【正文】 s circuit etc, can make this problem have better settlement, but still the existing problem: ① Guard the gate dog at the movement, mean and appear mistake already and run some time, this is not allowed in some occasions。導(dǎo)師們的高深精湛的造詣與嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)精神將永遠(yuǎn)激勵(lì)著我。 致謝 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的不懈努力，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)即將接近尾聲，由于是初次嘗試設(shè)計(jì)電路 ，由于知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免遇到很多困難，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)以及同學(xué)們的支持，很難順利的完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。應(yīng)不斷調(diào)整硬軟件設(shè)計(jì)，以提高系統(tǒng)工作效率。 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)。 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。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，對(duì)它的工作原理有了更深的理解。 通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我對(duì)單片機(jī)這門課有了進(jìn)一步的了解。 基于單片機(jī) 的數(shù)字電壓表使用性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、外接元件少。但設(shè)計(jì)中的不足之處仍然存在。 Proteus 支持的微處理芯片包括 8051 系列、 AVR 系列、 PIC 系列、 HC11 系列及 Z80 等等。是目前 世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持 805 HC1 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等， 2020 年即將增加 Cortex 和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。 Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部分組合在一起。 （ 3） Protel 99 SE 的功能特性 ①開放式集成化的設(shè)計(jì)管理體系 ②超強(qiáng)功能的、修改與編輯功能 ③強(qiáng)大的設(shè)計(jì)自動(dòng)化功能 keil Keil C51 是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語(yǔ)言軟件開發(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)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。 ②可編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng)（ Advanced PLD 99）：可編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng)包含一個(gè)有語(yǔ)法功能的文本編輯器和一個(gè)波形編輯器（ Waveform）。 ②印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)（ Advanced PCB 99）：印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括印刷電路板編輯器（簡(jiǎn)稱 PCB 編輯器）、零件封裝編輯器（簡(jiǎn)稱 PCBLib 編輯器）和電路板組件管理器。 第五章 仿真與調(diào)試 相關(guān)軟件簡(jiǎn)介 Protel99SE Protel99SE 是應(yīng)用于 Windows9X/2020/NT 操作系統(tǒng)下的 EDA 設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫(kù)管理模式，可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開放性及 3D 模擬功能，是一個(gè) 32 位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板設(shè)計(jì)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì) 32 個(gè)信號(hào)層， 16 個(gè)電源 地層和 16 個(gè)機(jī)加工層。 20 第四章 軟件程序設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)總方案 根據(jù)模塊的劃分原則，將該程序劃分初始化模塊， A/D 轉(zhuǎn)換程序，數(shù)據(jù)處理程序，顯示程序，這四個(gè)程序模塊構(gòu)成了整個(gè)系統(tǒng)軟件的主程序，如圖 圖 41 系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì) 初始化程序 所謂初始化，是對(duì)將要用到的 MCS_51 系列單片機(jī)內(nèi)部部件或擴(kuò)展芯片進(jìn)行初始工作狀態(tài)設(shè)定，初始化子程序的主要工作是設(shè)置定時(shí)器的工作模式，初值預(yù)置，開中斷和打開定時(shí)器等 [9]。 MCS51 單片機(jī)芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成震蕩器， XTAL1 為該放大器的輸入端， XTAL2 為該放大器輸出端，但形成時(shí)鐘電路還需附加其他電路 [1]。