【正文】 START 上升沿時，復(fù)位 ADC0809； START 下降沿時啟動芯片，開始進行 A/D 轉(zhuǎn)換；在 A/D 轉(zhuǎn)換期間， START 應(yīng)保持低電平。 (7)CLK：時鐘信號。參考電壓用來與輸入的模擬信號進行比較，作為逐次逼近的基準。 （注意： ALE 信號常與 START 信號連在一起，這樣連接可以在信號的前沿寫入地址信號，在其后沿啟動 A/D 轉(zhuǎn)換，圖 為 ADC0809 信號的時序配合圖）。它是一個共陽極的數(shù)碼管，每一位數(shù)碼管的原理圖如 第四章 數(shù)字式電流表的硬件設(shè)計 25 圖 所示。 ADC0809 的工作原理 首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。通常使用頻率為 500KHz 的時鐘信號。 (5)D7～ D0：數(shù)據(jù)輸出線。 (2)A、 B、 C：模擬通道地址線。芯片擦除：利用控制信號的正確組合并保持 ALE/PROG 引腳 10mS 的低電平脈沖寬度即可將 PEROM 陣列（ 4k字節(jié)）和三個加密位整片擦除，代碼陣列在片擦除操作中將任何非空單元寫入“ 1”，這步驟需再編程之前進行。寫周期完成后，所輸出的數(shù)據(jù)是有效的數(shù)據(jù)，即可進入下22 直流數(shù)字電流表的設(shè)計 一個字節(jié)的寫周期，寫周期開始后， Data Palling 可能隨時有效。這種情況下，外部時鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空。時鐘振蕩器： AT89S51 中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。 當時鐘振蕩頻率為 16MHz 時，輸出時鐘頻率范圍為 61Hz— 4MHz。 定時器 2 由兩個 8 位寄 存器 TH2 和 TL2 組成，在定時器工作方式中，每個20 直流數(shù)字電流表的設(shè)計 機器周期 TL2 寄存器的值加 1，由于一個機器周期由 12 個振蕩時鐘構(gòu)成，因此，計數(shù)速率為振蕩頻率的 1/12。 如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 (8) ALE//RPOG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在訪問 8 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2口線上的內(nèi)容，在整個訪問期間不改變。對 P1口管腳寫入“ 1”后，被內(nèi)部上拉電阻拉高，可用作輸入。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。 硬件電路設(shè)計由 6 個部分組成 。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。各個 LED 的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另一個字符為止。優(yōu)點是它是所有 A/D 轉(zhuǎn)換器中速度最快的，但價格也昂貴，分辨率卻不是很高。因此我選擇 AT89S51 為系統(tǒng)的控制器。也不予采用。 ROM 內(nèi)的程序是公司制作芯片時，代為用戶燒制的，出廠的 8051 都是含有特 殊用途的單片機。 單片機的 P 端口作為 4 位 LED 數(shù)碼管顯示控制。 圖 測量電路 10 直流數(shù)字電流表的設(shè)計 簡易 數(shù)字電 流 表測量電路由 A/D 轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理及顯示控制等組成。 圖 ACDC轉(zhuǎn)換電路 電橋輸入電路 在溫度測量和其他物理及化學(xué)量的測量中，經(jīng)常會出現(xiàn) “零點 ”的時候信號不是零的情況，這時候，下面的 “電橋輸入 ”電路就被優(yōu)先采用了。） 8 直流數(shù)字電流表的設(shè)計 本電路中，輸入的是 0～ ，輸出的是 0～ 的直流信號，從信號幅度來看，并不要求電路進行任何放大，但是，正是電路本身具有的放大作用，才保證了其幾乎沒有 損失地進行 AC－ DC 的信號轉(zhuǎn)換。數(shù)字電 流 表 系 統(tǒng) 設(shè) 計 方 案 框 圖 如 圖 所 示 。 4 直流數(shù)字電流表的設(shè)計 第二章 設(shè)計任務(wù)及可行性分析 5 第二章 設(shè)計任務(wù)及可行性分析 系統(tǒng)設(shè)計要求 可以測量 05V 的 8 路輸入電壓值； 測量結(jié)果可在四位 LED 數(shù)碼管上輪流顯示后單路選擇顯示； 測量最小分辨率為 ； 測量誤差約為 +； 系統(tǒng)設(shè)計思路 根據(jù)設(shè)計要求，選擇 AT89S51 單片機作為核心控制器件。