【正文】 對(duì)于電壓值轉(zhuǎn)換的 3 位 BCD 碼，可將其存至 R5～ R7 單元中，（其中R5 存放轉(zhuǎn)換后的最低位， R7 存放最高位），這樣在顯示部分的設(shè)計(jì)就比較容易了。 采樣及其處理程序 在量程處 理程序部分，采樣程序的功能為：采樣值經(jīng)過計(jì)算后顯示，所以這部分的程序 對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來說將非常重要，采樣值的準(zhǔn)確與否將直接影響顯示結(jié)果的準(zhǔn)確與否，所以設(shè)計(jì)中要盡量使這部分的精度高些。 表 21: 量程與控制引腳的電平關(guān)系 量程 輸入電壓范圍 1/100 50～ 500V 1 1 1 1 1/10 5～ 50V 1 0 1 1 1 ～ 5V 0 0 1 1 10 ～ 0 0 1 0 100 ～ 0 0 0 0 另外， 在主程序的設(shè)計(jì)中還應(yīng)注意在進(jìn)行量程選擇時(shí)，必須將系統(tǒng)置于最大量程，因?yàn)檫@樣可以防止所測信號(hào)在系統(tǒng)要求范圍內(nèi)的超量程測量。狀態(tài)字格式如表 18 所示： 表 18 狀 態(tài)字格式 D7 D7＝ 1 表示顯示無效，此時(shí)不能對(duì)顯示 RAM 寫入 D6 D6＝ 1 表示至少有 1 個(gè)鍵閉合；在特殊錯(cuò)誤方式時(shí)有多鍵同時(shí)按下錯(cuò)誤 D5 D5＝ 1 表示 FIFORAM 已滿，再輸入 1 個(gè)字則溢出 D4 D4＝ 1 表示 FIFO 中已空，無數(shù)據(jù)可讀 D3 D3＝ 1 表示 FIFORAM 中數(shù)據(jù)已滿 D2～ D0 FIFO RAM 中數(shù)據(jù)個(gè)數(shù) 狀態(tài)字主要用于鍵盤和選通工作方式，以指示 FIFORAM 中的字符數(shù)及有無錯(cuò)誤發(fā)生。 D0 為總清除特征位， D0＝ 1 把顯示 RAM 和 FIFO 全可清除。 4）讀顯示 RAM 命令 此命令用來讀顯示器 RAM，其格式如下： 特征位 D7～ D5＝ 011。 1）鍵盤 /顯示命令 特征位 D7～ D5＝ 000 D4， D3 兩位用來設(shè)定 4 種顯示方式， D2～ D0 三位用以設(shè)定 8 種鍵盤 /顯示掃描方式，分 別如表 15 和表 16 所示。 1）鍵盤工作方式 8279 在鍵盤方式工作時(shí)可設(shè)置為雙鍵互鎖方式和 N 鍵巡回方式。 3）控制線 VCC RL1 RL0 CNTL/STB SHIFT SL3 SL2 SL1 SL0 OUTB0 OUTB1 RL2 RL3 CLK IRQ RL4 RL5 RL6 RL7 RESET RD WR 1 40 2 39 3 38 4 37 5 36 6 35 7 34 8 33 9 32 31 10 8279 30 8279 有較多的控制線。 5） FIFO/傳感器 RAM及其狀態(tài)寄存器 FIFO/傳感器 RAM是一個(gè)雙重功能的 8 8位 RAM。 2）控制與定時(shí)寄存器及定時(shí)控制 控制與定時(shí)寄存器用來寄存鍵盤和顯示器的工作方式，以及由 CPU 編程的其他操作方式。 EA /VDD： 片外程序存儲(chǔ)器選用端?？勺鳛闇?zhǔn)雙向 I/O 接口使用。 ⒁ 片內(nèi)采用單總線結(jié)構(gòu)。 使用光電耦合器，一方面可以抑制較大的隨機(jī)干擾信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)，（ 6N137 最大可抑制 3000V 的噪聲干擾），減少進(jìn)入單片機(jī)的干擾信號(hào)修改單片機(jī)內(nèi)部寄存器的數(shù)值或發(fā)生死機(jī)的現(xiàn)象；另一方面可以避免數(shù)字電路，模擬電路的共地，因而能有效的抑制由于數(shù)字電路，模擬電路的共地帶來的地電位脈沖引起的數(shù)據(jù)抖動(dòng)現(xiàn)象。