畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于at89c51單片機(jī)的數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-01-08 19:37 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 將二 十進(jìn)制（ BCD）譯碼轉(zhuǎn)換器作參考電壓。 （ 4） 驅(qū)動(dòng)器：驅(qū)動(dòng)顯示器的 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g七個(gè)發(fā)光段，驅(qū)動(dòng)發(fā)光數(shù)碼管（ LED）進(jìn)行顯示。 （ 5） 顯示器：將譯碼輸出的七段信號(hào)進(jìn)行數(shù)字顯示，讀取 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果。 2. 電路工 作 過(guò)程 數(shù)字電壓表通過(guò)位選信號(hào) DS1DS4 進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描顯示，由于 MC1433 電路的 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果是采用 BCD 碼多路調(diào)制方法輸出，只要配上一塊譯碼器，就可以將轉(zhuǎn)換結(jié)果以數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)四位的 LED 發(fā)光數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示 [7]。 DS1DS4 輸出多路調(diào)制選通濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 6 脈沖信號(hào)， DS 選通脈沖為高電平，則表示對(duì)應(yīng)的數(shù)位被選通，此時(shí)該位數(shù)據(jù)在 Q0Q3端輸出。每個(gè) DS選通脈沖高電平寬度為 18 個(gè)時(shí)鐘脈沖周期，兩個(gè)相鄰選通脈沖之間間隔 2 個(gè)時(shí)鐘脈沖周期。 DS 和 EOC 的時(shí)序關(guān)系是在 EOC 脈沖結(jié)束后，緊接著是 DS1輸出正脈沖。 以 下 依次為 DS DS3 和 DS4.。其中 DS1 對(duì)應(yīng)最高位（ MSD）， DS4 則對(duì)應(yīng)最低位（ LSD）。對(duì)應(yīng)的 DS DS3 和 DS4 選通期間， Q0Q3 輸出 BCD 全位數(shù)據(jù)，即以 8421 碼得方式輸出對(duì)應(yīng)的數(shù)字 為 09。 在 DS1 選通期間， Q0～ Q3輸出千位的半位數(shù) 0 或 1 及過(guò)量程、欠量程和極性標(biāo)志信號(hào)。 數(shù)字電壓表的發(fā)展趨勢(shì) 傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一、精度低，不能滿(mǎn)足數(shù)字化時(shí)代的需求，采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表，由精度高、抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)、集成方便，還可與 PC 進(jìn)行實(shí)時(shí)通信 [8]。目前，由各種單片 A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu) 成的數(shù)字電壓表，已被廣泛用于電子及電工測(cè)量、工業(yè)自動(dòng)化儀表、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等智能化測(cè)量領(lǐng)域，表示 出強(qiáng)大的生命力。與此同時(shí)，由 DVM 擴(kuò)展而成的各種通用及專(zhuān)用數(shù)字儀器儀表，也把電量及非電量測(cè)量技術(shù)提高到嶄新水平。數(shù)字電壓表是諸多數(shù)字化儀表的核心與基礎(chǔ) ,電壓表的數(shù)字化是將連續(xù)的模擬量如直流電壓轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的離散的數(shù)字形式并加以顯示 ,這有別于傳統(tǒng)的以指針加刻度盤(pán)進(jìn)行讀數(shù)的方法 , 避免了讀數(shù)的視差和視覺(jué)疲勞。目前數(shù)字電壓表的內(nèi)部核心部件是 A/D 轉(zhuǎn)換器 ,轉(zhuǎn)換器的精度很大程度上影響著數(shù)字電壓表的準(zhǔn)確度 ,本文 A/D轉(zhuǎn)換器采用 ADC0809對(duì)輸人模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換 ,控制核心 AT89C51再對(duì)轉(zhuǎn)換的結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算和處理 ,最后驅(qū)動(dòng)輸出裝置顯示數(shù)字電壓信號(hào)。 數(shù)字式電壓表是由高阻抗電壓表頭與分壓電路組成的。數(shù)字式電壓表頭的等效輸入電阻通常在 200M 歐以上，滿(mǎn)量程時(shí)所流經(jīng)的電流通常在 1 皮安左右。以上述表頭制成的數(shù)字式電壓表，滿(mǎn)量程時(shí)所流經(jīng)的電流與量程有關(guān)，通常在 1皮安至 100 微安之間。數(shù)字電壓表 (數(shù)字面板表 )是當(dāng)前電子、電工、儀器、儀表和測(cè)量領(lǐng)域大量使用的一種基本測(cè)量工具有關(guān)數(shù)字電壓表的書(shū)籍和應(yīng)用已經(jīng)非常普及了 [9]。