【正文】 N 鍵輪回工作方式，又給 8279 寫入結(jié)束中斷 /錯誤方式命令，則 8279 將以一種特定的錯誤方 式工作，即在 8279 消顫周期內(nèi)，如果發(fā)現(xiàn)多個按鍵同時按下，則將 FIFO狀態(tài)字中錯誤特征位置“ 1”，并發(fā)出中斷請求阻止寫入 FIFO RAM。 2. 主程序的設(shè)計 分析本設(shè)計，可知其軟件所要完成的功能是：對 V/F 轉(zhuǎn)換后的頻率信號進行采樣，并通過計算比較選擇適當(dāng)?shù)牧砍蹋缓笤俅芜M行采樣，通過 F/V 轉(zhuǎn)換使其轉(zhuǎn)換為最初模擬信號的值，最后顯示，以后將 再次進行采樣比較重復(fù)上述操作。在本系統(tǒng)中選擇采樣時間為 10ms。 計算部分的設(shè)計 在量程處理部分需要計算的是采樣頻率值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓值，同時為了最終的正確顯示還要將轉(zhuǎn)換之后的電壓值轉(zhuǎn)換為十進制的 BCD 碼，另外，所測信號若為交流信號，還應(yīng)使其轉(zhuǎn)換為有效值進行 顯示。對于智能儀器這部分的設(shè)計是很必要的。這樣，每采樣一個數(shù)值，就可計算一個新的和值進行顯示。系統(tǒng)采樣的流程圖見圖 22。 D0＝ 0 選擇外部譯碼方式， SL0～ SL3 為計數(shù)分頻式波形輸出，顯示方式可外接 4～ 16 譯碼器驅(qū)動 16 位顯示器。 因為在傳感器工作方式時，每當(dāng)傳感器狀態(tài)發(fā)生變化，掃描電路自動將傳感器 狀態(tài)寫入傳感器 RAM，同時發(fā)出中斷申請即將 IRQ 置高電平，并禁止再寫入傳感器 RAM。命令格式同讀顯示 RAM。顯示字段碼由 OUTA0～ OUTA3和 OUTB0～ OUTB3 輸出。 右端入口方式即顯示位置從顯示器最右端 1 位（最低位）開始，以后顯示的字符逐個向左順序排列。 （ 5） RL0～ RL7：回復(fù)輸入線，它們是鍵盤或傳感器矩陣的信號輸入線。 6）顯示 RAM 和顯示地址寄存器 顯示 RAM 用來存儲顯示數(shù)據(jù)，容量為 16 8 位。 編碼工作方式時，計數(shù)器作二進制計數(shù)， 4 位計數(shù)狀態(tài)從掃描線 SL0～ SL3 輸出。 單片機在系統(tǒng)中的應(yīng)用 在整個系統(tǒng)中，單片機的控制功能為：采用 T0 口對 V/F 轉(zhuǎn)換之后 的頻率進行計數(shù)，采用 T1 口進行定時，采用 、 、 進行量程選擇，采用 口判斷所測信號是交流信號還是直流信號，采用 口作為顯示電路的清零端，采用串行輸入端 RXD 作為移位寄存器的輸入端，采用串行輸出端 TXD 作為移位脈沖，電路如圖 17 所示： 系統(tǒng)的控制過程為： T1 口 定時， T0 口采樣，E A /V P P31X T A L 119X T A L 218R S T9P ( R D )17P ( W R )16P ( I N T 0)12P ( I N T 1)13P ( T 0)14P ( T 1)15P 1P 2P 3P 4P 5P 6P 7P 8( A D 0) P 39( A D 1) P 38( A D 2) P 37( A D 3) P 36( A D 4) P 35( A D 5) P 34( A D 6) P 33( A D 7) P 32( A 8) P 21( A 9) P 22( A 10 ) P 23( A 11 ) P 24( A 12 ) P 25( A 13 ) P 26( A 14 ) P 27( A 15 ) P 28P S E N29A L E /P R O G30( T X D ) P 11( R X D ) P 10GND20V C C40A T 89 C 51P0P1P2P3P4P5T0T X DR X DP D P 1D P 2D P 3510KR1510KR2510KR3P dp1dp2dp33KR73KR63KR53KR4VDD10KR 2922uFC3VDD33pFC233pFC1Y112MA T 89 C 51P 圖 17控制部分電路圖 定時時間到，采樣結(jié)束，通過單片機進行計算并選擇適當(dāng)?shù)牧砍?，然后再進行采樣、計算、顯示。在訪問片外程序存儲器期間，每機器周期該信號出現(xiàn)兩次，其下降沿用于控制鎖存 P0 口輸出的低 8 位地址。低功耗的 、 采用 CHMOS 工藝制造的機型（在型號中間加一 “C”字作為識別，如 80C3 80C5 87C51）也有用方封裝結(jié)構(gòu)的。 ⑷ 4K 字節(jié)的片內(nèi)程序存儲器（ 8031 無）。 