【正文】 ak。 } add=add+y。 write_dat(39。 write_(add)。//每 50ms 中斷一次 TL0=(6553650000)%256。 write_(0x0c)。 delay(5)。 } void write_(uchar )//往 1602 液晶寫命令函數(shù) { rs=0。 uchar code tab3[]=DigitalVoltmeter。 sbit cs=P1^5。 三周的設(shè)計完滿結(jié)束了，經(jīng)過自己的努力和同學(xué)的幫忙終于有了成果，特 別離不開指導(dǎo)老師張 老 師悉心教導(dǎo)， 給我很大的啟迪。 特別是在繪制 PCB 圖時，發(fā)現(xiàn)自己對 Protel99SE 軟件不太熟練，對硬件電路的設(shè)計缺乏一種整體感。因此，數(shù)字電壓表在測量有一定內(nèi)阻的信號源電壓時，由輸入電阻和零電流所帶來的附加誤差應(yīng)小于其測量允許誤差的 1/3~1/5。實驗中使用正負(fù)電源使運放工作，在理想狀態(tài)下 LM324 最大輸出為 +5V 電壓，而在實驗過程中 最大 飽和輸出電壓為，即 左右電壓值。首相參考 Protel99SE 繪制的原理圖及 Proteus 中仿真用的主體電路進(jìn)行具體實驗。在設(shè)計中，選擇了 LM324 運算放大器， LM324 有 14 個 引腳 ，分別為兩個電源接口， 八 個輸入口， 四 個輸出口。 LCD 顯示程序設(shè)計一般先要確定 LCD 的初始化、然后單片機(jī)向 LCD 寫命令，接著單片機(jī)再向 LCD 寫數(shù)據(jù)，最后將數(shù)據(jù)顯示出來。 TLC2543 收到第 4 個時鐘信號后，通道也已收到，此時 TLC2543 開始對選定 0 通道的模擬量進(jìn)行采樣，并保持開始 置 為輸入端 清 ，使 CS=0 數(shù)據(jù)處理（首次采集無效） 帶參數(shù)調(diào)用采集子程序 產(chǎn)生模 擬通道地址與控制 是否采集 轉(zhuǎn)其它程序 讀低 4 位數(shù)據(jù) 自動啟動下一次轉(zhuǎn)換，置，即 CS=1 EOC=1 帶參數(shù)返回 采集數(shù)據(jù)主程序的流程圖 Y N Y N 采集數(shù)據(jù)子程序的流程圖 讀高 8 位二進(jìn)制數(shù)，并輸入下一個 I/O 周期地址和控制字 基于單片機(jī)的數(shù)字式電壓表 17 第 12 個時鐘的下降沿。 初始化中主要對 AT89C51， TLC2543 的管腳和 LCD 的位選及所用到的內(nèi)存單元進(jìn)行設(shè)置。此后，可以進(jìn)行新的工作周期。目前使用的 51 系列單片機(jī)沒有 SPI 接口，為了與 TLC2543 接口，可以用軟件功能實現(xiàn) SPI 的功能。而需要的基準(zhǔn)電壓要小于運放飽和輸出的最大電壓值 。 輸入電路具體接線如下圖 43 所示。當(dāng)上電后，由于電容的緩慢充電，單片機(jī)的 9號 腳電壓逐步由高到低轉(zhuǎn)化，經(jīng)過一段時間后，單片機(jī)的 9 號 腳處于穩(wěn)定的低電平狀態(tài)，此時單片機(jī)復(fù)位完畢，系統(tǒng)程序從 0000H 開始執(zhí)行。電路中兩個 電容 C1， C2 的作用有兩個：一是幫助振蕩器起振；二是對振蕩器的頻率進(jìn)行微調(diào)。使用的基本元器件是 ： AT89C51 單片機(jī)、 TLC2543 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、 1602 液晶顯示器、 LM324 運放芯片、 7660 極性反轉(zhuǎn)電源 轉(zhuǎn)換器、 換擋開關(guān)、電容、 電阻 、 電位器、 晶振、 標(biāo)準(zhǔn)電源等等。 S=1 當(dāng)寫一個字 條款，整屏顯示左移（ N=1）或右移（ N=0），以得到光標(biāo)不移動而屏幕移動的效果 。輸出： D0D7 為數(shù)據(jù)。所以，本設(shè)計選擇了 1602液晶顯示器。 12864 液晶也是一種工業(yè)字符型液晶，它不僅能夠顯示 1602 液晶所可以顯示的字符，數(shù)字等信息 ，而且還可以顯示 8*4 個中文漢字和一些簡單的圖片，顯示信息也非常的清楚。 LED 點陣顯示器件是利用發(fā)光二極管點陣模塊或像素單元組成的平面式顯示屏幕 。 （ 8） REF+端通常接 VCC，最大輸入電壓范圍取決于加于本端與加于 REF端的電壓差。 （ 5） EOC 在最后的 I/O CLOCK 下降沿之后，從高電平變?yōu)榈碗娖讲⒈３值?電平 直到轉(zhuǎn)換完成及數(shù)據(jù)準(zhǔn)備傳輸。對 的 I/O CLOCK 驅(qū)動源阻抗必須小于或等于 50Ω 并且能夠?qū)⒛M電壓由 60PF 的電容來限制其斜率。 在本設(shè)計中，目的 是 制作 一個較高精度的電壓表。 