【文章內容簡介】 00001000011000010000010000100000001001000000000010000000000100000000 根據芯片輸入、輸出的引腳特性。輸入信號分壓等變換后送入CD4051的X0X7，8個通道。其中1個控制引腳：INH是4051的禁止端，為低電平開啟，INH=1模擬開關被禁止工作，INH=0時，由A、B、C上的信號來控制某一路的選通。 電路引腳中，若A、B、C無輸入或懸空時，Y0輸出1，控制檔位在最高量程電壓檔位上，起到保護電路的作用。 檔位判斷電路3）量程自動選擇總電路根據上述研究。路中所用的基準電壓都是2 V，可用同一直流電源提供。穩(wěn)壓管均采用2．8 V工作電壓的穩(wěn)壓管。 量程自動選擇總電路 A/D模數轉換模塊采用ADC0809轉換芯片，采集信號由INT0輸入；數字量輸出接至CPU的P1口；，；A、B、C三位地址線共同接地，表示對INT0的輸入信號進行模數轉換。在INT0的輸入端口接一選擇開關電路，用以判斷對電壓測量還是對電流測量。ADC0809的工作過程是：首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復位。下降沿啟動 A/D轉換，之后EOC輸出信號變低，指示轉換正在進行。直到A/D轉換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A/D轉換結束，結果數據已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當OE輸入高電平時，輸出三態(tài)門打開，轉換結果的數字量輸出到數據總線上。主要特性1）8路8位A/D轉換器，即分辨率8位。 2）具有轉換起?？刂贫?。3）轉換時間為100μs。4）單個＋5V電源供電。5）模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點和滿刻度校準。 6）工作溫度范圍為40～＋85攝氏度。7）低功耗，約15mW。外部特性（引腳功能） ADC0809芯片有28個引腳，采用雙列直插式封裝，各引腳功能如下：IN0IN7：8路模擬量輸入端。D0D7：8位數字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路。ALE：地址鎖存允許信號。高電平時，把三位地址信號送入地址鎖存器，經譯碼選擇相應的模擬輸入通道，使用時，該信號可以和STARE信號連在一起，以便同時鎖存通道地址和啟動A/D轉換。高電平有效。 START： A/D轉換啟動信號，輸入，高電平有效。 EOC： A/D轉換結束信號輸出端口，轉換期間一直為低電平。當A/D轉換結束時，此端輸出一個高電平（有效）。 OE：數據輸出允許信號輸入端口，高電平有效。當A/D轉換結束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數字量。CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。 REF（+）、REF（）：基準電壓。 Vcc：電源，單一＋5V。 GND：地。 顯示模塊（1） 數碼管的選取LED（發(fā)光二極管），它是一種由某些特殊的半導體材料制作成的PN結。其發(fā)光強度與其正向壓降VF和電流IF的乘積有關，其乘積越大，則發(fā)光強度越大。工作電流一般在5MA~20MA。從系統(tǒng)整體考慮，選用的是LDS5101BH型七段LED數碼管。（2） 驅動芯片選用74LS164芯片。74LS164是串行輸入/8位并行輸出的移位寄存器。每片74LS164有兩個串行數據輸入端和一個同步移位脈沖輸入端，以及8個并行輸出口。時鐘CLK端上每一個上升沿都會使該芯片的8位數據輸出右移一位。： 顯示模塊原理圖 通信模塊（1） 單片機與PC機通信的概述在實際應用中，因為單片機功能有限，因而在較大的測控系統(tǒng)中，常常把單片機應用系統(tǒng)作為前端機（也稱為下位機或從機）直接用于控制對象的數據采集與控制，而把PC機作為中央處理機（也稱為上位機或主機）用于數據處理和對下位機的監(jiān)控管理。它們之間的信息交換主要是采用串行通信，此時單片機可直接采用串行接口，而PC機可利用其配置的8250或82516450等可編程串行接口芯片。實現單片機與PC機串行通信的關鍵是在通信協(xié)議的約定上要一致，例如，應設定相同的波特率及幀格式等。