復(fù)位完成后，如果 RST 端繼續(xù)保持高電平， MCS51 就一直處于復(fù)位狀態(tài)，只要 RST 恢復(fù)低電平后，單片機(jī)才能進(jìn)入其他工作狀態(tài)。由于本設(shè)計(jì)采用的是共陰極 LED，其對(duì)應(yīng)的字符和字段碼如下表 33 所示。 LED 譯碼方式 譯碼方式是指由顯示字符轉(zhuǎn)換得到對(duì)應(yīng)的字段碼的方式，對(duì)于 LED 數(shù)碼管顯示器，通常的譯碼方式有硬件譯碼和軟件譯碼方式兩種。 LED 引腳排列如下圖 34 所示 : 圖 34 LED 顯示器的選擇 在應(yīng)用系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)要求不同，使用的 LED 顯示器的位數(shù)也不同，因此就生產(chǎn)了位數(shù)，尺寸，型號(hào)不同的 LED 顯示器供選擇，在本設(shè)計(jì)中，選擇 4 位一體的數(shù)碼型 LED顯示器，簡(jiǎn)稱“ 4LED”。 LED 由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、與單片機(jī)接口方便等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。 Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該腳加上 +12V 的編程允許電源 VPP，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 VPP。 EA/VPP： 外部訪問(wèn)允許。 如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 的 D0 位置位，可禁止ALE 操作。 ALE/PROG： 當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的底 8 位字節(jié)。作輸入端時(shí)，被外部拉底的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 在 Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)， P2 亦接收高位地址和其他控制信號(hào)。 P2 口： P2 口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。 P1 口： P1 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。 AT89C51 引腳介紹及分配 引腳描述： P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開路雙向 I/O 口，也既地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。工作電壓范圍寬 ，全靜態(tài)工作，工作頻 率寬，在 0MHz24MHz 內(nèi)，比 8751/87C51 等 51 系列的 6MHz12MHz 更具有靈活性，系統(tǒng)能快能慢。它與MCS51 系列單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替 MCS51 系列單片機(jī)，而且能使系統(tǒng)具有許多 MCS51 單片機(jī)，而且能使系統(tǒng)具有許多 MCS51 系列產(chǎn)品沒(méi)有的功能。 采用 AT89C51 的原因 在眾多的 51 系列單片機(jī)中，要算 ATMEL 公司的 AT89C51 更實(shí)用，它是由北京集成電路設(shè)計(jì)中心在 MSC51 單片機(jī)的基礎(chǔ)上精心設(shè)計(jì)，由美國(guó)生產(chǎn)的至今為止世界上最新型的高性能八位單片機(jī)。 VREF（ +）， VREF（ ）為參考電壓輸入，決定了輸入模擬量的范圍。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。 EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng) ALE 線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將 A， B， C 三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)化器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。帶 8 個(gè)模擬量輸入通道，芯片內(nèi)有通道地址譯碼鎖存器，有輸出三態(tài)數(shù)據(jù)鎖存器，啟動(dòng)信號(hào)為脈沖啟動(dòng)方式，每個(gè)通道的轉(zhuǎn)換時(shí)間大約為 100μ s，可以和單片機(jī)直接接口 [9]。當(dāng)獲得模擬量 Us 的數(shù)值 達(dá)到并接近被測(cè)電壓所對(duì)應(yīng) ui 后，就可以檢測(cè)出電壓比較器完成最后的反轉(zhuǎn)。所以有著廣泛的應(yīng)用 [10] 逐次逼近型 ADC 實(shí)際采用的方法上從高到底開始逐位設(shè)定，比較模擬量輸出，再來(lái)確定原設(shè)定位的正確與否。 本設(shè)計(jì)中，要求精度小于 %，則選用分辨率為 8 位的芯片，如 ADC0809，ADC0801， ADC0808 就能滿足設(shè)計(jì)要求。如果按照轉(zhuǎn)換原理劃分，主要有 3 種類型，即雙積分式A/D 轉(zhuǎn)換器、逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器和并行式 A/D 轉(zhuǎn)換器。小數(shù)點(diǎn)后保留兩位的公式如下： （ ） 軟件程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 開機(jī)后首先初始化，使數(shù)碼管顯示為“ ”然后調(diào)用 A/D 轉(zhuǎn)換子程序啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)等待查詢轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，如果有信號(hào)則通過(guò)并行口讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，就這樣連著讀取五次數(shù)據(jù)后求平均值，再按上面的方法通過(guò)串行口把數(shù)據(jù)傳輸出，經(jīng)譯碼在數(shù)碼管顯示。 