【導(dǎo)讀】基于單片機的毫伏表的設(shè)計

　　

【正文】 在 C 語言中，浮點數(shù)的分離是運用算法實現(xiàn)的，待轉(zhuǎn)換數(shù)是經(jīng)過除數(shù) 10000、 1000、 100、和 1 五次運算后獲得字符型數(shù)組的。被 10000 除后獲得萬位上的數(shù)，被 1000 除后獲得千位上 的數(shù)，以此類推，分別獲得百位、十位和個位上相應(yīng)的數(shù)，把這些各位上的數(shù)分別加上 DX04 就獲得相應(yīng)的 ASCII 碼，也就可以通過液晶顯示測量數(shù)據(jù)。 待 轉(zhuǎn) 換 值 ff/d (d = 1 0 0 0 0 )d = d /1 0是 否 夠 5次 ？字 符 數(shù) 組 + 0 X 3 0返 回YN 圖 43 字符轉(zhuǎn)換流程圖 量程自動切換 根據(jù)系統(tǒng)要求，毫伏表測量范圍為 100uv~300v；分為 6 個檔位： 3mv、 30mv、300mv、 3vc、 30v 和 300v。用 Proteous 仿真時通過對模擬開關(guān) 74HC4051 的控制線 ABC 來實現(xiàn)量程的切換，為了系統(tǒng)電路安全，將默認檔 位設(shè)為最大量程檔。 表 1 量程切換控制 地址輸入 檔位 放大比例 INT A B C 1 * * * 0 0 0 0 3mv 1 0 0 0 1 30mv 1/10 0 0 1 0 300mv 1/100 0 0 1 1 3v 1/1000 0 1 0 0 30v 1/10000 0 1 0 1 300v 1/100000 最終通過單片機的 ~ 端口來控制模擬開關(guān) 74HC4051 的 A、 B、 C控制量程的切換。量程切換軟件處理流程圖如圖 11 所示。 開 始量 程 檔 標 志 初 始 化設(shè) 置 最 大 量 程 檔存 儲 采 樣 值 3 0 0 v 量 程 ?與 3 0 0 v 比 欠 量 程 ？與 3 0 v 比 欠 量 程 ？與 3 v 比 欠 量 程 ？與 3 0 0 m v 比 欠 量 程 ？與 3 0 m v 比 欠 量 程 ？與 3 m v 比 欠 量 程 ？設(shè) 置 相 應(yīng) 量 程 標 志 位并 送 開 關(guān) 地 址 碼欠 量 程 指 示返 回YNNNNNN 圖 11 量程切換流程圖 綜合考慮后選擇四位半 A/D 轉(zhuǎn)換器件 MAX1494，由于在使用 Proteous 仿真時，器件庫沒有 MAX1494，而 ICL7135 也是四位半的 A/D 器件，其轉(zhuǎn)換誤差僅一個字，完全可以替代 MAX1494。所以，在進行仿真時就使用 ICL7135 積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器件。 程序中使用 ICL7135 輸出數(shù)據(jù)（ 0~16384）中 100~10000 的部分。如果電壓轉(zhuǎn)換值小于 100，單片機控制微型繼電器使信號放大 10 倍； 如果電壓轉(zhuǎn)換值大于 10000，單片機控制微型繼電器使信號縮小 10 倍。在默認時，量程檔設(shè)定為最高檔位以保護系統(tǒng)電路。 分貝值的計算 由分貝值與電壓的關(guān)系 20 log10dB V? 知道，只要測量出待測信號電壓值就能夠計算出相應(yīng)的分貝值。由于匯編實現(xiàn)對數(shù)運算比較困難，若采用查表法，單片機的存儲空間有限。而采用 C 語言則程序可讀性強，實現(xiàn)較簡單，所以采用 C語言編程，流程圖如圖 31 所示。 開 始（ d B 值 轉(zhuǎn) 換 顯 示 ）查 表 得 到 相 應(yīng) 的 d B 值根 據(jù) 檔 位 值 進 行 數(shù) 據(jù) 處 理0 檔 amp。 V = 0 . 0 0 m V ？0 檔 amp。 V = 0 . 0 1 m V ？根 據(jù) 檔 位 設(shè) 定 小 數(shù) 點 位 置顯 示顯 示 9 9 9 d B顯 示1 0 0 d B NNYYR E T 圖 31 顯示流程圖 液晶顯示 液晶顯示模塊主要由初始化、送命令控制字和送顯示數(shù)據(jù)組成，其程序流程圖見圖 44 所示。下面簡單介紹液晶命令字參數(shù)的設(shè)置。使用 LM016L 液晶顯示時必須考慮顯示字符 ASCII 碼的產(chǎn)生、液晶模式的設(shè)置和字符顯示位置的設(shè)定，而這些問題的解決與 LM016L的控制指令密切相關(guān)。根據(jù) LM016L的操作手冊知道，LM016L 顯示字符的操作過程為讀狀態(tài)、寫指令、寫數(shù)據(jù)和自動顯示。 