【文章內(nèi)容簡介】 00001000011000010000010000100000001001000000000010000000000100000000 根據(jù)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(guān)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(hù)電路的作用。 檔位判斷電路3）量程自動選擇總電路根據(jù)上述研究。路中所用的基準(zhǔn)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(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用ADC0809轉(zhuǎn)換芯片，采集信號由INT0輸入；數(shù)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(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。在INT0的輸入端口接一選擇開關(guān)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(jīng)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(fù)位。下降沿啟動 A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當(dāng)OE輸入高電平時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。主要特性1）8路8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位。 2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。3）轉(zhuǎn)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(zhǔn)。 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(shù)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(jīng)譯碼選擇相應(yīng)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(zhuǎn)換。高電平有效。 START： A/D轉(zhuǎn)換啟動信號，輸入，高電平有效。 EOC： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端口，轉(zhuǎn)換期間一直為低電平。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（有效）。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號輸入端口，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。 REF（+）、REF（）：基準(zhǔn)電壓。 Vcc：電源，單一＋5V。 GND：地。 顯示模塊（1） 數(shù)碼管的選取LED（發(fā)光二極管），它是一種由某些特殊的半導(dǎo)體材料制作成的PN結(jié)。其發(fā)光強(qiáng)度與其正向壓降VF和電流IF的乘積有關(guān)，其乘積越大，則發(fā)光強(qiáng)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(shù)碼管。（2） 驅(qū)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)輸出右移一位。： 顯示模塊原理圖 通信模塊（1） 單片機(jī)與PC機(jī)通信的概述在實際應(yīng)用中，因為單片機(jī)功能有限，因而在較大的測控系統(tǒng)中，常常把單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)作為前端機(jī)（也稱為下位機(jī)或從機(jī)）直接用于控制對象的數(shù)據(jù)采集與控制，而把PC機(jī)作為中央處理機(jī)（也稱為上位機(jī)或主機(jī)）用于數(shù)據(jù)處理和對下位機(jī)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(jī)可直接采用串行接口，而PC機(jī)可利用其配置的8250或82516450等可編程串行接口芯片。實現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)串行通信的關(guān)鍵是在通信協(xié)議的約定上要一致，例如，應(yīng)設(shè)定相同的波特率及幀格式等。在正式工作之前，雙方應(yīng)先互發(fā)聯(lián)絡(luò)信號，以確保通信收發(fā)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。（2） 本設(shè)計的通信串行通信采用MAX232電平轉(zhuǎn)換電路，可將單片機(jī)的TTL電平轉(zhuǎn)換為PC機(jī)的串口電平。使單片機(jī)的TTL電平與RS232的電平實現(xiàn)匹配。RS232使用3~25V，表示數(shù)字1；3~25V表示數(shù)字0。RS232在空閑時處于邏輯“1”狀態(tài)，在開始傳送時，首先產(chǎn)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(shù)據(jù)，所要傳送的數(shù)據(jù)由最低位開始依次送出，并以一個結(jié)束位標(biāo)志該字節(jié)傳送結(jié)束，結(jié)束位為一個寬度的邏輯“1”狀態(tài)。，下位機(jī)（單片機(jī)）、上位機(jī)接收到數(shù)據(jù)后在屏幕上進(jìn)行顯示。 單片機(jī)與PC機(jī)通信連接圖 電源部分單片機(jī)電源采用自制+5V電源供電。 電源電路圖4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 軟件的總體設(shè)計原理 系統(tǒng)上電后，初始化程序包括對各種參數(shù)進(jìn)行初始化、清零以及一些端口屬性的設(shè)定，開始進(jìn)行量程判斷，再調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換子程序，對輸入信號進(jìn)行A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束，為提高測量精度，系統(tǒng)對輸入電壓連續(xù)采集10次進(jìn)行滑動平均值濾波處理，其結(jié)果作為對應(yīng)的電壓值。再調(diào)用LED顯示子程序，顯示所測量的電壓或電流值，最后調(diào)用通信子程序?qū)崿F(xiàn)串口通信。： A/D轉(zhuǎn)換程序設(shè)計系統(tǒng)上電后，初始化各參量。開啟A/D轉(zhuǎn)換，調(diào)用延時程序，接著判斷A/D轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，結(jié)束則清標(biāo)志位、取數(shù)據(jù)，否則再延時，繼續(xù)判斷A/D是否結(jié)束?？偝绦蚪Y(jié)束。： A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖 數(shù)字濾波程序設(shè)計（1）數(shù)字濾波概述數(shù)字濾波,即在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)里，由于數(shù)據(jù)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(yán)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(jìn)行離散采樣，通過軟件算法對采樣信號進(jìn)行平滑加工，增強(qiáng)有效信號，消除或減少噪聲，從而達(dá)到濾波的目的，這種濾波方法稱為數(shù)字濾波方法。數(shù)字濾波完成的功能是將一組輸入數(shù)字序列按照一定的算法轉(zhuǎn)化為一組輸出數(shù)字序列，經(jīng)過數(shù)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(yīng)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(yùn)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(shù)字濾波的出現(xiàn)克服了模擬濾波的很多不足，具有以下優(yōu)點： A．是用程序?qū)崿F(xiàn)的，不需要增加硬設(shè)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(xiàn)濾波，克服了模擬濾波的缺陷。 C．可以根據(jù)信號的不同，采用不同的濾波方法或參數(shù)，具有靈活、方便、功能強(qiáng)的特點。（2）數(shù)字濾波的方法數(shù)字濾波的方法有很多種，常用的數(shù)字濾波方法有：算術(shù)平均值濾波、加權(quán)平均值濾波、滑動平均值濾波、中值濾波等，可以根據(jù)不同的測量參數(shù)進(jìn)行選擇。1）算術(shù)平均值濾波算術(shù)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(jié)果。該方法適用于對具有隨機(jī)干擾的信號進(jìn)行濾波。這種濾波的效果與采樣數(shù)目有較大的關(guān)系，當(dāng)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(shù)據(jù)的變化較為敏感。實際中采樣數(shù)目就具體情況而定，對于非常平穩(wěn)的信號，可以將樣本數(shù)增大，但對于變化頻繁的信號，則應(yīng)將樣本數(shù)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(quán)平均值濾波 算術(shù)平均濾波法存在平滑性和靈敏度的矛盾。采樣次數(shù)太少，平滑效果差；次數(shù)太多，靈敏度下降，對參數(shù)的變化趨勢不敏感。為協(xié)調(diào)兩者關(guān)系，可采用加權(quán)平均濾波。對連續(xù)N次采樣值，分別乘上不同的加權(quán)系數(shù)之后再求累加和，加權(quán)系數(shù)一般先小后大，以突出后面若干采樣的效果，加強(qiáng)系統(tǒng)對參數(shù)變化趨勢的辨別。各個加權(quán)系數(shù)均為小于1的小數(shù)，且滿足總和等于1的約束條件。這樣，加權(quán)運(yùn)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(shù)據(jù)放入隊尾,并扔掉原來隊首的一次數(shù)據(jù).(先進(jìn)先出原則)，把隊列中的N個數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算,就可獲得新的濾波結(jié)果。算術(shù)平均值法和加權(quán)平均值濾波，都需要連續(xù)采樣N個數(shù)據(jù)，然后求平均值或加權(quán)平均值。需要時間較長，故檢測