【文章內(nèi)容簡介】 CD3OECLOCKVccVref(+)GNDD1IN2IN1IN0ADDAADDBADDCALED7D6D5D4D0D2Vref()8 路模擬信號數(shù)值顯示電路 麗水學(xué)院 2021 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 13 計中進(jìn)行詳細(xì)介紹。 數(shù)碼顯示模塊電路 LED顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段組成的顯示器，有 8字段和 “米 ”字段之分。顯示塊都有 dp顯示段，用于顯示小數(shù)點(diǎn)。 7段 LED的字型碼，由于只有 7個段發(fā)光二極管，所以字型碼為一個字節(jié)。 “米 ”字段 LED的字型碼由于有 15個段發(fā)光二極管，所以字型碼為兩個字節(jié)。這種顯示塊有共陽極和共陰極兩種。共陰極 LED顯示塊的發(fā)光 二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地，當(dāng)某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽板 LED顯示塊的發(fā)光二極管的陽極連接在一起，通常此公共陽極接正電壓。 由 N片 LED顯示塊可拼接成 N位 LED顯示器。本設(shè)計是 4位 LED顯示器的結(jié)構(gòu)。 N位 LED顯示器有 N根位選線和 8XN(或 16XN)根段選線。根據(jù)顯示方式的不同，位選線和段選線的連接方法也各不相同。段選線控制顯示字符的字型，而位選線則控制顯示位的亮、暗； LED顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種顯示方式，一是 LED靜態(tài) 顯示方式、二是動態(tài)顯示。 LED顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時，各位的共陰極 (或共陽極 )連接在一起并接地 (或 +5v)，每位的段選線(a～ dp)分別與一 8位的鎖存輸出相連。之所以稱為靜態(tài)顯示，是由于顯示器中的各位相互獨(dú)立，而且各位的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另一個字符為止。也正因為如此，靜態(tài)顯示器的亮度都較高。本設(shè)計用的是陽極驅(qū)動。 圖 LED顯示器電路。該電路各位可獨(dú)立顯示，只要在該位的段選線上保持段選碼電平，該位就能保持相應(yīng)的顯示字符。由于各位分別由一個 8位輸 出口控制段選碼，故在同一時間里，每一位顯示的字符可以各不相同。這種顯示方式接口，編程容易，管理也簡單，付出的代價是占用口線資源較多。如圖 ，若用 I/O口線接口，則要占用 4個 8位 I/O口，若用鎖存器 (如74LS244)接口，則要用 1片 74LS244芯片。而如果用 “米 ”字段的 LED顯示器，則靜態(tài)顯示方式需要更多的硬件資源。如果顯示器位數(shù)增多，則靜態(tài)顯示方式更是無法適應(yīng)。因此在顯示位數(shù)較多的情況下，一般都采用動態(tài)顯示方式。 根據(jù)設(shè)計要求，要求自動輪流顯示模擬通道數(shù)，以及 8路模擬電壓數(shù)值，根據(jù)功能要求， 結(jié)合實際的布局布線復(fù)雜程度及調(diào)試的難易程度，為簡化電路起見，在設(shè)計中我們采用了動態(tài)顯示，并用四個連接的共陽數(shù)碼管取代了單個的數(shù)碼管，以做到調(diào)試簡單，實現(xiàn)容易。由于根據(jù)數(shù)碼管的參數(shù)要求，要求其驅(qū)動電流在 10MA~20MA之間，在電路中采用 9012三極管進(jìn)行擴(kuò)流來驅(qū)動四個數(shù)碼管；在本設(shè)計中段碼顯示是由 P0口進(jìn)行輸出，為防止數(shù)碼管灌入單片機(jī)的電流超出了允許的電流范圍，在數(shù)碼管與單片機(jī)的 P1口之間接入了 510歐姆的電阻。硬件電路圖如圖 32所示。 同樣為了簡化電路，且充分利用單片機(jī)的資源，采用了軟件譯碼代替硬件譯碼 的方式，來進(jìn)行數(shù)值顯示。由于人眼的視覺暫留時間為 （ 100MS），所以每位顯示的間隔不能超過 20MS，并保持延時一段時間，以造成視覺暫留效果，給人看上去每個數(shù)碼管總在亮，在本設(shè)計中每位數(shù)值的顯示時間為 1MS，一個通道的數(shù)值顯示包括了通道數(shù)及電壓數(shù)值輪流顯示，共輪番顯示 255次，所以每個通道的停留時間為 1S。 8 路模擬信號數(shù)值顯示電路 麗水學(xué)院 2021 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 14 圖 32 數(shù)碼顯示模塊電路 由于本設(shè)計中顯示的數(shù)值不是實際的模擬電壓值，而只是由 AD0809采集的到模擬電壓顯示的二進(jìn)制數(shù)，為使使用者能夠通過數(shù)值得到實際的模擬電壓數(shù)值，可以通過 下表進(jìn)行查閱，例如：如果數(shù)碼管顯示的數(shù)值為 2136，則表示，模擬通道 IN2的電壓值為由數(shù)值量 136代表的模擬電壓 。