【文章內容簡介】 D 轉換器是它的核心器件 ， 它將輸入的模擬量轉換成數字量 。 模擬電路和數字電路是相互聯(lián)系的 ， 由邏輯控制電路產生控制信號 ， 按規(guī)定的時序將 A/D 轉換器中個組模擬開關接通或 4附錄斷開 ， 保證 A/D 轉換正常進行 。 A/D 轉換結果通過計數譯碼電路變換成段碼 ， 最后驅動顯示器顯示出相應的數值 。 此方案設計其優(yōu)點是 ， 設計成本低 ， 能夠滿足一般的電壓測量 。 但設計不靈活 ， 都是采用純硬件電路 ， 很難將其在原 有的基礎上進行擴展 。 由單片機系統(tǒng)及 A/D 轉換芯片構建 許多的應用電路這種方案是利用單片機系統(tǒng)與模數轉換芯片 ， 顯示模塊等的結合構建數字電壓表 。 由于單片機的發(fā)展已經成熟 ， 利用單片機系統(tǒng)的軟硬件結合 ， 可以組裝出來 。 此方案的原理是模數 (A/D)轉換芯片的基準電壓端 ， 被測量電壓輸入端分別輸入基準電壓和被測電壓 。 模數 (A/D)轉換芯片將被測量電壓輸入端所采集到的模擬電壓信號轉換成相應 的數字信號 ， 然后通過對單片機系統(tǒng)進行軟件編程 ， 使單片機系統(tǒng)能按規(guī)定的時序來采集這些數字信號 ， 通過一定的算法計算出被測量電壓 的值 。 最后單片機系統(tǒng)將計算好了的被測電壓值按一定的時序送入顯示電路模塊加以顯示 。 此方案不僅能夠繼承上一種方案的各種優(yōu)點 ， 還能改進上一種設計方案設計不靈活 ， 難與在原基礎上進行功能擴展等不足 。 數字電壓表的設計 第三章 單片機簡介及本設計單片機的選擇 常用單片機的特點比較及本設計單片機的選擇 綜合上一章提到的兩種設計方案的各方面優(yōu)點及其在現在的所設計電壓表的實用性 ， 我們選擇第二種電壓表設計方案 ， 即由單片機系統(tǒng)及數字芯片構建的方法來我們本次設計 。 在這一設計中 ， 我們涉及到了一個關鍵系統(tǒng)模塊 —— 單片機系統(tǒng)模塊 ， 而目前 單片機的種類是很繁多的 ， 主要有主流的 8位單片機和高性能的 32位單片機 ，結合本設計各方面因素 ， 8位單片機對于本設計已經是綽綽有余了 ， 但將用哪一種類 8的單片機呢 。 在這里 ， 不得不先簡單的介紹一下幾種常用的 8單片機 。 單片機是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統(tǒng) ， 具有一個完整計算機5 系列單片機 ， AVR 單片機 ， PIC 單片機 。 應用最廣的 8 位單片機還是 intel 的 51系列單片機 。 51 系列單片機的特點是 ： 硬件結構合理 ， 指令系統(tǒng)規(guī)范 ， 加之生產歷史悠久 ， 世界有許多芯片公司都買了 51 的芯片核心專利技術 ， 并在其基礎上擴充其性 能 ， 使得芯片的運行速度變得更快 ， 性價比更高 。 AVR 單片機是 atmel 公司推出較新的單片機 ， 它的顯著特點是 ： 高性能 ， 低功能 ， 高速度 ， 指令單周期為主 ， 但性格方面比 51 單片機要高 。 有專門的 I/O方向寄存器 。 雖然有轉強的驅動電壓 ， 但 I/O 口使用不比 51 單片機方便 。 PIC單片機系列是美國微芯公司的產品 ， 也是市面上增長最快的單片機之一 ， 屬精簡指令集單片機 ， 其特點是 ： 高速度 ， 高性能 ， 但在性格方面比 51 單片機要高 ，也有專門的 ,I/O 方向寄存器 ， I/O 口使用不比 51單片機方便綜合以上各種單片機的基本性能及本設計的滿 足需要 ,我們將選擇 51 系列單片機 . 