當前，模糊控制技術(shù)在工業(yè)控制中得到廣泛的應(yīng)用，尤其在不確定性過程、難于建模的場合發(fā)揮了模糊控制技術(shù)的長處。然后把獲取的知識變成可用的規(guī)則，以期在推理過程中得到更高的命 中率。智能化的自動化儀器儀表應(yīng)以智能控制理論為基礎(chǔ)，體現(xiàn)人的智能行為。 數(shù)字電流表從 1952 年問世以來，經(jīng)歷了不斷改進的過程，從最早采用繼電器、電子管的型式發(fā)展到了現(xiàn)在的全固態(tài)化、集成化 (IC 化〕。采用單片機的數(shù)字電流表，將連續(xù)的模擬量如直流電壓轉(zhuǎn)化成不連續(xù)的離散的數(shù)字形式并加以顯示，從而精度高、抗干擾能力強，可擴展性強、集成方便，還可與 PC 實時通信。 摘要 摘要 直流 數(shù)字電流表的誕生打破了傳統(tǒng)電子測量儀器的模式和格局。 。 畢業(yè)設(shè)計工作反映出作者在通信工程專業(yè)方面已掌握了一定的基礎(chǔ)理論和基本技能、具有一定的創(chuàng)新能力和解決相關(guān)實際問題的能力。 — 編寫及調(diào) 試單片機程序。 論文作者： （簽字） 時間： 2020 年 5 月 20 日 指導(dǎo)教師已閱： （簽字）時間： 2020 年 5 月 20 日 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 長 安 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 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) 機械設(shè)計制造及其自動化 題目名稱 直流數(shù)字電流表的設(shè)計 任務(wù)與要求： 一、任務(wù) 1. 學(xué)習(xí)單片機及數(shù)字電路方面的知識。 2. 完成硬件電路的安裝及其調(diào)試。 五、對計劃的說明 注：本計劃一式兩份，一份交學(xué)院，一份學(xué)生自己保存（計劃書雙面打?。? 西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 長 安 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表 學(xué) 院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 學(xué) 號 08331010 班 級 08331 導(dǎo)師姓名 宋金茂 職 稱 高 工 單 位 理學(xué)院 題目名稱 直流數(shù)字電流表的設(shè)計 檢 查 內(nèi) 容 檢 查 結(jié) 果 題目是否更換及更換原因 否 學(xué)生出勤情況 該生能經(jīng)常與老師聯(lián)系，積極學(xué)習(xí)相關(guān)知識，與老 師探討相關(guān)問題，出勤情況良好。建議成績?yōu)椋? 。建議成績?yōu)椋? 。數(shù)字電流表把電子技術(shù)、計算技術(shù)、自動化技術(shù)的成果與精密電測量技術(shù)密切的結(jié)合在一起，成為儀器、儀表領(lǐng)域中獨立而完整的一個分支，數(shù)字電流表標志著電子儀器領(lǐng)域的一場 革命，也開創(chuàng)了現(xiàn)代電子測量技術(shù)的先河。目前，由各種單片機和 A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電流表，已被廣泛用于電子及電工測量、工業(yè)自動化儀表、自動測試系統(tǒng)等智能化測量領(lǐng)域。 2 直流數(shù)字電流表的設(shè)計 智能儀表目前發(fā)展狀況 在自動化控制系統(tǒng)中，儀器儀表作為其構(gòu)成元素，它的技術(shù)進展是跟隨控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展的。它運用人工智能技術(shù)和計算機技術(shù)，根據(jù)某領(lǐng)域一個或多個專家提供的知識和經(jīng)驗，進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，解決那些需要人類專家才能解決好的復(fù)雜問題。自然界的事物都具有一定的模糊性，模糊邏輯在控制領(lǐng)域中的應(yīng)用產(chǎn)生了模糊控制技術(shù)。