對(duì)于不需要較快檢測速度的信號(hào)，如果采用 V/F 變換器代替原有的 A/D 轉(zhuǎn)換器，把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的頻率信號(hào)（ f=kv） ,由單片機(jī) CPU 計(jì)數(shù)器在采樣周期內(nèi)對(duì)頻率脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，采樣時(shí)， CPU 發(fā)出計(jì)數(shù)指令，定時(shí)時(shí)間一到，計(jì)數(shù)停止 ，從讀到的計(jì)數(shù)值乘以一定的系數(shù)，就可以得到相應(yīng)電壓值。這樣，經(jīng)過量程轉(zhuǎn)換后的電壓范圍就應(yīng)該為 0～ 5V。對(duì)于信號(hào)變換部分應(yīng)該注意的是所采樣的信號(hào)種類應(yīng)能夠通知控制部分（單片機(jī)），以使控制部分做出相應(yīng)的計(jì)算處理，只有這樣才能保證最終的顯示結(jié)果的正確性。 本文將介紹一種以單片機(jī)為核心的電壓測量儀表，它能夠測量電壓量，能夠自動(dòng)進(jìn)行量程選擇，并且測量結(jié)果能夠通過數(shù)碼管顯示，從而具有一定的智能性。 如何準(zhǔn)確地測量模擬信號(hào)的電壓值，一直是電測儀器研究的內(nèi)容之一。 1. 數(shù)據(jù)采集部分的設(shè)計(jì) 根據(jù)本系統(tǒng)的要求所采集的信號(hào)應(yīng)為電壓信號(hào)，同時(shí)電壓信號(hào)還應(yīng)有交流和直流之分。所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)應(yīng)該具有自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程的功能，并且能夠自動(dòng)判斷是否超量程測量。電路圖見圖 13。流入 C6 的 Iaver=i( Rt C t)f。 ⑾ 中斷系統(tǒng)有 5 個(gè)中斷源，可編程為兩個(gè)優(yōu)先級(jí)。在不接片外存儲(chǔ)器與不擴(kuò)展 I/O 接口時(shí)，可作為準(zhǔn)雙向輸入 /輸出接口。 VCC 掉電期間，該引腳如接備用電源 VPD（ +5V177。 由圖可知， 8279 由下列電路組成： 1）數(shù)據(jù)緩沖器和 I/O 控制 數(shù)據(jù)緩存器為雙向緩沖器，連接內(nèi)、外總線，用于傳送 CPU和 8279 之間的命令或數(shù)據(jù)。鍵盤數(shù)據(jù)格式如表 33 所示： 表 33 鍵盤數(shù)據(jù)格式 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 控制 移位 掃描 回復(fù) 控制（ D7）和移位（ D6）的狀態(tài)由 CNTL、 SHIFT 端外接的兩個(gè)附加按鍵決定； 掃描（ D D D3）來自掃描計(jì)數(shù)器，是閉合鍵所在列的編號(hào)，由 SL0～ SL3 確定； 回復(fù)（ D D D0）是閉合鍵所在行的編號(hào)，由 RL0～ RL7 確定。 1）數(shù)據(jù)線 D0~D7 是雙向三態(tài)數(shù)據(jù) 總線，在接口電路中與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連，用以傳送 CPU與 8279之間的數(shù)據(jù)和命令。 （ 10） BD：顯示熄滅輸出線，低電平有效。另一部分為命令的具體內(nèi)容，由 D4～ D0 決定。 D2～ D0 為 8279中 FIFO 及傳感器 RAM 的首地址。 利用該命令可以控制 A、 B 兩組顯示器，哪組繼續(xù)顯示，哪組被熄滅。 三、 8279 的狀態(tài)字及其格式 狀態(tài)字顯示出 8279 的工作狀態(tài)。 