初 始 化送 控 制 命 令 字顯 示 設(shè) 置送 顯 示 數(shù) 據(jù)返 回 圖 44 液晶顯示流程圖 清屏及工作方式設(shè)置 表 1 清屏 RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 根據(jù) LM016L 的控制指令，在使用液晶顯示時，首先要清屏。由上表可知清屏指令為 write_(0x01)，運行時間（ 250KHz）為 ，清除 DDRAM 和AC 的值。 表 2 工作方式設(shè)置 RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 1 DL (1) N (1) F （ 0） * （ 0） * （ 0） 其中： DL=1 時為 8 位數(shù)據(jù)接口， DL=0 時為 4 位數(shù)據(jù)接口； N=1 時兩行顯示， N=0 時一行顯示； F=1 時為 5*10 點陣字符， F=0 時為 5*7 點陣字符。 在進行數(shù)據(jù)顯示時，設(shè)定第一行顯示測量數(shù)據(jù)，第二行顯示單位，則 N=1。所以，液晶初始化工作方式為 write_(0x38)。 讀狀態(tài) 要將待顯示數(shù)據(jù)寫如液晶模塊，必須先檢測 LCD是否為忙碌狀態(tài)。如果 LCD忙則處理其他指令，直到忙狀態(tài)結(jié)束；反之， LCD 執(zhí)行寫操作。對于液晶顯示器件 LM016L，其忙碌標志位為 BF。當(dāng) BF 為低電平時， LCD 處于空閑狀態(tài)；當(dāng) BF 為高電平時， LCD 處于忙碌狀態(tài)。 表 3 讀 BF 和 AC 值 RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 1 BF AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 其中： BF=1 表示忙， BF=0 表示準備好； AC 則表示最近一次地址設(shè)置 (CGRAM 或 DDRAM)定義。 寫指令 寫指令包括寫顯示模式控制指令和寫入地址指令。 表 4 顯示狀態(tài)設(shè)置 RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 1 D （ 1） C （ 0） B （ 0） 其中： D 表示顯示開關(guān)， D=1 為開， D=0 為關(guān)； C 表示光標開關(guān)， C=1 為開， C=0 為關(guān)； B 表示閃爍開關(guān)， B=1 為開， B=0 為關(guān)。 設(shè)計中，需要液晶開啟等待 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)進行顯示，所以 D=1。而顯示光標對與本設(shè)計并沒有影響，所以將 C 和 B 都賦值為 0，即關(guān)閉光標不閃爍。則顯示、光標和閃爍狀態(tài)設(shè)置為 write_(0x0c)。 表 5 輸入方式設(shè)置 RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D （ 1） S （ 0） 其中： I/D=1 時，數(shù)據(jù)讀、寫操作后， AC 自動增一； I/D=0 時，數(shù)據(jù)讀、寫操作后， AC 自動減一； S=1 時，數(shù)據(jù)讀、寫操作，畫面平移； S=0 時，數(shù)據(jù)讀、寫操作，畫面不動。 根據(jù)需要，設(shè)置數(shù)據(jù)讀、寫操作后 AC 自動加一，即 I/D=1。設(shè)計中液晶只是用于顯示測量電壓值，不需要畫面移動，則進行數(shù)據(jù)讀、寫操作時， S=0 即可。所以輸入方式設(shè)置為 write_(0x06)。 表 6 CGRAM 地址設(shè)置 RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 1 A5 A4 A3 A2 A1 A0 其中： A5~A0=0~3FH。 表 7 DDRAM 地址設(shè)置 RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 1 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 其中：當(dāng) N=0 時，一行顯示 A6~A0=0~4FH； 當(dāng) N=1 時，兩行顯示，首行 A6~A0=0OH~27H； 次行 A6~A0=40H~67H。 寫數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù)就是將待顯示數(shù)據(jù)的標準 ASCII 碼寫如 LCD 的數(shù)據(jù)顯示存儲器（ DDRAM）中。 