本設計使用的單片機的簡介 本設計中選用是 51 系列的 AT89C52， 它是低電壓 ， 低功耗 ， 高性能的 CMOS8 位單片機 ， 片內含 8KB 的可反復擦寫的只讀程序存儲器和 256B 的隨機存取數據存儲器 ， 2個 I/O 口線 , 3 個 16 位定時 /計數器 ， 片內振蕩器及時鐘電路 ， 并與 MCS51 系列單片機兼容 。 在設計中 ， 單片機起著連接硬件電路與程序運行及存儲數據的任務 ， 一方面 ， 它將 A/D 轉換器 。 顯示器和語音芯片等通過 I/O 口地址線和數據線連接起來 ； 另一方面 ， 它將用戶下 載的程序通過控制總線控制數據的輸入輸出 ， 從而實現冊電壓的功能 。 數字電壓表的設計 第四章 各種顯示器件的介紹和選擇 常用顯示器件簡介 本次設計中有顯示模塊 ， 而常用的顯示器件比較多 ， 有數碼管 ， LED 點陣 ，1602 液晶 ， 12864 液晶等 。 數碼管是最常用的一種顯示器件 ， 它是由幾個發(fā)光二極管組成的 8 字段顯示器件 ， 其特點是價格非常的便宜 ， 用也非常的方便 ， 顯示效果非常的清楚 。 小電流下可以驅動 發(fā) 光 ， 發(fā)光響應時間極短 ， 體積小 ， 重量輕 ， 抗沖擊性能好 ， 壽命長 。 但數碼管只能是顯示 0— 9 的數據 。 不能夠顯示字符 ， 這也是數碼管的不足之處 。 LED 陣顯示器件是由好多個發(fā)光二極管組成的 。 具有高亮度 ， 功耗低 ， 視角大 ， 壽命長 ， 耐濕 ， 冷 ， 熱等特點 ， LED 點陣顯示器件可以顯示數字 ， 英文字符 ，中文字符等 。 但用 LED點陣顯示的軟件程序設計比較麻煩 32 個字符 。 1602 液晶模塊內部的字符發(fā)生存儲器已經存儲了 160 個不同的點陣字符圖形 ， 這些字這些字符有 :阿拉伯數字 ， 英文字母的大小寫 ， 常用的符號 ， 和日文假名等 ， 每一個字符都有一個固定的代碼 。 使用時直接編寫軟件程序按一定的時序驅動即可 。 它的特點是顯示字跡清楚 ， 價格相對便宜 。 12864 液晶也是一種工業(yè)字符型液晶 ， 它不 僅能夠顯示 1602 液晶所可以顯示的字符 ， 數字等信息 ， 而且還可以顯示 8*4 個中文漢字和一些簡單的圖片 ， 顯示信息也非常的清楚 。 使用時也直接編寫軟件程序按一定的時序驅動即可 。 不過它的價格比 1602 液晶貴了很多 。 在本設計中 ， 我們只需要顯示最后電壓的數字值和電壓的單位 ， 綜合上面各種顯示器件的特點 ： 數碼管只能顯示數字 ， 不能顯示單位字符 ， 不符合本設計的要求 。 而點陣顯示器件驅動顯示軟件程序編寫麻煩 ， 占用的引腳相對也較多 。 也不是理解的顯示器件 。 所以在本設計中 ， 我們考慮用液晶顯示器件 ， 雖然 12864 液晶比 1602 液晶的功能 強 ， 不過在價格方面貴了好多 。 而 1602 液晶也足夠滿足本設計的需要 。 因此 ， 在本設計實驗我們選擇 1602 液晶顯示器件 。 1602液晶的參數資料 示模塊的顯示器件 。 以下是 1602 液晶的各方面我們選擇了 1602 液晶做為本設計的顯參數 : 接口信號說明 : 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 數字電壓表的設計 2 VDD 電源正極 3 WL 液晶顯示偏壓信號 4 RS 數據 /命令選擇器 5 R/W 讀 /寫選擇器 6 E 使能信號 714 D0D7 Data I/0 15 BLA 背光源正極 16 BLK 背光源負極 基本操作時序 : 1. 