【導(dǎo)讀】摘要：設(shè)計(jì)一種基于STC89C52單片機(jī)的智能數(shù)字電壓表。分析了電壓測(cè)量原。理，設(shè)計(jì)了硬件電路和軟件。主要通過(guò)STC89C52，AD574模數(shù)轉(zhuǎn)換，模擬開(kāi)關(guān)，LM324放大電路來(lái)實(shí)現(xiàn)量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換，來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓表的功能。圍0~500v，輸入阻抗大于22M，分辨率為12位。能自動(dòng)完成量程選擇，零點(diǎn)/. 滿(mǎn)量程校正的直流電壓表，僅使用兩次按鍵，使用非常方便。數(shù)據(jù)由數(shù)碼管顯示。

　　

【正文】 設(shè)計(jì) 初始化中主要對(duì) AT89S52,AD574的管腳和 LCD1602液晶顯示及所用到的內(nèi)存單元 70H,78H,79H,7AH 進(jìn)行初始化設(shè)置 . 準(zhǔn)備工作做好后便啟動(dòng) AD574 對(duì) IN0 腳輸入進(jìn)的 0~5V 電壓模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并轉(zhuǎn)換成相對(duì)應(yīng)的 0~2048 十進(jìn)制數(shù)字量 . 在數(shù)據(jù)處理程序中運(yùn)用標(biāo)度變換知識(shí) ,編寫(xiě)算法將 0~2048十進(jìn)制數(shù)字量轉(zhuǎn)換成 ~ 的數(shù)據(jù) ,輸入到顯示的主程序進(jìn)行顯示 . 整個(gè)主程序就是在 A/D,數(shù)據(jù)處理及顯示程序循環(huán)執(zhí)行 .整個(gè)流程框圖如下圖所示 : 開(kāi) 始結(jié) 束系 統(tǒng) 初 始 化 調(diào) 用 A/D轉(zhuǎn) 換 程 序調(diào) 用 顯 示 程 序 選 擇 輸 入 測(cè) 量 通 道 圖 主流程圖 科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（學(xué)士） 25 各個(gè)子程序設(shè)計(jì) 量程選擇程序 本設(shè)計(jì)采用的是雙通道輸入來(lái)測(cè)量，根據(jù)初始設(shè)定的電壓量程來(lái)實(shí)現(xiàn)量程的自動(dòng)轉(zhuǎn)換程序流程圖如圖 開(kāi) 始選 擇 第 二 通 道進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 采 集選 擇 第 一 通 道進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 采 集是 否 超 過(guò) 第 一 通道 的 范 圍結(jié) 束 圖 量程選 擇流程圖 啟動(dòng) AD574 對(duì)模擬量輸入信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換 ,通過(guò)判斷 EOC( 引腳 )來(lái)確定轉(zhuǎn)換是否完成 ,若 EOC 為 0,則繼續(xù)等待 。若 EOC 為 1,則把 OE 置位 ,將轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到 70H 中 . 程序流程圖如 圖所示 . 科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（學(xué)士） 26 開(kāi) 始設(shè) 制 量 程 控 制端超 過(guò) 5 0 0 V ？5 0 － 5 0 0 V ？0 － 5 0 V ？報(bào) 警設(shè) 置 5 0 0 V 檔設(shè) 置 5 0 V 檔數(shù) 據(jù) 存 入 顯 示單 元結(jié) 束NNNYYY 圖 42 程序流程圖 數(shù)據(jù)處理子程序 數(shù)據(jù)處理子程序主要根據(jù)標(biāo)度變換公式把 0~255 十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為~ NoNmNoNxAoAmAoAx ????? /)( 公式 1 Ax。模擬測(cè)量值 。Ao。模 擬輸入最小值 。Am。模擬輸入最大值 。 Nx。模擬轉(zhuǎn)換后的值 。No。模 /數(shù)轉(zhuǎn)換后的最小值 。Nm。模 /數(shù)轉(zhuǎn)換后的最大值 . 在本設(shè)計(jì)中 ,根據(jù)要求知 。Ao=0V,Am=5V,No=0V,Nm=2048,則公式 1可簡(jiǎn)化為 。 51/2048/*5/)( NxNxNoNmNoNxAoAmAoAx ??????? 程序流程 43 所示 科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（學(xué)士） 27 開(kāi) 始初 始 化啟 動(dòng) A /D 轉(zhuǎn) 換 A /D 轉(zhuǎn) 換 是 否 結(jié) 束 ？P 2 5 允 許 輸 出 將 轉(zhuǎn) 換得 到 的 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ)是否結(jié) 束 顯示子程序 根據(jù)以上的 控制命令、時(shí)序和 RAM 地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)表等得到如下液晶顯示模塊的軟件流程圖 所示： 圖 43A/D 轉(zhuǎn)換流程圖 科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（學(xué)士） 28 開(kāi) 始結(jié) 束L C D 初 始 化顯 示 提 示 和 異常 參 數(shù)顯 示 各 參 數(shù)各 參 數(shù) 是 否 正 常 ？YN 圖 液晶顯示模塊的軟件流程圖 軟件編譯與調(diào)試 Keil C51 是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī)芯片 C 語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。而匯編難懂，可讀性不強(qiáng)，維護(hù)方面較難等缺點(diǎn)。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用 C 來(lái)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，體會(huì)更加深刻。 