對 V/F 變換，整個電路都是線性放大。此電路中的多路選擇開關(guān) CD4053 可以用來選擇放大倍數(shù)，在該電路中分別設(shè)置了 1， 10 和 100的放大倍數(shù)。這個準(zhǔn)數(shù)字信號就可以用來通知控制部分所 進行測量的是交流信號還是直流信號，以使控制部分進行相應(yīng)的計算和顯示。本設(shè)計要求采用單片機進行控制，由于單片機的有效輸入輸出信號均為數(shù)字信號，而對于整個系統(tǒng)的前向通道有效信號均應(yīng)為模擬信號，所以在設(shè)計過程中必然包括模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量單元的設(shè)計。畢 業(yè) 論 文 基于單片機的數(shù)字電壓表的設(shè)計 摘 要 本設(shè)計主要研究的是以 AT89C51 單片機為核心的電壓測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在單片機的控制下完成對電壓信號采集，能夠根據(jù)采樣值進行量程自動轉(zhuǎn)換，并且測量結(jié)果可通過四個數(shù)碼管顯示出來。根據(jù)要求本設(shè)計中采用的是 V/F 轉(zhuǎn)換電路。 CD4053 的另兩組模擬開關(guān) Y 和 Z 承擔(dān)了三個量程的切換任務(wù)，它們的控制端 B 和 C通過來自單片機的量程切換命令。具體選擇多大的放大倍數(shù)可以通過單片機的引腳 和 電平來控制。對 LM331,根據(jù) V/F 變換的原理，其輸出頻率與輸入電壓的關(guān)系滿足下面的公式 : f=(Vin /) (Rs /Rl ) (1/Rt ) (1/Ct ) (13) 由公式 13 可以看出輸出頻率 f 與輸入電壓 Vin 成正比。 ⑸ 程序存儲器的尋址范圍為 64K 字節(jié)。 RST VRXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD XTALXTALVPD21SSVccEA/VALE/ PROGPSENDDMCS51系列 單片 機12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221（8031）（8051） 圖 16 MCS51 系列單片機芯片引腳圖 現(xiàn)將各引腳分別說明如下： VCC：接 +5V 電源正端。 PSEN ： 片外程序存儲器讀選通信號輸出端，或稱 片外取指信號輸出端。 5. 顯示部分的設(shè)計 鍵盤顯示 8279芯片 圖 18 顯示電路 8279 是一種可編程的鍵盤 /顯示器接口芯片。外接4/16 譯碼器，能提供 16位 LED 的字位控制；外接 3/8 譯碼器，能為行列式鍵盤提供 8 列掃描信號，與 RL0～ RL7 構(gòu)成 8 8 鍵盤的行列掃描。在顯示過程中，存儲的顯示數(shù)據(jù)輪流從顯示寄存器輸出。 （ 6） SHIFT：來自外部鍵盤或傳感器矩陣的輸入信號，它是 8279 鍵盤數(shù)據(jù)的次高位即D6 位的狀態(tài)，該位狀態(tài)控制鍵盤上 /下檔功能。 3）傳感器方式 傳感器方式是把傳感器的開關(guān)狀態(tài)送入傳感器 RAM 中。 以上表 1 表 1表 16 三個表相互組合可得到各種鍵盤 /顯示命令。 6）顯示器禁止寫入 /熄滅命令 特征位 D7～ D5＝ 101。中斷響應(yīng)后，從傳感器 RAM 讀走數(shù)據(jù)進行中斷處理，但中斷標(biāo)志 IRQ 的撤除分兩種情況。鍵盤方式按 3～ 8 譯碼器，構(gòu)成 8 8 矩陣式鍵盤。 在采樣程序的設(shè)計中要注意系統(tǒng)的采樣時間。即測量數(shù)據(jù)取一丟一，測量一次便計算一次和值，大大加速了數(shù)據(jù)處理的能力。在本設(shè)計中可以通過顯示的方法來判斷是否超量程測量，通過軟件使被測信號超出系統(tǒng)要求的最大測量值時，顯示結(jié)果為 E000。 滑動濾波程序的流程圖見圖 24。但是采樣時間也不能選擇太小，如果選擇太小顯然采樣誤差就會很大。在上一章中已經(jīng)將整個系統(tǒng)的硬件部分作了介紹，在這一章中將就系統(tǒng)的軟件部分加以分析說明 1. MCS51 單片機匯編語言 由于本系統(tǒng)所需要完成的軟件程序不是很大，并且數(shù)據(jù)的計算也不是很繁瑣，因此本系統(tǒng)軟件將采用匯編語言進行設(shè)計。 （ 2）在設(shè)定為鍵盤掃描 N 鍵輪回方式時作為特定錯誤方式設(shè)置命令。 D3 為禁止 A 組顯示 RAM 寫入，D3＝ 1 禁止。分頻系數(shù)是由時鐘編程命令輸入。 