【導(dǎo)讀】方法設(shè)計(jì)一個(gè)交直流數(shù)字電壓表。它的具體功能是：最高量程為500V，分三個(gè)。檔位量程，即5V，50V，500V，可以通過調(diào)檔開關(guān)來實(shí)現(xiàn)各個(gè)檔位。的數(shù)值小于1V時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的將電壓數(shù)值轉(zhuǎn)換為以mV為電壓單位的電壓值。并且通過按鍵的方法能夠測得后五秒的平均電壓值。同時(shí)它也可以用于交流電壓。的測量，勝任一般的電壓測量工作。數(shù)字電壓表出現(xiàn)在50年代初，60年代末發(fā)起來的電壓測量儀表，簡稱DVM，續(xù)的數(shù)字量，加以數(shù)字處理然后再通過顯示器件顯示。發(fā)展，如今，它又成為向智能化儀表發(fā)展的必要橋梁。如今，數(shù)字電壓表已絕大部分已取代了傳統(tǒng)的模擬指針式電壓表。的模擬指針式電壓表功能單一，精度低，讀數(shù)的時(shí)候也非常不方便，很容易出錯(cuò)。顯示出強(qiáng)大的生命力。樣速度慢，重量達(dá)幾十公斤，體積大。繼之出現(xiàn)了斜坡式電壓表，它的速度方面。有一缺點(diǎn)是抗干擾能力差，很容易受到外界各種因素的影響。隨后，在斜波式的

　　

【正文】 at5。//定義 5 個(gè)隨機(jī)電壓值變量 uchar flag。//后五秒取隨機(jī)電壓的標(biāo)志 init_timer0()。 init_1602()。 delay(10)。 while(1) { dat=read_value()。 if(dat=100)//當(dāng)電壓值大于 1V 時(shí) ,用 V顯示 ,否則用 mV 顯示 { display_zifu(0,1,tab2)。 display(0,7,dat)。 display_zifu(0,13,tab0)。 第 頁 28 } else { display_zifu(0,1,tab2)。 display(0,7,dat*1000)。 display_zifu(0,13,tab1)。 } read_key()。 //當(dāng)鍵盤按下時(shí)，計(jì)算后五秒的平均電壓值 if(t==20) { t=0。 flag++。 } if(flag==1) dat1=dat。 if(flag==2) dat2=dat。 if(flag==3) dat3=dat。 if(flag==4) dat4=dat。 if(flag==5) { dat5=dat。 dat_aver=(dat1+dat2+dat3+dat4+dat5)/5。 display(1,7,dat_aver)。 display_zifu(1,13,tab0)。 第 頁 29 dat_aver=0。 } if(flag==8) { flag=0。 write_(0x01)。 TR0=0。 } } } void timer0() interrupt 1//定時(shí)器中斷函數(shù) { TH0=(6553650000)/256。//重新放入初始值 TL0=(6553650000)%256。 t++。 } 5 系統(tǒng)的調(diào)試 完成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，制作和軟件編程之后，要使系統(tǒng)能夠按設(shè)計(jì)意圖正常運(yùn)行，必須進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。調(diào)試分了硬件和軟件調(diào)試。 硬件調(diào)試的主要任務(wù)是排除硬件故障，其中包括設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤和工藝性故障等。 第 頁 30 1） 檢查所設(shè)計(jì)的硬件電路板所有的器件和引腳是否正確，尤其是電源的連接是否正確；檢查各總線是否有短路的故障。檢查開關(guān) /按鍵是否正常， 是否連接正確，為了保護(hù)芯片，應(yīng)先對各 IC 座電位進(jìn)行檢查，確認(rèn)無誤后再插入芯片。 2） 將 40 芯片的仿真插頭插入單片機(jī)插座進(jìn)行調(diào)試， 檢查各接口是否滿足設(shè)計(jì)的要求， 有正常的程序測試硬件電路的好壞。 軟件調(diào)試的任務(wù)是利用開發(fā)工具進(jìn)行在線仿真調(diào)試，發(fā)現(xiàn)和糾 正程序的錯(cuò)誤，同時(shí)也能發(fā)現(xiàn)硬件的故障。