詳細(xì)轉(zhuǎn)換情況見附件三。 本章詳細(xì)敘述了 8 路模擬信號數(shù)值顯示的硬件電路的結(jié)構(gòu)，分析了各個硬件電路的工作原理。在設(shè)計硬件電路的同時，充分考慮將軟件和硬件結(jié)合起來，發(fā)揮單片機(jī)的智能化優(yōu)勢。簡化硬件電路的設(shè)計，提高硬件電路的可靠性和穩(wěn)定性。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 8 D e c 2 0 05 S he e t o f F i l e : E : \ z i l i a o \ 電子制作大賽 \ p r o t e l \ M y D e s i g n . d db D r a w n B y:ab fcgdeVCC 1234567abcdefg8dpdp9U 1 1A M B E R C Ag個位abcfggaR 1 04 . 7 Kab fcgdeVCC 1234567abcdefg8dpdp9U 1 0A M B E R C AbT89 01 2T79 01 2fbeT69 01 2ca百位bR94 . 7 K十位deR 1 3dR 1 4R 1 5R 1 6R 1 7R 1 8R 1 9 5 10 * 7ab fcgdeVCC 1234567abcdefg8dpdp9U5A M B E R C Af fgfcdcP 30aP 31eeeP 32dR74 . 7 KP 33abT59 01 2R84 . 7 Kab fcgdeVCC 1234567abcdefg8dpdp9U9A M B E R C A+ 5Vgdc顯示通道P 10P 11P 12P 13P 14P 15P 168 路模擬信號數(shù)值顯示電路 麗水學(xué)院 2021 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 15 第四章 軟件設(shè)計 應(yīng)用軟件設(shè)計原則 應(yīng)用系統(tǒng)中的應(yīng)用軟件是根據(jù)系統(tǒng)功能要求設(shè)計的，應(yīng)可靠實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。在本設(shè)計中，軟件 設(shè)計要力求做到以下幾點(diǎn) [6]： 1．軟件結(jié)構(gòu)清晰，簡捷，流程合理。 2．各功能程序?qū)崿F(xiàn)模塊化，子程序化。這樣，即便于調(diào)試、鏈接，又便于移植、修改。 3．程序存儲區(qū)，數(shù)據(jù)存儲區(qū)要合理規(guī)劃，既能節(jié)約內(nèi)存容量，又使操作方便。 4．運(yùn)行狀態(tài)實現(xiàn)標(biāo)志化管理。各個功能程序運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行結(jié)果以及運(yùn)行要求都要設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志以便查詢，程序的轉(zhuǎn)移、運(yùn)行、控制都可通過狀態(tài)標(biāo)志條件來控制。 5．經(jīng)過調(diào)試修改后的程序應(yīng)進(jìn)行規(guī)范化，除去修改的痕跡，以便于交流和借鑒，也為以后的軟件模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化打下 基礎(chǔ)。 6．實現(xiàn)全面軟件抗干擾設(shè)計。軟件抗干擾是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)提高可靠性的有利措施。具體的軟件抗干擾方法， 將在第五章中介紹 。下面幾節(jié)將詳細(xì)介紹各個模塊要實現(xiàn)的功能以及實現(xiàn)方法。 主程序 當(dāng)進(jìn)行一次測量后，將顯示出每一通道的 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)用顯示程序和測試程序之間循環(huán)，其流程圖如圖 41 所示。 主程序和中斷程序入口 的程序如下： 這可不是主程序 ，沒必要出現(xiàn)在此 ，你可以只出現(xiàn)入口地址，或進(jìn)行一個入口地址的說明即可。 ORG 0000H 。程序執(zhí)行開始地址 LJMP START 。跳至 START 執(zhí)行 ORG 0003H 。外中斷 0 中斷入口地址 RETI 。中斷返回 (不開中斷 ) ORG 000BH 。定時器 T0 中斷入口地址 RETI 。中斷返回 (不開中斷 ) ORG 0013H 。外中斷 1 中斷入口地址 RETI 。中斷返回 (不開中斷 ) ORG 001BH 。定時器 T1 中斷入口地址 RETI 。中斷返回 (不開中斷 ) ORG 0023H 。串行口中斷入口地址 RETI 。中斷返回 (不開中斷 ) ORG 002BH 。定時器 T2 中斷入口地址 RETI 。中斷返回 (不開中斷 ) 顯示子程序 系統(tǒng)上電時，將 70H～ 77H內(nèi)存單元清零， P2口置零。程序初始化使整體的 程序更簡潔明了。