【正文】 程，包括電路的布局，布線，元件的焊接過程中，為了提高系統(tǒng)的可靠性，和準(zhǔn)確性，我們必須考慮抗干擾設(shè)計(jì)，這樣設(shè)計(jì)的系 統(tǒng)才能在各種環(huán)境正常工作。鍵盤的掃描程序是定時(shí)掃描，由 T1 來控制時(shí)間間隔。 C 語(yǔ)言 是 一種結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它 的特點(diǎn)就是可以使你盡量少地對(duì)硬件進(jìn)行操作，具有很強(qiáng)的功能性、結(jié)構(gòu)性和可移植性，常常被優(yōu)選作為單片機(jī)系統(tǒng)的編程語(yǔ)言。元 件 P2 是為控制語(yǔ)音芯片而預(yù)先設(shè)定的外接接口，分別接單片機(jī)剩下未用的 IO 口。 2. SPI 模式 SS、 SCLK、 MOSI、 MISO 接到另一塊電路板的單片機(jī)接口。當(dāng) Y 端輸出低電平是， 相應(yīng)的發(fā)光二極管就被點(diǎn)亮，來指示相應(yīng)路的電壓。 7135的一些外接元件取值的大小一般取廠商提供的推薦值。但是考慮到系統(tǒng)本身的穩(wěn)定性和響應(yīng)速度，在雙極性輸入時(shí)不宜高過 125khz，單極性輸入時(shí)時(shí)鐘不宜高過 1MHz 桂林電子科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ）報(bào)告 用紙 第 20 頁(yè) 共 48 頁(yè) （本次任務(wù)要求為單極性輸入）。被測(cè)電壓中可能帶有交流高頻成為和其它干擾源，為了提高電壓表的準(zhǔn)確度和抗干擾能力，要有濾波電路。下面兩個(gè)圖為由 555構(gòu)成的多諧振蕩器電路和電容充放電和方波輸出波形圖的關(guān)系。串行接法只需要用到單片機(jī)的一個(gè)定時(shí)器和一個(gè) IO口。 CINT) 的斜率對(duì) VIN 進(jìn)行定時(shí)積分。為了提高所設(shè)計(jì)的電壓表的可靠性和準(zhǔn)確度，采用其推薦值，即 Vref=1v。需要一個(gè)交流耦合電容（典型值為 ），并且輸入信號(hào)的幅值不能超出 。 可處理多達(dá) 255 段以上信息 P3口也可用作特殊功能口，其功能見表 1。 P0 口 ： 8位漏級(jí)開路雙向 I/O口，每腳可吸收 8TTL門電流。 XTAL2： 來自反向振蕩放大器的輸出。其它引腳位控制腳，用來控制轉(zhuǎn)換的啟停，工作狀態(tài)的提示，這在理論計(jì)算說明時(shí)會(huì)提到。數(shù)字電路部分包括： BCD 桂林電子科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ）報(bào)告 用紙 第 8 頁(yè) 共 48 頁(yè) 碼計(jì)數(shù)器、鎖存器、數(shù)字多路選能開關(guān)及分配器、極性觸發(fā)器、過零檢測(cè)器和邏輯控制電路等構(gòu)成。因此，需要一個(gè)可自動(dòng)控制的多路開關(guān)，通過控制信號(hào)將信號(hào)電壓一路一路的接通，一路一路的轉(zhuǎn)換。這種方案思路清晰，但外擴(kuò)接口比較復(fù)雜，如果使用高精度與高速的轉(zhuǎn)換器件，數(shù)據(jù)量很大，單片機(jī)處理比較困難；如果使用低精度 低速的轉(zhuǎn)換器件，語(yǔ)音質(zhì)量將大打折扣，故沒有采用。且對(duì)于強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境易于采用屏蔽技術(shù)。而且這種器件成本很高，購(gòu)買比較困難，因此沒有采用這種方案。系統(tǒng)的工作原理是：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制多路開關(guān)，相應(yīng)路的電壓信號(hào)通過多路開關(guān)，經(jīng)過分壓電路分壓成合適的電壓后，進(jìn)入 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，將被測(cè)電壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量后送單片機(jī)進(jìn) 行數(shù)據(jù)處理后送 LED 顯示，同時(shí)由單 片機(jī)控制語(yǔ)音芯片，把所測(cè)得的被測(cè)電壓值讀出來。