讀狀態(tài) :輸入 :RS=0， RW=1， E= 輸出 :D0D7 為狀態(tài)字 2. 寫狀態(tài) :輸入 :RS=0， RW=0， D0D7 為指令碼 ， E為高脈沖 、 輸出 :無 3. 讀數據 :輸入 :RS=1， RW=1， E=1。 輸出 :D0D7 為數據 。 4. 寫數據 :輸入 :RS=1， RW=0， D0D7 為數據 ， E為高脈沖 。 輸出 :無 狀態(tài)字說明 STA7 STA6 STA5 STA4 STA3 STA2 STA1 STA0 STA06 當前數據地址指針的數值 STA7 讀寫操 作使能 1：禁止 0：允許 指令的說明 . 顯示模式設置 指令碼 功能 0 0 1 1 1 0 0 設置 16*2顯示， 5*7點陣， 8位數據口 顯示開 /關及光標設置 指令碼 功能 0 0 0 0 1 D C B D=1 開顯示； D=0 關顯示 C=1 顯示光標； C=0 不顯示光標 B=1 光標閃爍； B=0 光標不顯示閃爍 0 0 0 0 0 1 N S N=1 當讀寫一個字條款后地址指針加一，且光標加一。 N=0 當讀或寫一個字符后地址指針減一，且 數字電壓表的設計 光標減一。 S=1 當寫一個字條款，整屏顯示左移 （ N=1）或右移（ N=0），以得到光標不移動而屏幕移動的效果。 S=0 當寫一個字符，整屏顯示不移動。 數據控制 指令碼 功能 80H+地址碼 （ 027H,40H67H） 設置數據地址指針 01H 顯示清屏： 0 0 02H 顯示回車： 數據指針清 0 數字電壓表的設計 第五章 模數 (A/D)轉換芯片的選擇 在本設計中 ， 模數 (A/D)轉換模塊是一個重要的模塊 ， 它關系到最后數電壓表電壓值的精確度 。 所以 ， A/D 芯片的選擇是設計過程中一個很重要的環(huán)節(jié) 。 常用的 A/D 芯片簡介 常用的 A/D 芯片有 AD0809， AD0832， LC2543C 等幾種 。 下面簡單介紹一下這三種芯片 。 AD0809 是 8 位逐次逼近型 A/D 轉換器 ， 它是由一個 8 路的模擬開關 ， 一個地址鎖存譯碼器 ， 一個 A/D轉換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成 。 多路開關可選通 8個模擬通道 ， 允許 8路模擬量分時輸入 ， 共用 A/D 轉換器進行轉換 。 些 A/D 轉換器是的特點是 8 位精度 ， 屬于并行口 ， 如果輸入的模擬量變化大快 ， 必須在輸入之前增加采樣電路 。 AD0832 也是 8 位逐次逼近型 A/D 轉換器 ， 可支持致命傷個單端輸入通道和一個差分輸 入通道 。 它易于和微處理器接口或獨立使用 ； 可滿量程工作 ； 可用地址邏輯多路器選通各輸 入通道 。 TLC2543C 是 12 位開關電容逐次逼近 A/D 轉換 ， 每個器件有三個控制輸入端 ， 片選 ， 輸入 /輸出時鐘以及地址輸入端 。 它可以從主機高速傳輸轉換數據 。它有高速的轉換 ， 通用的控制能力 ， 具有簡化比率轉換 ， 刻度以及模擬電路與邏輯電路和電源噪聲隔離 ， 耐高溫等特點 。 綜合上述幾種 A/D 轉換芯片的特點 ， 前兩種芯片的性能和精度都不如第三種芯片 。 在本設計中 ， 我們的目標是設計高精度的電壓表 ， 因 此在此 ， 我們選擇精度為 12 位的 TLC2543 芯片 。 模數 (A/D)芯片 TLC2543 的資料 綜合本設計的各方面考慮 ， 我們選了 TLC2543 模數轉換芯片 。 下面就介紹此芯片的各方面資料 。 TLC25