數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā) ,已經(jīng)有多種類(lèi)型和款式。 傳統(tǒng)的數(shù)字電壓表各有特點(diǎn) ,它們適合在現(xiàn)場(chǎng)做手工測(cè)量 ,要完成遠(yuǎn)程測(cè)量并要對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)做進(jìn)一步處理 ,傳統(tǒng)數(shù)字電壓表是無(wú)法完成的。然而基于 PC 通信的數(shù)字電壓表 ,既可以完成測(cè)量數(shù)據(jù)的傳遞 ,又可借助 PC,做測(cè)量數(shù)據(jù)的處理。所以這種類(lèi)型的數(shù)字電壓表無(wú)論在功能和實(shí)際 應(yīng)用 上 ,都具有傳統(tǒng)數(shù)字電壓表無(wú)法比擬的特點(diǎn) ,這使濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 7 得它的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用具有良好的前景。 3. 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 硬件電路設(shè)計(jì)主要包括 :AT89C51 單片機(jī)系統(tǒng)， A/D 轉(zhuǎn)換電路，顯示電路。測(cè)量最大電壓為 5V，顯示最大值為 [10]。圖 3l是數(shù)字電壓表硬件電路原理圖。 圖 數(shù)字電壓表硬件電路原理圖 89C51 單片機(jī)系統(tǒng)和顯示電路 由于單片機(jī)體積小、重量輕、價(jià)格便宜，所以本系統(tǒng)采用 AY89C51 單片機(jī)，其原理圖如圖 所示。 AT89C51 內(nèi)部有 4KB 的 EEPROM， 128 字節(jié)的 RAM，所以一般都要根據(jù)系統(tǒng)所需存儲(chǔ)容量的大小來(lái)擴(kuò)展 ROM 和 RAM。本電路 A 接高電平，沒(méi)有擴(kuò)展片外 ROM 和 RAM。 AT89C51 的 Pl、 一 端口作為四位 LED 數(shù)碼管顯示控制。 端口用作單路顯示 /循環(huán)顯示轉(zhuǎn)換按鈕， 端口用作單路顯示時(shí)選擇通道 [11]。 P0 端口作 0809 的 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)讀入用， P2 端口用作 0809 的 A/D轉(zhuǎn)換控制。 A/D 轉(zhuǎn)換電路 A/D轉(zhuǎn)換由集成電路 0809 完成。 0809 具有 8路模擬信號(hào)輸人端口，地址線(xiàn) (2325腳 )可決定對(duì)哪一路模擬信號(hào)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 22 腳為地址鎖存控制，當(dāng)輸入為高電平時(shí)，對(duì)地址信號(hào)進(jìn)行鎖存。 6 腳為測(cè)試控制，當(dāng)輸人一個(gè) 2 個(gè) 寬高電平脈沖時(shí)，就開(kāi)始 A/D 轉(zhuǎn) 換。 7 腳為 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)， 7 腳輸出高電平。 9 腳濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 8 為 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許控制，當(dāng) OE 腳為高電平時(shí)， A/D 轉(zhuǎn)換數(shù) 據(jù)從該端口輸出。10 腳為 0809 的時(shí)鐘輸人端，利用單片機(jī) 30 引腳的六分頻晶振頻率再通過(guò) 14024二分頻得到 1MHz 時(shí)鐘。 4. 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)軟件由顯示控制子程序、顯示數(shù)據(jù)處理子程序、 8 路電壓采集子程序、鍵盤(pán)處理子程序等組成 ， 采用匯編語(yǔ)言編程 [12]。 主程序流程 如 圖 主程序流程圖如 所示。 圖 主程序流程圖 啟動(dòng) 結(jié)束條件？ 選通校準(zhǔn) 1 初始化 選通通道 2 選通通道 1 選通校準(zhǔn) 2 選通校準(zhǔn) 3 否 是 采 樣 子 程 序 顯示 結(jié)束 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)論文 9 顯示控制子程序 測(cè)量的 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)放在 RAM70H～ 77H中 ， 測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成的 BCD 碼放在 7AH～ 7DH 中。 20H為顯示方式標(biāo)志位， 21H存放通道標(biāo)志數(shù)。 R4 用作 8 路循環(huán)控制， R0 用作顯示通道原始數(shù)據(jù)地址指針 ， R1 為處理后的四位顯示數(shù)據(jù)地址指針。程序通過(guò)測(cè)試 來(lái)確定采用 8 路循環(huán)顯示還是單通道顯示。循環(huán)顯示時(shí)每通道顯示約 2s。數(shù)字電壓值是通過(guò)查表方式采用動(dòng)態(tài)掃描法 實(shí)現(xiàn)的。 鍵盤(pán)處理子程序 本設(shè)計(jì)采用 2 個(gè)功能鍵和 1 個(gè)硬復(fù)位鍵。 2 個(gè)功能 鍵接在 與 口上。對(duì)功能鍵的處理采用測(cè)試端口并設(shè)置標(biāo)志的方法 ， 使用了延時(shí)去抖
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