開始時(shí)四位顯示，然后是 5位、 6 位，發(fā)展到現(xiàn)在的 7 位、 8 位甚至更多；從最初的一兩種類型發(fā)展到原理不同的幾十種類型；從最早采用繼電器、電子管發(fā)展到全晶體管、集成電路、微處理器化；顯示器件也從輝光數(shù)碼管發(fā)展到等離子體管，發(fā)光二極管、液晶顯示器等。所以數(shù)字電壓表就成為一種比不可少的測(cè)量?jī)x器。在這過程中，對(duì) 電的認(rèn)識(shí)是在長(zhǎng)期實(shí)踐活動(dòng)中，不斷發(fā)展、逐步深化的 。因此各種形式的電壓表發(fā)展得 很快。數(shù)字電壓表作為數(shù)字化儀表的基礎(chǔ)與核心，被廣泛 應(yīng)用于電子和電工測(cè)量、工業(yè)自動(dòng)化儀表、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等領(lǐng)域，顯示出強(qiáng)大的生命力。數(shù)字電壓表在工程測(cè)量、計(jì)量檢定、科學(xué)實(shí)驗(yàn)，機(jī)械電子，電能電力、郵電通信等諸多領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用，尤其是智能化數(shù)字儀表的普及和應(yīng)用，在數(shù)字化、自動(dòng)化、軟件化測(cè)量中發(fā)揮著更重要的作用。 要達(dá)到這種精度，必須使用十二位以上的 A/D 轉(zhuǎn)換器。為了滿足工業(yè)控制的要求，單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有及其豐富的轉(zhuǎn)移指令、 IO口的邏輯操作和位處理功能，其邏輯控制功能和運(yùn)行速度均高于同檔位的微機(jī)。考慮到矩陣式按鍵編程和控制困難，且單片機(jī)的 IO口尚有剩余，我們采用獨(dú)立式鍵盤形式。因此根據(jù)需要，我 們?cè)O(shè)計(jì)出 +_5v的電源電路，并采用 7805 和 7905 作為穩(wěn)壓器件，保證系統(tǒng)工作時(shí)能穩(wěn)定供電。 一、內(nèi)部電路組成 ICL7135 內(nèi)部電路組成，它由模擬電路與數(shù)字電路組成。 13 、 14 、 15 、 16 腳： B B B B4， BCD 碼輸出端。 RST： 復(fù)位輸入。 /EA/VPP： 當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 按鍵模式和 MCU 串行控制模式 (SPI 協(xié)議 ) 此管腳空閑時(shí)，必須拉高。 VSSD 28 數(shù)字地 使用時(shí)，只要根據(jù)上表所列的功能要求接上外圍電路即可。 第二階段：正向積分 (亦稱信號(hào)積分或采樣 )INT(integral) 此時(shí)切斷自動(dòng)調(diào)零電路并去掉短路線， IN+， IN 端分別被接通，積分器和比較器開始工作。 由于 ICL7135的接口比較豐富，所以可以以多種方式跟單片機(jī)連接。 因此 T0可以對(duì) ICL7135的時(shí)鐘頻率計(jì)數(shù)，且不會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。 電壓采集電路 由于要采集八路電壓，而所選的 AD 轉(zhuǎn)換器只能每次轉(zhuǎn)換一次，所以需要有多路開關(guān)將被測(cè)電壓一路一路的分時(shí)接通。 1個(gè)字。 TL431是一個(gè)有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源。段選碼和位選碼分時(shí)傳送， U1用來鎖存段選碼數(shù)據(jù)， U2 用來鎖存位選碼的數(shù)據(jù)， U1， U2 的有效控制位 LE 分別有 P2^6和 P2^7 控制。下面分別說明兩種這兩種模式的功能和用法。本設(shè)計(jì)使用的外圍器件比較多，因此 IO 口比較緊張，在充分考慮之后選擇如下的分配方式，如電路圖中所示 . 