本設(shè)計(jì)軟件編譯使用的是 uVision2 編譯器。作簡(jiǎn)單說(shuō)明如下； 在圖 選擇 CPU 型號(hào)窗口中選擇 CPU 生產(chǎn)廠家及芯片型號(hào)。如果不正確選擇會(huì)造成無(wú)法下載或出現(xiàn)錯(cuò)等情況。這里選擇的是 Atmel 公司的 AT89C52 芯片或者 是 STC89C52 芯片。 科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（學(xué)士） 29 圖 圖 科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（學(xué)士） 30 程序代碼編寫(xiě)完后需要編譯鏈接生成目標(biāo)代碼，然后進(jìn)行硬件調(diào)試或模擬仿真，編譯代碼可以點(diǎn)擊 或鍵盤(pán)的快捷鍵 F7。編譯后的結(jié)果如圖 所示。 編譯軟件后，要對(duì)代碼進(jìn)行下載到 STC89C52RC 單片機(jī)中。這里選用的是STCISP 下載軟件，如圖 所示。 圖 程序見(jiàn)后面附錄。 科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（學(xué)士） 31 第 5 章 總結(jié)與展望 電壓測(cè)量通過(guò)不同的接口電路可實(shí)現(xiàn)溫度 、 濕度 、 壓力等測(cè)量，廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。 本電路設(shè)計(jì)別具一格，是一種高精度、低功耗、寬量程、智能化的電壓表?？蓴U(kuò)展鍵盤(pán)、 EEPROM、報(bào)警電路，實(shí)現(xiàn)電壓異常記錄、報(bào)警。 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(cè)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(jiǎn)單，成本低的特點(diǎn)。因?yàn)槠綍r(shí)所需要測(cè)量的被測(cè)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(cè) 5秒內(nèi)平均電壓的電壓值。大大的提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性。使直流電壓表有著較高的智能水平。 此設(shè)計(jì)是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的 開(kāi)發(fā)性實(shí)驗(yàn)。通過(guò)此設(shè)計(jì)可知在單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)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(mǎn)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。 （ 3）、在測(cè)量過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電壓測(cè)量不準(zhǔn)確，會(huì)出現(xiàn)上下波動(dòng)，這需要增加一個(gè)整流濾波電路。是的 測(cè)量電壓穩(wěn)定。 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(shì)，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)。隨著單片機(jī)的日益發(fā)展，它必將在未來(lái)顯示出更大的活力，為電子設(shè)計(jì)更多精彩。對(duì)于智能電壓表而言，功能將會(huì)越來(lái)越強(qiáng)大。 科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（學(xué)士） 32 參考文獻(xiàn) 科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（學(xué)士） 33 附錄 附錄 A:電路總原理圖 R11Q9VCC BellBEEPIN12OUT3GNDU8 LM7805CTD1IN4003D2IN400312P1Header470uFC6104pFC7S1SWPBVCCDS1LED01KR25V 電源模塊12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U1STC80C52VCC12Y112MVCC30pFC230pFC1P00P01P02P03P04P05P06P07P22P21P20P10SCLSDAVCCA01A12A23GND4SDA5SCL6WP7VCC8U224C02VCCP10SCL1SDA1BEEP510KR14510KR12510KR13510KR10510KR11510KR15Res2R16Res2Port2314111U4ALM324AD2314111U5ALM324AD 2314111U3ALM324AD2KR171KR183KR191KR203KR211KR224KR23VCC VCCVCCAIN0AIN1最小系統(tǒng)AD 轉(zhuǎn)換模塊過(guò)載報(bào)警模塊信號(hào)放大濾波模塊校準(zhǔn)值存儲(chǔ)模塊VL+112/82CS3A04R/C5CE6V+7REF O8AGND9REF IN10VEE11BIPO1210V RNG1320V RNG14STAT28D1127D1026D925D824D723D622D521D420D319D218D117D016DGND15U5ADC574AJPRCCSA0RCCSA0STATCECESTATD0D1D2D3D4D6D5D7D8D9D10D11D0D1D2D3D4D5D6D7D11D10D9D8VCCVCC10KR20100KR21VCCAIN0AIN1100nFC14100nFC13100nFC10100nFC121KR311KR321KR301KR341KR3512345678910111213141516P11602LCDVCCP20P21P22VCCR810KR5P00P01P02P03P04P05P06P07LCD1602部分 科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（學(xué)士） 34 科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（學(xué)士） 35 附錄 C 源程序 主程序 include include unsigned int i=0。 float sum=0,average=