【文章內(nèi)容簡介】 輪流顯示過程中，每位元數(shù)碼管的點亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應(yīng)，雖然實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，達到和靜態(tài)顯示同樣的顯示效果。動態(tài)顯示能夠節(jié)省大量的 I/O 口，而且功耗更低。 設(shè)計的數(shù)字電壓表要求可以同時測量 8路 05V 的直流電壓，測量最大分辨率為，并要求最高位用于顯示測量電壓的地址范圍，所以要求數(shù)碼管至少采用 4位顯示的數(shù)碼管。 圖 4 位共陽數(shù)碼管內(nèi)部引腳分布圖 畢業(yè)設(shè)計 10 為了方便和 減少設(shè)計的復(fù)雜度，設(shè)計采用的是 4位共陽數(shù)碼管 來 進行測量結(jié)果的顯示，數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳分布如圖 所示。數(shù)碼管 每 位 的 8 個 LED 陽極連接到一個公共端口 COM,分別為 COM1， COM2,COM3,COM4， 把每位相同位置 LED 段的陰極連接到一個公共端口，分別為 a,b,c,d,e,f,g,dp 口。 如果采用靜態(tài)顯示方式，則需要 4 8=32 個 I/O 口， 應(yīng)用時必須增加擴展芯片和較多驅(qū)動器進行驅(qū)動，這將很大程度上增加了硬體電路設(shè)計的復(fù)雜性 。若采用靜態(tài)顯示的方式，只需要 12 個 I/O，其中 8 個 I/O 用于連接每位數(shù)碼管 的 8 位顯示段，作為數(shù)據(jù) 端口；另外 4 個 I/O 口用于連接每位數(shù)碼管顯示段的公共端，作為掃描端口，控制數(shù)字顯示。數(shù)碼顯示電路如圖 。 圖 數(shù)碼管動態(tài)顯示電路 四、系統(tǒng)的程序設(shè)計 （一）軟件設(shè)計思想框圖 系統(tǒng)上電時，初始化程序主要用來執(zhí)行 70H77H 內(nèi)存單元清 0和 P2 口置 0等準備工作。 初始化后，單片機片選 A/D 轉(zhuǎn)換器，然后發(fā)出信號啟動 A/D 轉(zhuǎn)換，此時單片機內(nèi)部定時器 /計數(shù)器也開始工作，不斷掃描 A/D 轉(zhuǎn)換器結(jié)束端口有無結(jié)束信號。如果存在，則啟動信號采集，對 A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)輸出口輸出的數(shù)值進行 存儲，定時器 /計數(shù)器重新置零，準備下一次的采集，如果沒有，則繼續(xù)掃描等待。掃描結(jié)束后，進行數(shù)據(jù)處理，同時進行下一次掃描。數(shù)據(jù)處理完之后，利用查表法將電壓數(shù)值送到數(shù)碼管顯示器進行顯示。 在剛上電時，系統(tǒng)默認為循環(huán)顯示 8 個通道的電壓值狀態(tài)。當進行一次測量后，將顯示每一通道的 A/D轉(zhuǎn)換值，每個通道的數(shù)據(jù)顯示時間在 1s 左右。主程序在調(diào)用顯示 畢業(yè)設(shè)計 11 子程序與測量子程序之間循環(huán)。程序的流程框圖如圖 。 圖 主程序框圖 （二）子程序原理和框圖 顯示子程序采用動態(tài)掃描法實現(xiàn) 4位 7段數(shù)碼管的數(shù)值顯示。測量所得的 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)放在 70H77H 內(nèi)存單元中，測量數(shù)據(jù)在顯示時須經(jīng)過轉(zhuǎn)換成為十進制 BCD 碼放在78H7BH 單元中，其中 7BH 存放通道標志數(shù)。寄存器 R3 用作 8路循環(huán)控制， R0 用作顯示數(shù)據(jù)地址指針。顯示子程序流程圖如圖 所示。 圖 顯示子程序流程圖 顯示掃描子 程序分析如下 void scan() 初始化 調(diào)用 A/D 轉(zhuǎn)換測量子程序 調(diào)用顯示子程序 開 始 結(jié) 束 畢業(yè)設(shè)計 12 { uchar k,n。 int h。 dis[3]=0x01。 //通道初值為 1 for(n=0。n8。n++) //每次顯示 8個數(shù)據(jù) { dis[2]=ad_data[n]/51。 //測得值轉(zhuǎn)換為 3位 BCD 碼，最大為 dis[4]=ad_data[n]%51。 //余數(shù)暫存 dis[4]=dis[4]*10。 //計算小數(shù)第一位 dis[1]=dis[4]/51。 dis[4]=dis[4]%51。 dis[4]=dis[4]*10。 //計算小數(shù)第二位 dis[0]=dis[4]/51。 if(dis[2]=4amp。amp。dis[1]6amp。amp。dis[0]=0) A=1。 else A=0。 for(h=0。h500。h++) //每個通道顯示時間控制約為一秒 { for(k=0。k4。k++) //4 位 LED 掃描控制 { Disdata=dis_7[dis[k]]。 if(k==2) { DISX=0。 } P3=scan_con[k]。 // 控制數(shù)碼管輸出電平的高低 delaylms(1)。 P3=0xff。 } } dis[3]++。 //通道值加 1 } } 2. A/D 轉(zhuǎn)換測量子程序 畢業(yè)設(shè)計 13 A/D 轉(zhuǎn)換測量子程序用來控制對 ADC0809 的 8 路模擬輸入電壓的 A/D 轉(zhuǎn)換，并將對應(yīng)的數(shù)值移入單片機 70H77H內(nèi)存單元。 A/D 轉(zhuǎn)換測量子程序流程圖如圖 所示。 圖 A/D 轉(zhuǎn)換測量子程序流程圖 A/D 轉(zhuǎn)換子程序分析如下： void test() { uchar m。 uchar s=0x00。 