30pFC5Cap30pFC6Cap10uFC31KR912345678RST9 (RXD)10 (TXD)11 (INT0)12 (INT1)13 (T0)14 (T1)15 (WR)16 (RD)17XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE30EA313233343536373839VCC40C1MCS51RSTRSTX2X1LED1LED3VCC GNDS9SWPB470R1Res2P27P00P01P02P03P04P05P06P07VCC1 2 3 4 5 6 7 8 9R10 Header 9VCCGNDGNDVCCVCCP00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07int0CLKP26P25X2X1P10P11P12P13P14P15P16P17P20P21P2212Y1XTALP24P23P36P37P30P31200R7P30P31P36P37P23P241 2 3 4 5 6 7 8P2Header 8P33P35P33P35 圖 56 單片機(jī)控制電路 電路的工作原理： LED1 為發(fā)光二極管，串接一個(gè)限流電阻后串接在電源的兩端，用來指示電路是否連接正常。除了使系統(tǒng)正常初始化外，當(dāng)程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需要按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。s++ 結(jié) 束 桂林電子科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ）報(bào)告 用紙 第 27 頁(yè) 共 48 頁(yè) 數(shù)據(jù)處理和顯示子程序 設(shè)計(jì) 顯示子程序的任務(wù)是把 A/D 轉(zhuǎn)換后的八路電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并相應(yīng)的算出它的字型碼，送四位 LED 顯示。 下面簡(jiǎn)單的介紹干擾，并說明在制作過程 如何進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)。 調(diào)用 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 調(diào)用數(shù)據(jù)處理與顯示子程序 調(diào)用語(yǔ)音報(bào)值子程序 是否定時(shí)中斷 調(diào)用中斷服務(wù)子程序 桂林電子科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ）報(bào)告 用紙 第 26 頁(yè) 共 48 頁(yè) A/D轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計(jì) A/D 轉(zhuǎn)換子程序的功能是對(duì) A/D 轉(zhuǎn)換器 ICL7135 進(jìn)行初始化，并控制通道的選擇，轉(zhuǎn)換的開始，過程，停止和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) 。外接晶體諧振器以及電容 C5 和 C6 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。 MOSI 為數(shù)據(jù)串行輸入端口。但為了方便調(diào)試和理解芯片的工作方式，我們把兩種工作模式的電路都做在一塊電路板上 。 鍵盤與顯示電路 當(dāng) AD 轉(zhuǎn)換結(jié)束之后，由單片機(jī)進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)處理，處理完后送 LED 數(shù)碼管顯示。但時(shí)鐘頻率的穩(wěn)定性應(yīng)盡量高，否則在T1， T2 兩個(gè)時(shí)間內(nèi) Tcp 不等，會(huì)影響轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度。 D1和D3 是過電壓和欠電壓保護(hù)電路，由兩二極管組成 。 7805 和 7905 是 三端穩(wěn)壓器 ， 其中 7805 對(duì)正電源穩(wěn)壓，7905 對(duì)負(fù)電源穩(wěn)壓。從上面介紹值 ICL7135的積分時(shí)間固定為 10001個(gè)時(shí)鐘周期， 則 反積分時(shí)間與被測(cè)電壓成比例。當(dāng)反向積分結(jié)束時(shí)，有關(guān)系式 圖 421 雙積分輸出電壓示意圖 將將以上兩個(gè)公式互相帶入整理后得到 由此可知，反向 積分時(shí)間 T2是由輸入電壓決定的。所以被測(cè)電壓與測(cè)量值的關(guān)系為 Vi=V 測(cè) *5。 