外，顯示位增多，也將占用大量的 CPU時間，因此動態(tài)顯示實質(zhì)是以犧牲 CPU時間換取元就愛你的減少。 寄存器和鎖存器分別由各自的時鐘輸入﹝ SRCK 和 RCK﹞，都是上升沿有效。如果把第一個 74HC595 的QH1 和第二個 74HC595 的 SER 相接，數(shù)據(jù)即移入第二個 74HC595 中，照此一個一個接下去，可接任意多個。 C 語言可以像匯編語言一樣對位、字節(jié)和地址進行操作， 而這三者是計算機最基本的工作單元。而且計算功能、邏輯判斷功能也比較強大。 開 始K E Y 1 是 否 按 下K E Y 2 是 否 按 下返 回跳 K E Y 2 子 程 序跳 K E Y 1 子 程 序YNYN 圖 42 按鍵程序流程圖 KEY1 和 KEY2 子程序流程圖如圖 43所示 。 M1 MO 方 式 功 能 0 0 0 為 12位定時器／計數(shù)器， TL存低 5位， TH 存高 8位 0 1 1 為 16位定時器／計數(shù)器 1 0 2 常數(shù)自動裝入 8位定時器／計數(shù)器 1 1 3 僅適用 于 T0，兩個 8位定時器／計數(shù)器 基 于單片機的電量檢測系統(tǒng)設(shè)計 23 A/D 轉(zhuǎn)換程序設(shè)計 被采樣的電壓、電流信號分兩路進入 ADC0809 進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，寫信號 WR 和 控制 ADC0809 的地址鎖存器和轉(zhuǎn)換器，即當(dāng) START 上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時，開始進行 A／ D 轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)換期間， START 應(yīng)保持低電平。 這次的畢業(yè)設(shè)計總的來說還是比較成功的，能夠?qū)崿F(xiàn)電壓、電壓交替顯示 ，如果單獨查看電壓或電流，可以通過安檢控制查看電壓或電流，但是還是有許多不足之處，不過的確從中學(xué)到了很多，也發(fā)現(xiàn)了自己的很多問題，為自己以后的學(xué)習(xí)、進步打下了不錯