本設(shè)計(jì)中通過 10ms的采樣值進(jìn)行量程比較，由于本設(shè)計(jì)中采用的 V/F轉(zhuǎn)換為 0～ 10KHZ，所以 10ms 對(duì)應(yīng)的最大采樣值應(yīng)為 100HZ。 系統(tǒng)量程處理部分的流程圖見圖 22 所示 .。當(dāng)量程為 ～ 5V 時(shí)，則有 2KHZ/V。 另外，在計(jì)算之后還要注意小數(shù)點(diǎn)的位置，如果在量程為 ～ 時(shí)，當(dāng)所測頻率轉(zhuǎn)換為四位 BCD 碼（其 中最高位 R7 非 0）時(shí) ,顯然，在送入 R4～ R7 顯示時(shí)，無論小數(shù)點(diǎn)在哪一位，最終的顯示都將是錯(cuò)誤的，所以在送顯示之前還要對(duì)于不同的量程有不同的處理程序，為了顯示數(shù)據(jù)精度高一些，系統(tǒng)軟件中還采用了四舍五入的方法對(duì)最終數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。這一部分采樣時(shí)間相對(duì)要長一些才能保證采樣精度，在本設(shè)計(jì)中選擇采樣時(shí)間為 100ms,因?yàn)?100ms 采樣，采樣精度能夠滿足要求，而且，最終的計(jì)算部分只需要通過移動(dòng)小數(shù)點(diǎn) 位即可實(shí)現(xiàn)，另外，程序執(zhí)行的時(shí)間也不是很長。對(duì)于小于 的信號(hào)系統(tǒng)顯示結(jié)果將為 0。 格式如表 110 所示： 表 110: 傳感器方式及選通方式數(shù)據(jù)輸入格式 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 RL7 RL6 RL5 RL4 RL3 RL2 RL1 RL0 五、 8279 內(nèi)部譯碼和外部譯碼方式 8279 的內(nèi)、外譯碼由鍵盤 /顯示命令字的最低位 D0 選擇決定。 表 17: 清除顯示 RAM 方式 D4 D3 D2 消除方式 1 0 將全部顯示 RAM 清為 0 1 0 將顯示 RAM 置為 20H（ A 組＝ 0010 B 組＝ 0000） 1 1 將顯示 RAM 置為 FFH 0 D0＝ 0 不清除 D1＝ 1 仍按上述方式清除 8）結(jié)束中斷 /出錯(cuò)方式設(shè)置命令 特征位 D7～ D5＝ 111。 5）寫顯示 RAM 命令 特征位 D7～ D5＝ 100。 所謂譯碼掃描，掃描代 碼經(jīng) SL0～ SL3 外接譯碼器輸出。 2）顯示方式 8279 的顯示方式又可分為左端入口和右端入口方式。 （ 2） IRQ：中斷請(qǐng)求輸出線，高電平有效。若 FIFO RAM 不空，例如已存有閉合鍵的鍵值，狀態(tài)邏輯將產(chǎn)生 IRQ=1 信號(hào)，向 CPU申請(qǐng)中斷。 N 可以在 2～31 之間由軟件編程，以便從外部時(shí)鐘 CLK 分頻得到內(nèi)部所需要的 100KHz 時(shí)鐘。 ② 單片機(jī)對(duì)外呈三總線形式。 ～ ： P3 口的 8 個(gè)引腳。圖中 SP 是堆棧指針寄存器，棧區(qū)占用了片內(nèi)RAM 的部分單元；未見通用寄存器（工作寄存器），因單片機(jī)片內(nèi)有存儲(chǔ)器，與訪問工作寄存器一樣方便，所以就把一定數(shù)量的片內(nèi) RAM 字節(jié)劃作工作寄存器區(qū)； PSW 是程序狀態(tài)字寄存器，簡稱程序狀態(tài)字，相當(dāng)于其他計(jì)算機(jī)的標(biāo)志寄存器； DPTR 是數(shù)據(jù)指針寄存器，在訪問片外 RAM、片外 ROM、甚至擴(kuò)展 I/O 接口時(shí)特別有用； B 寄存器又稱乘法寄存器，它與累加器 A 協(xié)同工作，可進(jìn)行乘法操作和除法操作。 51 子系列的主要功能為： ⑴ 8 位 CPU。其數(shù)字脈沖重復(fù)率正比于模 擬輸入電壓的幅值。 