表 8 寫數(shù)據(jù) RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 1 0 數(shù) 據(jù) 在寫程序時，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)設(shè)置參數(shù)即可。寫數(shù)據(jù)設(shè)置就是根據(jù)最近設(shè)置的地址性質(zhì)，把數(shù)據(jù)寫入 DDRAM 或 CGRAM 中。 自動顯示 數(shù)據(jù)寫入液晶模塊后，字符產(chǎn)生器 (CGROM)將自動讀出字形點陣數(shù)據(jù)，并將字符顯示在液晶屏上，不需要其他操作。 表 9 讀數(shù)據(jù) RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 1 1 數(shù) 據(jù) 在寫程序時，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)設(shè)置參數(shù)即可。讀數(shù)據(jù)設(shè)置就是根據(jù)最近設(shè)置的地址性質(zhì)，從 DDRAM 或 CGRAM 中讀出數(shù)據(jù)。 第 4 章 軟件仿真 Multisim仿真 Multisim 使用簡介 Keil 仿真 Keil 使用簡介 首先，要安裝軟件并建立工程。運行 SETUP\ Keil軟件（安裝步驟與一般的 Windows程序安裝類似）， 啟動 μ Vision， 在菜單“ Project”中選擇“ New Project? ”建立工程，輸入工程名保存后在設(shè)備選擇窗口選擇單片機的型號，確定后工程就建立了。 其次， 創(chuàng)建源程序文件并加入到工程中。 在菜單“ File”中選擇“ New? ”（快捷鍵 Ctrl+N， 命令按鈕），然后在新開的編輯窗口中輸入源程序后保存（文件應(yīng)正確加上擴展名，有 .C和 .ASM兩種文件）。在 Project Window中展開 Target 1，鼠標右擊 Source Group 1，然后在彈出菜單中選擇“ Add Files to Group ‘ Source Group 1’ ”。選擇需要加入到工程的文件，然后點擊“ Add”按扭。 第三，編譯。在菜單“ Project” 中選擇“ Build target”完成工程的編譯，或選擇“ Rebuild all target files”完成對工程的重新編譯。編譯結(jié)果信息在Output Window中輸出。 最后，調(diào)試。調(diào)試可分為軟件仿真和硬件仿真兩種方式，它們在工程的屬性選項中進行選擇。軟件仿真不需要外接仿真器，因此只能對程序代碼進行調(diào)試，了解程序的執(zhí)行情況。在菜單“ Debug” 中集中了調(diào)試操作的各項命令，其中“ Start/Stop Debug Session”用 于啟動 /結(jié)束調(diào)試（快捷鍵 Ctrl+F命令按鈕），當(dāng)啟動調(diào)試后，其它的大部分命令才有效，要用到的其他仿真操作將會在具體軟件調(diào)試中介紹。 Proteus仿真 Proteus 仿真簡介 安裝好軟件后雙擊桌面上的 ISIS 7 Professional圖標進入 Proteus ISIS 集成環(huán)境。 Proteus ISIS 的工作界面是一種標準的 Windows 界面，包括：標題欄、主菜單、標準工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預(yù)覽對象方位控制按 鈕、仿真進程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。 首先，選擇所需器件。進行電路繪制時要先選擇元器件，將所需元器件加入到對象選擇器窗口，單擊對象選擇器按鈕 即可在彈出“ Pick Devices”頁面中的“ Keywords”輸入所需器件型號或關(guān)鍵字，系統(tǒng)在對象庫中進行搜索查找，并將搜索結(jié)果顯示在“ Results”中，雙擊目標元件即可將其添加至對象選擇器窗口。 其次，放置元器件至圖形編輯窗口。在對象選擇器窗口中，選中相應(yīng)器件，將鼠標置于圖形編輯窗口該對象的欲放位置、單擊鼠標左鍵，該對象被完成放置。 最后，元器件之間的連線。 Proteus 的智能化可以在你想要畫線的時候進行自動檢測。當(dāng)鼠標的指針靠近待連接元件引腳時，鼠標的指針就會出現(xiàn)一個“”號，表明找到了該器件的連接點，單擊鼠標左鍵，移動鼠標 (不用拖動鼠標 )，將鼠標的指針靠近另一待連接元件引腳時，跟著鼠標的指針就會出現(xiàn)一個“”號，表明找到了該器件的連接點，同時屏幕上出現(xiàn)了粉紅色的連接，單擊鼠標左鍵，粉紅色的連接線變成了深綠色，完成連線。同理，我們可以完成其它連線。在此過程的任何時刻，都可以按 ESC 鍵或者單擊鼠標的右鍵來放棄畫線。 PCB 板的繪制 DXP 使用簡介 第 5 章 總結(jié) 結(jié)論 致謝 參考文獻 附錄