Anain 信號(hào)被立刻從Anain 經(jīng)由音量控制線路發(fā)射到喇叭以及 AUD/AUX輸出。 ISD1700 在 SCLK 下降沿之前的半個(gè)周期將數(shù)據(jù)放置在MISO 端。 SPI模式通過單片機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音芯片錄放的自動(dòng)化和自由組合。在閃速編程與編程校驗(yàn)期間， P1口也可接收編碼數(shù)據(jù)。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。 AT89C52 是 51 系列 單片機(jī) 的一個(gè)型號(hào)，它是 ATMEL 公司生產(chǎn)的。⑥腳： BUF，緩沖放大器輸出端，也是積分電阻 RINT 的一個(gè)外接端。它是 4 1/2 位雙 斜率積分 式 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，可與微處理器和可視顯示器件連接。部分高級(jí)芯片還 提供多項(xiàng)新功能，包括內(nèi)置專利的多信息管理系統(tǒng)，新信息提示（ vAlert） ,雙運(yùn)作模式（獨(dú)立 amp。顯示的方式有多種，根據(jù)題目的要求，我們采用四位 LED 數(shù)碼管顯示。盡管雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速率比較慢，但是任務(wù)對(duì)精度要求比較高，對(duì)轉(zhuǎn)換速率并沒有太高要求，而且 可 經(jīng)過軟件編程，實(shí)現(xiàn)了 ICL7135 與單片機(jī)的接口連接。 方案一：采用常用的逐次比較式 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 — ADC0809。在體會(huì)到數(shù)字電壓表的重要后，緊接著就有很多研制和生產(chǎn)數(shù)字電壓表的單位，并陸續(xù)生產(chǎn)出 6位、 7位的數(shù)字電壓表 20 世界 80年代，我國(guó)科技人員依靠自己的力量，研制成多種類型，不同工作原理的數(shù)字電壓表。可用于各種自動(dòng)測(cè)量和不適合人工作的危險(xiǎn)場(chǎng)合，具有重要的意義。當(dāng)設(shè)備正常工作時(shí) 才能體現(xiàn)其優(yōu)越性，而且這對(duì)設(shè)備的使用壽命，還用人類的生命財(cái)產(chǎn) 安全來說尤其重要。用電設(shè)備必須在特定的電環(huán)境中才能正常工作。本設(shè)計(jì) 由單片機(jī)、 A/D 轉(zhuǎn)換芯片、語(yǔ)音芯片結(jié)合使數(shù)字電壓表具有語(yǔ)音輸出的功能，能以高精度準(zhǔn)確的測(cè)量、顯示、并讀出被測(cè)電壓值。 1960 年研制成數(shù)字頻率計(jì)， 1965 年，上海北京同時(shí)研制出 5位數(shù)字電壓表。根據(jù)采用的芯片不同，電壓的測(cè)量與轉(zhuǎn)換也可分為幾種方案。 4位半相當(dāng)于 14位的分辨率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足任務(wù)的 設(shè)計(jì)要求，而且價(jià)格低廉。 （三）按鍵與顯示部分 桂林電子科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ）報(bào)告 用紙 第 5 頁(yè) 共 48 頁(yè) 顯示部分是為了把所測(cè)得的電壓值顯示出來，供人們記錄參考，并根據(jù)需要作出相關(guān)的控制處理。能夠直接對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行錄放。 7135 轉(zhuǎn)換器用德州儀器公司高效率 CMOS 工藝制造。⑤腳： AZ，自校零端，也是自動(dòng)調(diào)零電容 CAZ 的一個(gè)外接端。下面簡(jiǎn)單介紹 AT89C52單片機(jī)。如想禁止ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。 和 需要外部上拉，可用作片內(nèi)精確模擬比較器的正向輸入（ AIN0）和反向輸入（ AIN1）， P1口輸出緩沖器能接收 20mA 電流，并能直接驅(qū) 動(dòng) LED 顯示器； P1口引腳寫入“ 1” 后，可用作輸入。這些功能僅僅通過按鍵就可完成。 工作電流： 20mA ISD1720 的引腳