軟件調(diào)試是一個(gè)模塊 進(jìn)行的。首先單獨(dú)調(diào)試各子程序是否能夠按照 預(yù)期的功能，接口電路的控制是否正常。最后調(diào)試整個(gè)程序 [9]。尤其注意的是各模塊間能否正確的傳遞參數(shù)。 1） 檢查液晶顯示模塊程序。在主程序中調(diào)用 display()和 dislay_zifu()函數(shù)，觀察 在 1602 液晶上是否能夠顯示相應(yīng)的字符。如果不能，則在相關(guān)的子程序中設(shè)計(jì)斷點(diǎn)，反復(fù)調(diào)試直到能夠顯示。 2） 檢查按鍵模塊程序。本設(shè)計(jì)的按鍵模塊程序是用狀態(tài)機(jī)的方法，可以在 key_state1 狀態(tài)下加一個(gè)任務(wù)，如顯示一個(gè)字符在液晶上。觀察是否正確顯示。 3） 檢查 A/D 轉(zhuǎn)換模塊程序。可以在硬件電路的 輸入端輸入已知的幾個(gè)電壓，分別觀察液晶上是否顯示相應(yīng)的電壓值。 4） 檢查數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換模塊程序?？梢該軇?dòng)硬件電路的檔位開關(guān)，輸入相應(yīng)的電壓，觀察液晶顯示的電壓值是否 一致。如果一致。則數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的算法正確的。 5） 總調(diào)試。 當(dāng)相應(yīng)的各模塊環(huán)節(jié)都正確后，可程序下載到單片機(jī)。接上電源運(yùn)行。再檢查所有功能，觀察是否能預(yù)期的一樣。如果一樣，說明設(shè)計(jì)成功完成。 第 頁 31 6 仿真結(jié)果 經(jīng)過以上設(shè)計(jì)， 反復(fù)調(diào)試， 仿真結(jié)果如圖所示： 圖 10 在輸入端輸入直流電壓是可以準(zhǔn)確的測量其電壓值，檔位選擇模塊有三個(gè)檔位 —— 5V、 50V和 500V，可以選擇合適的檔位測量 500V以內(nèi)的電壓。 在輸入端輸入交流電壓時(shí)，通過交流模塊的整流濾波，輸出較為穩(wěn)定的直流電壓，由于整流濾波后輸出的是交流電壓的平均值 ，而電壓表需測出有效值，因此在軟件設(shè)計(jì)時(shí)顯示電壓應(yīng)該是所測電壓的 倍 [13]。 通過以上仿真，完成了設(shè)計(jì)的任務(wù)。 7 總結(jié) 由于本設(shè)計(jì)使用的是高效的 51 系列單片機(jī)作為核心的測量系統(tǒng)，以及高精度，高速度，高抗干擾的 A/D 轉(zhuǎn)換器。使得本直流電壓表具體精度高，靈敏度強(qiáng)，性能可靠，電路簡單，成本低的特點(diǎn)。因?yàn)槠綍r(shí)所需要測量的被測電壓的電壓值不是一個(gè)定值，多多少少都有一些微小的變化。因此本設(shè)計(jì)為之增加了可測 5秒內(nèi)平均電壓的電壓值。大大的提高了測量的準(zhǔn)確性。使直流電壓表有著較高的第 頁 32 智能水平。 此設(shè)計(jì)是單片機(jī)應(yīng)用 系統(tǒng)的開發(fā)性實(shí)驗(yàn)。通過此設(shè)計(jì)可知在單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)過程應(yīng)注意以下事項(xiàng)。 1）硬件的選擇。選擇適合設(shè)計(jì)目地的 元器件 是一個(gè) 重要的 方 設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。不能以元器件是否是最高性能作為選擇元器件的標(biāo)準(zhǔn)。往往高性能器件的價(jià)格也是較高的。應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的需要選擇元器件，能夠滿足設(shè)計(jì)需要作為標(biāo)準(zhǔn)選擇元器件。 2）因?yàn)閱纹瑱C(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是硬件和軟件相結(jié)合的設(shè)計(jì)，所以系統(tǒng)和硬件和軟件必須緊密配合，協(xié)調(diào)一致。應(yīng)不斷調(diào)整硬軟件設(shè)計(jì)，以提高系統(tǒng)工作效率。 