1/100 檔和 1/10 檔由分壓電路來完成，它們是用來測量較大電壓的。圖中 U10 工作于同相放大狀態(tài)，運(yùn)放 U11 工作于反相放大狀態(tài)，比較器的輸入引自 U10 的放大輸出信號(hào)，這有利于提高比較器對(duì)信號(hào)的靈敏度。另外，在每一模塊電路中都對(duì)元器件的選擇作了簡單的 介紹，其中包括有關(guān)數(shù)值的計(jì)算和分析。 關(guān)鍵詞： AT89C51 單片機(jī)；數(shù)字電壓表；模塊化 Design of the digital voltmeter based on the MCU Abstract This paper introduces an achievement of a voltage measure system based on the AT89C51 MCU. This system can acplish the signal sampling of voltage, and change range automatically according to the signal sampled. The result can be displayed through numeral rube of four places. In this design, the hardware circuit and software programming are both realized at the judge of hardware circuit and imitation of software program. This system can fulfill the function of measure and displaying under the demanded conditions. Over the designing of the whole system, the method of modularity is used. Key words: AT89C51 MCU。所以，前向模擬通道的設(shè)計(jì)要包括量程轉(zhuǎn)換部分，即對(duì)大信號(hào)進(jìn)行分壓變小，對(duì)小信號(hào)進(jìn)行放大，顯然，這樣不僅能滿足 V/F 轉(zhuǎn)換電路的要求，而且也能有效的防止超量程測量。特別重要的示，直流信號(hào)和交流信號(hào)具有同樣的傳輸增益，給交直流參數(shù)的測量軟 件同一處理提供了極大的方便。由于本系統(tǒng)要求的電壓測量范圍是 0～ 500V,所以多路開關(guān)的選擇應(yīng)特別注意其耐壓值。本設(shè)計(jì)中的輸入電壓 Vi在 0～ 5V(即量程轉(zhuǎn)換后的電壓均為 0～ 5V)內(nèi)變化，輸出 f 選擇在 0— 10KHZ 內(nèi)變化，既可滿足轉(zhuǎn)換率又可滿足分辨率的要求。 ⑻ 4 個(gè) 8 位并行 I/O 接口： P0、 P P P3。 XTAL2： 片內(nèi)反相放大器輸出端。 RST/VPD： RET 寫全是 RESET，是復(fù)位端。該芯片能自動(dòng)消除鍵抖動(dòng)并具有雙鍵鎖定保護(hù)功能。 （ 1）在鍵盤工 作方式中，回復(fù)線為行列式鍵盤的行（列）輸入線。 顯示地址寄存器用來寄存 CPU 讀 /寫顯示 RAM 的地址，它可以由命令設(shè)定，也可以設(shè)置成在每次讀出或?qū)懭胫笞詣?dòng)遞增。鍵盤方式時(shí)，鍵盤數(shù)據(jù)最高位（ D7）的信號(hào)輸入到該引腳，以擴(kuò)充鍵功能；選通方式時(shí)，當(dāng)該引腳信號(hào)上升沿到時(shí)，把 RL0～ RL7的數(shù)據(jù)存入 FIFO RAM 中。 8279 共有 8 種命令，通過這些命令設(shè)置工作寄存器，來選擇各種工作方式。 由表 14 可見時(shí)鐘編程命令特征位 D7～ D5＝ 001。 D2 為禁止 B 組顯示 RAM 寫入， D2＝ 1 禁止。 在鍵盤掃描