所謂神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，簡稱神經(jīng) 控制，它是指采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這一技術(shù)對復(fù)雜的非線性對象進行建模，或擔(dān)當控制器，或優(yōu)化計算，或進行推理，或故障診斷等工作。 電壓顯示采用 4 位一體的 LED 數(shù)碼管。如果把它應(yīng)用在基本量程為 177。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。 第二章 設(shè)計任務(wù)及可行性分析 9 圖 電橋輸入（差分輸入，比例輸入）電路 測量電路 電橋輸入電路的變種還可以延伸到下面的電路，這是一個把 4～ 20mA 電流轉(zhuǎn)換為數(shù)字 顯示的電路。第 22 腳位地址鎖存控制，當輸入為高電平時，對地址信號進行鎖存。 P0 端口用作 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)讀入， P2 端口用作 ADC0809 的 A/D 轉(zhuǎn)換控制。 8751 是在 8031 基礎(chǔ)上，增加了 4K 字節(jié)的 EPROM，它構(gòu)成了一個程序小于 4KB12 直流數(shù)字電流表的設(shè)計 的小系統(tǒng)。 AT89S51 片內(nèi)含有 4k字節(jié) Flash 閃速存儲器， 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。它的優(yōu)點是分辨率高，抗干擾性好，價格便宜，但轉(zhuǎn)換速率低。 圖 逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換原理圖 LED 顯示電路的選擇 LED 顯示器是由 N 個 LED 顯示塊拼接成 N位 LED 顯示器。付出的代價是占用口線較多，若用 I/O 接口，則要占用 4 個8位 I/O 口，若用鎖存器接口，則要用 4片 74LS373 芯片。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)是一犧牲 CPU 時間來換取元件的減少。 圖 數(shù)字式電流表系統(tǒng)硬件設(shè)計框圖 主要元器件的介紹 單片機 AT89S51 AT89S51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗、高性能 CMOS 8 位單片機。 第四章 數(shù)字式電流表的硬件設(shè)計 17 圖 AT89S51的引腳圖 (1)VCC：電源電壓； (2)GND：接地； (3)P0 口： P0 口是一組 8位漏極開路雙向 I/O 口，每位引腳可驅(qū)動 8 個 TTL邏輯門路。P1 口還具有第二功能，如表 所示。對 P3 口管腳寫入“ 1”后，被內(nèi)部上拉電阻拉高，可用作輸入。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的信號將不出現(xiàn)。其中模式 0、 1和 2都相同，模式 3 不同。由于識別 1 至 0 的跳變需要 2 個機器周期（ 24 個振蕩周期），因此，最高計 數(shù)速率為振蕩頻率的 1/24。串口為全雙工結(jié)構(gòu)，表示可以同時 發(fā)送和接收，它還具有接收緩沖，在第一個字節(jié)從寄存器讀出之前，可以開始接收第二個字節(jié)。 IE 也有一個總禁止位 EA，它能控制所有中斷的允許或禁止。對外接電容 C C2 雖然沒有十分嚴格的要求，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，我們推薦電容使用 30pF177。 Flash 存儲器的編程： AT89S51 單片機內(nèi)部有 8k字節(jié)的 Flash PEROM，這個 Flash 存儲陣列出廠時已處于擦除狀態(tài)（即所有存儲單元的內(nèi)容均為 FFH），用戶隨時可對其進行編程。編程完成后， 變?yōu)楦唠娖奖硎緶蕚渚途w狀態(tài)。 ADC0809 轉(zhuǎn)換器的 系列芯片是 ADC0808，可以相互替換。 (3)ALE：地址鎖存允許信號。 (6)OE：輸出允許信號。使用中該狀態(tài)信號即可作為查詢的狀態(tài)標志，又可作為中斷請求信號使用。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。 圖 一位數(shù)碼管的原理圖 圖 4位一體 7段 LED數(shù)碼管圖 控制電路模塊 總電路 本課題 實驗主要采用 AT89S51芯片和 ADC0809芯片來完成一個簡易的數(shù)字電壓表，能夠?qū)斎氲?0～ 5 V 的模擬直流電流進行測量，并通過一個 4 位一體的 7