ad_con=s。 for(m=0。m8。m++) { ALE=1。 _nop_()。 _nop_()。 ALE=0。 //轉(zhuǎn)換通道地址鎖存 START=1。 _nop_()。 _nop_()。 START=0。 //開始轉(zhuǎn)換命令 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 //延時 4US 畢業(yè)設(shè)計 14 while(EOC==0)。 //等待 轉(zhuǎn)換結(jié)束 OE=1。 ad_data[m]=addata。 OE=0。 s++。 ad_con=s。 //取 A/D 值，地址加 1 } ad_con=0x00。 //控制復(fù)位 } 五、調(diào)試及性能分析 （一）測量與調(diào)試 采用 Keil 和 Proteus 軟件進行程序編譯及電路仿真調(diào)試，利用 Protel 軟件進行硬件電路板的制作設(shè)計，通過 STC_ISP 軟件將 Keil 程序編譯時生成的 hex 文件燒錄到單片機內(nèi)，組裝好電路后進行硬件和軟件的綜合 調(diào)試。調(diào)試無誤后，進行測量，將測量電壓與標準電壓表的測量結(jié)果進行對比分析。測量對比分析的結(jié)果如表 51 所示。 表 51 數(shù)字電壓表與“標準”數(shù)字電壓表測量對比 標準電壓值 /V 數(shù)字電壓表測得值 /V 絕對誤差 /V + + + + + + + 注：表中標準電壓值采用 UT30B 數(shù)字萬用表測得。 （二）性能分析 由于單片機為 8位處理器，當輸入電壓為 ， ADC0809輸出數(shù)據(jù)值為 255（ FFH） ,因此單片機最高的數(shù)值分辨率為 （ 5/255）。這就決定了該電壓表的最高分辨率（精度）只能達到 V，測試時電壓一般以 的幅度變化。如果要獲得更高精度的測量要求，則應(yīng)采用更高位的 A/D 轉(zhuǎn)換器件。 從表 51中可以看出，設(shè)計的數(shù)字電壓表與 UT30B 數(shù)字萬用表測得的絕對誤差均在 以內(nèi)，這與采用 8位 A/D 轉(zhuǎn)換器所能 到達的理論誤差精度相一致，在一般的應(yīng)用 畢業(yè)設(shè)計 15 場合可以滿足使用要求。 另外，設(shè)計的數(shù)字電壓表測得的值基本上比用 UT30B 數(shù)字萬用表測得的標準電壓值偏大 V。這可以通過校正 ADC0809 的基準電壓來解決。因為該電壓表設(shè)計時的直接供電電源也同時作為 ADC0809 的基準電壓，所以電壓有可能有偏差。另外，還可以根據(jù)測量誤差，用軟件編程方式校正測量值。 當要測量大于 5V 的直流電壓時，可在測量信號的輸入口使用分壓電阻，通過計算間接得到測量結(jié)果。也可以在程序中將計算程序的除數(shù)進行調(diào)整。但是隨著量程增大，測量的 精度會降低。 畢業(yè)設(shè)計 16 總結(jié) 通過本次畢業(yè)設(shè)計，使我從實踐中學(xué)到了更多的專業(yè)知識和加強了自身的能力培養(yǎng)，鞏固了我所學(xué)習(xí)的理論知識，使得我對單片機知識及應(yīng)用有了更為深層的了解。此外，更重要的是，鍛煉了實踐工作的能力，提高工程素養(yǎng)，學(xué)會將理論與實踐相結(jié)合，用理論指導(dǎo)實踐，通過實踐來驗證和加深對理論的理解，使得自己在理論和實踐上有新的認識和提高，使綜合應(yīng)用能力和分析解決問題的能力得到提高。這些都是自己努力贏得的寶貴財富，將會為以后的學(xué)習(xí)和工作打下了更加堅實的基礎(chǔ)。 畢業(yè)設(shè)計 17 附錄一 數(shù)字電壓表原理圖 畢業(yè)設(shè)計 18 附錄二 程序清單 include include //延時函數(shù)用 define ad_con P2 //A/D 控制口 define addata P0 //A/D 數(shù)據(jù)記入讀入口 define Disdata P1 //顯示數(shù)據(jù)段碼輸出口 define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit ALE=P2^3。 //鎖存地址控制位 sbit START=P2^4。 //啟動一次轉(zhuǎn)換位 sbit OE=P2^5。 //0809 輸出數(shù)據(jù) 控制位 sbit EOC=P3^7。 //轉(zhuǎn)換結(jié)束標志位 sbit DISX=Disdata^7。 //LED 小數(shù)點 sbit A=P2^7。 sbit BO=P3^5。 sbit CO=P3^6。 uchar code dis_7[11]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff}。 //共陽 7段 LED段碼表 uchar code scan_con[4]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7}。 //4 位列掃描控制字 //11111110 //11111101 //11111011 //11110111 uchar data ad_data[8]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}。 //定義 8個數(shù)據(jù)內(nèi)存單元 uint data dis[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}。 //定義 4個顯示數(shù)據(jù)單元和 1 個數(shù)據(jù)存儲單元 //*****1ms 延時子函數(shù) *****// void delaylms(uint t) //t=1 { uint i,j。 for(i=0。it。i++) for(j=0。j120。j++) 畢業(yè)設(shè)計 19 。 } //*****顯示掃描子函數(shù) *****// voi