二、 8279 的命令字及其格式 8279 的各種工作方式都要通過對命令寄存器的設(shè)置來實現(xiàn)。 （ 7） CNTL/STB：控制 /選通輸入線，高電平有效。顯示寄存器的輸出與顯示掃描配合，不斷從顯示 RAM 中讀出顯示數(shù)據(jù)，同時輪流驅(qū)動被選中的顯示器件，以達到多路復(fù)用的目的，使顯示器件呈現(xiàn)穩(wěn)定的顯示狀態(tài)。 4）回復(fù)緩沖器、鍵盤去抖動及控制、回復(fù)緩沖器用來接收并鎖存來自回復(fù)線 RL0～ RL7的 8 個回復(fù)信號。 8279 內(nèi)部有鍵盤 FIFO（先進先出堆棧） /傳感器，雙重功能的 8 8＝ 64BRAM，鍵盤控制部分可控制 8 8＝ 64 個按鍵或控制 8 8 陣列方式的傳感器。 在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器期間， PSEN 信號將不出現(xiàn)。 XTAL1： 片內(nèi)反相放大器輸入端。 ⑺ 21 個字節(jié)專用寄存器。因此在選擇參數(shù) Rs 、 Rl 、 Rt 、 Ct 時格外要注意。 表 11： CD4053 與單片機引腳的關(guān)系 C（ ） B() Y 選通情況 Z 選通情況 0 0 Y Y0 —— 0 1 Y Y1 Z Z0 1 0 Y Y0 —— 1 1 Y Y1 Z Z1 本設(shè)計中 1/100 和 1/10 分壓比的選擇也由單片機引腳控制多路選擇開關(guān)來實現(xiàn)。電路的輸入端無論接入的是直流正信號還是直流負(fù)信號，輸出的幅值都是 0 伏以上的直流正信號，這對于后續(xù)電路的設(shè)計尤其適用，而此時可以從比較器輸出的電平高低獲知是正輸入還是負(fù)輸入。而本系統(tǒng) 中要求測量的電壓范圍是 0～ 500V,無法滿足 V/F 轉(zhuǎn)換的要求。 在整個系統(tǒng)的設(shè)計過程中，主要采用了模塊化的設(shè)計方法。在軟件部分，詳細(xì)闡述了各個模塊電路的軟件設(shè)計方法和設(shè)計中的細(xì)節(jié)。電路輸入交流信號的正半波時，同相連接的比較器 U9 輸出高電平，模擬開關(guān) X 接通運放 U10 輸出信號送后續(xù)的模擬信號與數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換單元；電路輸入交流信號的負(fù)半波時，比較器 U9 輸出低電平，模擬開關(guān) X 接通反相器 U11 的輸出信號送后續(xù)的模擬信號與數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換單元。而 1 檔， 10 檔， 100 檔則是應(yīng)用放大電路來完成的，它們則是用來測量較小的電壓的。這類器件的高精度，高線性度，低溫移及單調(diào)性的組合所提供的性能是其它技術(shù)難以實現(xiàn)的。 ⑵ 片內(nèi)帶振蕩器，振蕩頻率 fosc 范圍為 ～ 12MHZ；可有時鐘輸出。 三 .外部引腳說明 MCS51 系列單片機芯片有 40個引腳。除作為準(zhǔn)雙向 I/O 接口使用外，還具有第二功能，見表22。由 P P0 組成 16 位地址總線；由 P0 分時復(fù)用為 數(shù)據(jù)總線；由 ALE、 PSEN 、 RST、 EA 、與 P3 口中的 INT0 、 INT1 、 T0、 T WR 、 RD 共10 個引腳組成控制總線。然后再經(jīng)過數(shù)據(jù)緩沖器 I/O 控制 FIFO/傳感器 RAM的狀態(tài)寄存器 鍵盤去抖動與控制 8 8FIFO/傳感器 RAM 控制與定時寄存器 顯示地址寄存器 16 8 顯示 RAM 顯示寄存器 定時與控制 掃描計數(shù)器 回復(fù) OUTA0~3 OUTB0~3 BD SL0~3 RL0~7 時鐘復(fù)位 D0~D7 RD WR CS A0 IRQ 圖 19 8279 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 CNTL/STB SHIFT 分頻，為鍵盤掃描提供適當(dāng)?shù)闹鹦袙呙桀l率和顯示時間 。 在傳感器矩陣方式工作時，這個存儲器又是傳感器存儲器，它存放著傳感器矩陣中的每一個傳感器狀態(tài)。 （ 3） RD 、 WR ：讀、寫輸入控制線。 顯示數(shù)據(jù)只要寫入顯示 RAM 則可由顯示器顯示出來，因 此顯示數(shù)據(jù)寫入 RAM 的順序，決定了顯示的次序。由于鍵盤最大 8 8＝ 64 個鍵，由 SL0～ SL2 接 3～ 8 譯碼器，譯碼器的 8 位輸出作為鍵盤掃描輸出線（列線）， RL0～ RL7 為輸入線（行