AT89C51 的主要性能包括： AT89C51 與 MCS51 控制器系列產(chǎn)品兼容，片內(nèi)有 4K可在線重復(fù)編程閃速電擦除存儲器（ Flash Memory）， 存儲器可循環(huán)寫入 或 擦除 1000 次；存儲器數(shù)據(jù)保存時間可達(dá) 10 年；工作電壓范圍寬： VCC 可由 到 6V；全靜態(tài)工作可由 0Hz 到 16MHz；程序存儲器具有 3 級鎖存保護(hù)； 128*8 位內(nèi)部 RAM； 32 條可編程I/O 線；兩個 16 位定時器 /計數(shù)器；中斷結(jié)構(gòu)具有 5 個中斷源和 2 個中斷優(yōu)先級；可編程全雙工串行通信；空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保存存儲內(nèi)容。 由單片機(jī)系統(tǒng)及 A/D 轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)建 這種方案是利用單片機(jī)系統(tǒng)與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ， 顯示模塊等 組 合構(gòu)建 成 數(shù)字 式 電壓表 。 下面介紹兩種數(shù)字 式 電壓表的設(shè)計方案 。本次設(shè)計的意義在于能夠熟練使用 C 語言進(jìn)行編程，學(xué)會使用 Protel99SE 繪制原理圖及 PCB 圖， 通過軟件與硬件的結(jié)合完成實物制作。系基于單片機(jī)的數(shù)字式電壓表 2 統(tǒng) 能 實現(xiàn) 6V、 30V、 300V三個量程檔位的電壓測量。隨后，在斜波式的基礎(chǔ)上引伸出階梯波式。 本文就數(shù)字 式電壓表加以敘述 。 該數(shù)字式電壓表的設(shè)計主要由三個模塊組成：模擬數(shù)據(jù)采集處理模塊 、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊及LCD 顯示模塊。 電壓表分為三個檔位： 6V、 30V、 300V。 目前 ，由各種 單片機(jī)， A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的 數(shù) 字 式 電壓表 ， 已經(jīng)被廣泛用于電子及電工測量 ， 工業(yè)自動化儀表 ， 自動測量系統(tǒng)等智能化測量領(lǐng)域 ， 顯示出強(qiáng)大的生命力 。但它有一缺點是抗干擾能力差，很容易受到外界各種因素的影響。 設(shè)計 中 使用 51 系列單片機(jī)配以 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 TLC2543 來實現(xiàn)電 壓 的測量。在參閱了大量前人設(shè)計的數(shù)字 式 電壓表的基礎(chǔ)上，利用單片機(jī)技術(shù)結(jié)合 A/D 轉(zhuǎn)換芯片的設(shè)計，并在此基礎(chǔ)上應(yīng)用了 C 語言編程來完成數(shù)字 式 電壓表的設(shè)計，其測量范圍是 0~300V。 又由于在現(xiàn)實的工作生活中 ， 電壓表的測量測程范圍是比較大的 ， 所以必須要對輸入電壓作分壓處 理 ， 而各個數(shù)據(jù)處理芯片的處理電壓范圍不同 ， 則各種方案的分段也不同 。 但設(shè)計不靈活 ， 都是采用純硬件電路 ， 很難將其在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展 。它最大特點是片內(nèi)含有 Flash 存儲器，用途十分廣泛，特點是在生產(chǎn)便捷式商品，手提式儀器等方面，有著十分廣泛的 應(yīng)用。 由于是串行輸入結(jié)構(gòu)，能夠節(jié)省 51 系列單片機(jī)I/O 資源；且價格適中， 分辨率較高，因此在儀器儀表中有較為廣泛的應(yīng)用。 表 31 引腳說明 引腳號 名稱 I/O 說明 19,11,12 AIN0AIN10 I 模擬輸入端 15 CS I 片選端 17 Data Input I 串行數(shù)據(jù)輸入端 16 Data Output O A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果的三態(tài)串行輸出端 19 EOC O 轉(zhuǎn)換結(jié)束端 10 GND 接地端 18 I/O CLOCK I 輸入 /輸出時鐘端 14 REF+ I 正基準(zhǔn)電壓端 13 REF I 負(fù)基準(zhǔn)電壓端 20 VCC 電源 基于單片機(jī)的數(shù)字式電壓表 6 （ 1） AIN0AIN10 這 11 個模擬信號輸入由 內(nèi)部多路選器選擇。 CS 一旦有效，按照前一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果的 MSB/LSB 值將 Data Output 從高阻抗?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的邏輯電平， I/O CLOCK 的下一個下降沿將根據(jù)下一個 MSB/LSB 將 Data Output 驅(qū)動成相應(yīng)的邏輯電平，剩下的各位依次移出。