8 路模擬信號數(shù)值顯示電路 麗水學(xué)院 2021 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 16 采用動 態(tài)掃描法實現(xiàn)四位數(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 70H～ 77H內(nèi)存單元中。測量數(shù)據(jù)在顯示時需經(jīng)過轉(zhuǎn)換成為十進(jìn)制 BCD碼放在 78H～ 7BH中，其中 7BH存放通道標(biāo)志數(shù)。寄存器 R3用來作為 8路循環(huán)控制， R0用做顯示數(shù)據(jù)地址指針。 模數(shù)轉(zhuǎn)換測量子程序 模數(shù)轉(zhuǎn)換測量子程序是用來控制對 0809 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70H～ 77H內(nèi)存單元，其程序流程如圖 42所示。 具體程序清單見附件二。 圖 41 主程序流程圖 （圖中字號為小 5） 圖 42 A/D轉(zhuǎn)換測量程序流程圖 程序的資源分配 開始 初始化 調(diào)用 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 調(diào)用顯示子程序 啟動測試 取數(shù)據(jù)（ =1） 開始 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束=1？ 0809 地址加 1 地址數(shù)小于 8？ 結(jié)束 8 路模擬信號數(shù)值顯示電路 麗水學(xué)院 2021 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 17 內(nèi)部 RAM70H~77H是 8路模擬信號經(jīng)過 AD轉(zhuǎn)換得到的二進(jìn)制數(shù)存儲單元， 78H~7BH是分別作為數(shù)碼管的的模擬通道數(shù)，電壓數(shù)值的百位、十位、個位。 盡管采取了硬件抗干擾措施 , 但由于干擾信號產(chǎn)生的原因很復(fù)雜 , 且有很大的隨機(jī)性 ,因此在采取硬件抗干擾措施的基礎(chǔ)上 , 采取軟件抗干擾措施加以補(bǔ)充。常見的軟件抗干擾技術(shù)有 : 數(shù)字濾波、指令冗余和 “看門狗 ”技術(shù)、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視和提高開關(guān)量輸入、輸出干擾。系統(tǒng)常見 的出錯現(xiàn)象 : 死機(jī)、被控對象誤操作和定時不準(zhǔn) , 他們主要由于內(nèi)部程序指針錯亂使程序進(jìn)入 “死循環(huán) ”和 RAM 資料被沖亂或改變導(dǎo)致的 。比如加單字節(jié)指令 NO P 或有效的單字節(jié)指令并用引導(dǎo)指令 LJM PMA IN 將捕獲的 “亂飛 ”程序引向復(fù)位入口地等措施來校正。 小結(jié) 本章詳細(xì)敘述了系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)。軟件是整個控制器的重要組成部分，設(shè)計的好壞關(guān)系到系統(tǒng)的性能。在控制器的軟件設(shè)計中，采用匯編語言設(shè)計程序，編程、調(diào)試方便。 8 路模擬信號數(shù)值顯示電路 麗水學(xué)院 2021 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 18 第五章 檢測與調(diào)試 系統(tǒng)的調(diào)試 按照總的電路圖進(jìn)行布 局和布線，焊接完成之后，進(jìn)行了系統(tǒng)檢測，本電路的檢測步驟如下： ，先檢查電源與地端之間的電阻大小，在正常情況下，電阻值為無窮大，但實際情況為幾千歐姆。如果電阻小，則說明電路中存在短路現(xiàn)象，可通過定點(diǎn)與動點(diǎn)結(jié)合的試觸法進(jìn)行測試，檢查短路的引腳，并矯正。 ，檢測單片機(jī)是否工作正常，通過檢測單片機(jī)的 30腳 ALE看是否有正弦波輸出，且其電壓值是否為電源電壓的一半。如果單片機(jī)沒工作，則看振蕩電路是否正常，檢測 18， 19腳的電壓是否在 。 ，按下復(fù)位開關(guān)之 后，單片機(jī)的第 9腳是否有高電平。如果沒有，則檢查復(fù)位電路是否連接正確。 ，即檢測各芯片的電源端是否有電壓。 經(jīng)檢測完畢無異常情況之后，可以通過燒寫器下載程序進(jìn)行調(diào)試。 以下是在本次調(diào)試過程當(dāng)中遇到的問題： ，經(jīng)檢測數(shù)碼管是好的，通過檢測電路焊接情況，由于存在虛焊的情況，經(jīng)矯正之后數(shù)碼管亮了三個，為檢查唯一一個不亮的數(shù)碼管，采用了程序檢測與硬件檢測相結(jié)合的方法，最后得出結(jié)論三極管是壞的，換掉三極管之后，數(shù)碼管工作完全正常。 ，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管在 初次采樣顯示為 00，經(jīng)調(diào)節(jié)程序的順序并修改，從程序上電之初就開始輪流采集八路模擬電壓，通過數(shù)碼管顯示，可以得到標(biāo)準(zhǔn)的電壓數(shù)值量。 ，用數(shù)字電壓表測量模擬量與理論計算得到的