在正式工作之前，雙方應先互發(fā)聯(lián)絡信號，以確保通信收發(fā)數據的準確性。（2） 本設計的通信串行通信采用MAX232電平轉換電路，可將單片機的TTL電平轉換為PC機的串口電平。使單片機的TTL電平與RS232的電平實現匹配。RS232使用3~25V，表示數字1；3~25V表示數字0。RS232在空閑時處于邏輯“1”狀態(tài)，在開始傳送時，首先產生一個起始位，起始位為一個寬度的邏輯“0”，緊隨其后的為所需要傳送的數據，所要傳送的數據由最低位開始依次送出，并以一個結束位標志該字節(jié)傳送結束，結束位為一個寬度的邏輯“1”狀態(tài)。，下位機（單片機）、上位機接收到數據后在屏幕上進行顯示。 單片機與PC機通信連接圖 電源部分單片機電源采用自制+5V電源供電。 電源電路圖4 系統(tǒng)的軟件設計 軟件的總體設計原理 系統(tǒng)上電后，初始化程序包括對各種參數進行初始化、清零以及一些端口屬性的設定，開始進行量程判斷，再調用A/D轉換子程序，對輸入信號進行A/D模數轉換，轉換結束，為提高測量精度，系統(tǒng)對輸入電壓連續(xù)采集10次進行滑動平均值濾波處理，其結果作為對應的電壓值。再調用LED顯示子程序，顯示所測量的電壓或電流值，最后調用通信子程序實現串口通信。： A/D轉換程序設計系統(tǒng)上電后，初始化各參量。開啟A/D轉換，調用延時程序，接著判斷A/D轉換是否結束，結束則清標志位、取數據，否則再延時，繼續(xù)判斷A/D是否結束?？偝绦蚪Y束。： A/D轉換程序流程圖 數字濾波程序設計（1）數字濾波概述數字濾波,即在數據采集系統(tǒng)里，由于數據采集環(huán)境的電磁干擾，傳感器和放大器自身的影響，往往會含有多種頻率成分的噪聲信號，嚴重時，這種噪聲信號會淹沒待提取的輸入信號，使測試系統(tǒng)無法獲取被測信號。在這種情況下，為了濾除干擾需要采取濾波措施，抑制不需要的雜散信號，使系統(tǒng)的信噪比增加。如果對模擬信號進行離散采樣，通過軟件算法對采樣信號進行平滑加工，增強有效信號，消除或減少噪聲，從而達到濾波的目的，這種濾波方法稱為數字濾波方法。數字濾波完成的功能是將一組輸入數字序列按照一定的算法轉化為一組輸出數字序列，經過數字濾波后的輸出序列比輸入序列更平滑和易于處理。與此對應的就是模擬濾波，模擬濾波主要有無源濾波（直接用電阻、電容、電感等不外接電源的元件組成的）與有源濾波（如運算放大器等需要外接電源組成的），其目的是將信號中的噪音和干擾濾去或者將希望得到的頻率信號濾出為系統(tǒng)所用。數字濾波的出現克服了模擬濾波的很多不足，具有以下優(yōu)點： A．是用程序實現的，不需要增加硬設備，所以可靠性高，穩(wěn)定性好。 B．可以對頻率很低的信號實現濾波，克服了模擬濾波的缺陷。 C．可以根據信號的不同，采用不同的濾波方法或參數，具有靈活、方便、功能強的特點。（2）數字濾波的方法數字濾波的方法有很多種，常用的數字濾波方法有：算術平均值濾波、加權平均值濾波、滑動平均值濾波、中值濾波等，可以根據不同的測量參數進行選擇。1）算術平均值濾波算術平均法是對一點多次采樣，然后取其平均值，并用平均值作為該點的采樣結果。該方法適用于對具有隨機干擾的信號進行濾波。這種濾波的效果與采樣數目有較大的關系，當樣本增多時，信號會變得更平滑，但可能會掩蓋某些變化；若樣本較少，信號的平滑度降低，但對數據的變化較為敏感。實際中采樣數目就具體情況而定，對于非常平穩(wěn)的信號，可以將樣本數增大，但對于變化頻繁的信號，則應將樣本數減至3~4。這種濾波方法對周期性的干擾有良好的抑制作用。N的取值取決于平滑度和靈敏度的要求，N 增大則平滑度提高，靈敏度減小。2）加權平均值濾波 算術平均濾波法存在平滑性和靈敏度的矛盾。采樣次數太少，平滑效果差；次數太多，靈敏度下降，對參數的變化趨勢不敏感。為協(xié)調兩者關系，可采用加權平均濾波。對連續(xù)N次采樣值，分別乘上不同的加權系數之后再求累加和，加權系數一般先小后大，以突出后面若干采樣的效果，加強系統(tǒng)對參數變化趨勢的辨別。各個加權系數均為小于1的小數，且滿足總和等于1的約束條件。這樣，加權運算之后的累加和即為有效采樣值。3） 滑動平均值濾波滑動平均值濾波是把連續(xù)取N個采樣值看成一個隊列，隊列的長度固定為N，每次采樣到一個新數據放入隊尾,并扔掉原來隊首的一次數據.(先進先出原則)，把隊列中的N個數據進行算術平均運算,就可獲得新的濾波結果。算術平均值法和加權平均值濾波，都需要連續(xù)采樣N個數據，然后求平均值或加權平均值。需要時間較長，故檢測