第四，在 I/O CLOCK 的最后一個下降沿它將變換的控制信號傳送到內(nèi)部的狀態(tài)控制位。這也是數(shù)碼管的不足之處。它的特點是 顯示字跡清楚，價格相對便宜。而 1602 液晶也足以滿足本設(shè)計的要求。 （ 3） 讀數(shù)據(jù)：輸入： RS=1, RW=1, E=1。 N=0 當(dāng)讀或?qū)懸粋€字符后地址指針減一，且光標(biāo)減一。 設(shè)計方案 根據(jù)上述，選擇 了 單片機(jī)與 A/D 轉(zhuǎn)換芯片結(jié)合的方法 來 實現(xiàn)本設(shè)計。其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。由于單片機(jī)是高電平復(fù)位，所以當(dāng)按鍵 RESET 按下的時候，單片機(jī)的 9 號 腳 RESET 管腳處于高電平，此時單片機(jī)處于復(fù)位狀態(tài)。運放輸出端與 TLC2543 的 AIN0 引腳連接，由下圖可看到運放最后級輸出與接地端并聯(lián) R11， C4 組成的低通濾波器，可將 衰減 后的 穩(wěn)定 模擬電壓值傳送給 A/D 轉(zhuǎn)換芯片。 本設(shè)計輸入電壓分為 三個檔，分別是 6V、 30V、 300V。 圖 44 反相放大電路 A/D 轉(zhuǎn)換芯片接口電路 本設(shè)計 選擇的是 A/D 轉(zhuǎn)換芯片的通道 0 口， A/D 芯片的數(shù)據(jù)輸入口連接單片機(jī)的 口，數(shù)據(jù)輸出口連接單片機(jī)的 口，芯片使能端連接單片機(jī)的 口，脈沖端連接單片機(jī)的 口。s，轉(zhuǎn)換完成后 EOC 變高電平 ，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)在輸出數(shù)據(jù)寄存器中，等待下一個工作周期輸出。 圖 46 1602 液晶 與單片機(jī)的連接 基于單片機(jī)的數(shù)字式電壓表 15 5 軟件系統(tǒng)設(shè)計 主程序流程圖 圖 51 系統(tǒng)主程序 流程圖 主程序主要完成系統(tǒng)初始化的設(shè)定，這其中包括對液晶顯示的清屏、定時器的初始化、中斷系統(tǒng)的開發(fā)以及采集子程序等。 12 個時鐘信號從 I/O CLOCK 端依次加入，隨著時鐘信號的加入，控制字從 Data Output 一位一位地在時鐘信號的上升沿時被送入 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 一位一位地移出。 初始化 功能設(shè)置（ 0*38） 16*2 顯示 8 位數(shù)據(jù)、 5*7 點陣 延時 1ms 開顯示，無光標(biāo)（ 0x0c） 延時 1ms 設(shè)置輸入模式 (0x06) 延時 1ms 清屏顯示器 （ 0x01） 延時 1ms 退出返回 基于單片機(jī)的數(shù)字式電壓表 18 LCD 顯示流程圖 圖 44 LCD 顯示流程圖 液晶的顯示是利 用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示。將其衰減到 0~3V，在通過雙擲開關(guān)來實現(xiàn)對檔位的控制。所以在元器件 到后便在實驗箱上搭建電路。在實驗過程中 發(fā)現(xiàn)滿足不了各檔位的最高電壓輸出，原因在于輸入電壓值經(jīng)衰減后仍超過運放最大飽和輸出電壓。在輸入回路中，還有一個由儀器內(nèi)部引起的流入或流出的零電流，此電流引起的誤差與信號源內(nèi)阻成正比。 編程我運用的是 C 語言 ， C 語言在很多領(lǐng)域的功能都很強(qiáng)大使用 C 語言，感覺比較簡潔清晰，函數(shù)關(guān)系較為清晰，并可以減少程序的冗長。通過這 三個 星期的學(xué)習(xí)讓我把書本上的知識轉(zhuǎn)換成實際可操作的東西，雖然也做過實驗，但課程設(shè)計這種系統(tǒng)和具有一定規(guī)模收獲是更多的。 sbit output=P1^3。 uchar code tab2[]=Power:。y)。 P0=dat。 delay(1)。//方式一 TH0=(6553650000)/256。 } add=add+y。 write_dat(a[2]+0x30)。break。 switch(x) { case 0:add=0x80。 } } uint read_AD(uchar con_way)//讀取 AD 轉(zhuǎn)換值操作函數(shù) { uint dat=0。/*選擇 0通道，在輸入該控制數(shù)據(jù)的同時輸出前一次 AD轉(zhuǎn)結(jié)果 */ input=CY。 return dat。 } void main() { long float dat。 display_zifu(1,13,tab0)。 }基于單片機(jī)的數(shù)字式電壓表 29 附錄二 ：原理圖及 實物圖 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s