單片機(jī)的應(yīng)用如今已經(jīng)是在工業(yè)，電子等方面展示出了它的優(yōu)越性，利用單片機(jī)在設(shè)計(jì)電路 逐 漸成了趨勢 ，它與外圍電路再加上軟件程序就可以構(gòu)建任意的產(chǎn)品，使得本設(shè)計(jì)成為現(xiàn)實(shí) [13]。隨著單片機(jī)的日益發(fā)展，它必將在未來顯示出更大的活力，為電子設(shè)計(jì)更多精彩。對于數(shù)字電壓表而言， 功能將會(huì)越來越強(qiáng)大 [14]。 參考文獻(xiàn) [1]陳洪中 .數(shù)字電壓表 [M].北京： 水利電力出版社， 1989 [2]周立功 .單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐 [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社 [3]吳國經(jīng) .單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) [M].北京：中國電力出版社， 2020. [4]閻石 .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) [M].北京：高等教育出版社， 2020 [5]譚浩強(qiáng) .C程序設(shè)計(jì) [M].北京 :清華大學(xué)出版社 ,2020年 . [6]侯振鵬 .嵌入式 C語言程序設(shè)計(jì) [M].北京：人民郵電出版社， 2020. [7]李光飛 李良兒 .單片機(jī) C程序設(shè)計(jì) [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 [8]王港元 .電工電子實(shí)踐指導(dǎo) [M].江西 :江西科學(xué)技術(shù)出版社 ,2020年 [9]萬福君等 .單片微機(jī)原理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [M].合肥 :中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社 ,2020 [10]梅麗鳳等 .單片機(jī)原理及接口技術(shù) .北京 :清華大學(xué)出版社 ,2020 [11]Inter Microcontroller family users [12]Microchip Technology [J].劉和平等譯 .北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 ,2020 第 頁 33 [13]模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) .童詩白 華成英 主編 高等教育出版社 [14]Atmel Microcontroller Handbook,2020 [15]高峰 .單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù) .北京：科學(xué)出版社， 2020 致謝 我要向給予我悉心指導(dǎo)的李新鄂老師致以最誠摯的謝意。本文是在李新鄂導(dǎo)師的大力支持和精心指 導(dǎo)下完成的， 在忙碌的教學(xué)工作中擠出時(shí)間來 指導(dǎo)我的論文寫作 。從查閱資料和撰寫論文，從定稿到修改格式無處不體現(xiàn)著李老師的辛勤指導(dǎo)，李老師不厭其煩，反復(fù)審查論文，指出論文中每一點(diǎn)的不足直到問題越來越小越少。在李老師的指導(dǎo)和影響下，對數(shù)字電壓表的了解越來越多，對單片機(jī)的設(shè)計(jì)流程越來越熟悉。李老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、學(xué)識淵博、實(shí)事求是、勇于進(jìn)取，他以自己高尚的品格、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)、寬廣的胸懷和敏銳的洞察力影響著我，李老師指導(dǎo)我期間學(xué)到的很多東西使我受益匪淺。 在感謝李老師的同時(shí)也 感謝在一起愉快的度過畢業(yè)論文小組的同學(xué)們， 我們一起相 互詢問對方的論文進(jìn)度，關(guān)注著彼此的實(shí)驗(yàn)結(jié)果， 正是由于你們的幫助 、支持 和鼓勵(lì) ，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。我真誠地感謝所有在我完成論文的過程中給予我?guī)椭С趾凸膭?lì)的老師們 、 同學(xué)們 、親人及朋友們，愿你們身體健康， 生活愉快！