ADC0809 的 REF（ ）接地， REF（ +）接電源 +5V，因此采集電壓的范圍是 0～ 5V，A/D 轉(zhuǎn)換輸出的結(jié)果 D0～ D7 為 8 位二進(jìn)制數(shù)。在顯示的時(shí)候也是如此。 數(shù)字式電壓表工作過(guò)程簡(jiǎn)介 電壓表 的數(shù)字化是將連續(xù)模擬的電壓量經(jīng) A/D轉(zhuǎn)化后變?yōu)椴贿B續(xù)的離散的數(shù)字量并加以顯示 [7]。 (9)抗干擾能力強(qiáng) 第二章 基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表的總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)概述 本課題 所設(shè)計(jì)的數(shù)字電壓表主要包括兩部分： 硬件電路及軟件程序。 (6)測(cè)量速度快 數(shù)字電壓表 在每秒鐘內(nèi)對(duì)被測(cè)電壓的測(cè)量次數(shù)，叫測(cè)量速率，單位是 次 /S。分辨力隨顯示位數(shù)的增加而提高。 數(shù)字電壓表 數(shù)字 電壓表簡(jiǎn)稱 DVM，它是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量（直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式 并加以顯示的儀表。 (4)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用 現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件。 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇： (1)在智能儀器儀表上的應(yīng)用 單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度等物理量的測(cè)量。它們不僅開創(chuàng)了電子測(cè)量的先河，更以高準(zhǔn)確度、高可靠性、高分辨力、高性價(jià)比等優(yōu)良特性而受到人民的青睞 [2]。日本橫河公司的“ 2501”型采用三次采樣等等在不斷的蓬勃發(fā)展 [1]。帶有 A/D 變 換模式、數(shù)據(jù)輸出接口形式IEEE488。測(cè)量自動(dòng)化程度不斷提高，可以和計(jì)算機(jī)配合顯示、計(jì)算結(jié)果、然后打印出來(lái)。在這些背景下，設(shè)計(jì)一種以單片機(jī)為基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、靈活性好的數(shù)字電壓表是很有意義的。除此之外，數(shù)字電壓還有著傳統(tǒng)指針電壓表無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)：讀數(shù)直觀、準(zhǔn)確，顯示范圍寬、分辨力高，轉(zhuǎn)入阻抗 高，功耗小、抗干擾強(qiáng)等 [3]。 本文是以簡(jiǎn)易數(shù)字直流電壓表的設(shè)計(jì)為研究?jī)?nèi)容，本系統(tǒng)主要包括三大模塊：轉(zhuǎn) 換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊 及顯示模塊。 近入 21 世紀(jì)，隨著信息技術(shù)一日千里的發(fā)展，電壓表也必須經(jīng)歷從單一測(cè)量向數(shù)據(jù)處理、自動(dòng)控制等多功能過(guò)度的這一歷程，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展必將出現(xiàn)智能化技術(shù)。傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一、精準(zhǔn)度低，不能滿足數(shù)字化時(shí)代的需求，并且傳統(tǒng)的電壓表在測(cè)量電壓時(shí)需要手動(dòng)切換量程，不僅不方便，而且要求不超過(guò)該量程。 Digital voltmeter。數(shù)據(jù)處理則由芯片 AT89C51 來(lái)完成，其負(fù)責(zé)把 ADC0809 傳送來(lái)的數(shù)字量經(jīng)過(guò)一定的數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生相應(yīng)的顯示碼送到顯示模塊進(jìn)行顯示；此外 ,它還控制著 ADC0809 芯片工作。 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì) 摘要 本文介紹了一種基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)。 該系統(tǒng)的數(shù)字電壓表電路簡(jiǎn)單，所用的元件較少，成本低，且測(cè)量精度和可 靠性較高。 A/D converter。目前，由各種單片 A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表，已經(jīng)被廣泛用于電子及電工測(cè)量領(lǐng)域，并且由 DVM 擴(kuò)展而成的各種通用及專用數(shù)字儀器儀表，也把電量及非電量技術(shù)提高到嶄新水平。因此，把電壓表和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié) 合的智能化電壓表就將成為 21 世紀(jì)的新課題。其中， A/D 轉(zhuǎn)換采用 ADC0809 對(duì)輸入的模擬信號(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)算處理，最后驅(qū)動(dòng)輸出裝置 LED 顯示數(shù)字電壓信號(hào)。因此 對(duì)數(shù)字電壓表作全面深入的了解是很有必要的。 數(shù)字電壓表的發(fā)展歷程 數(shù)字電壓表 簡(jiǎn)稱 DVM，它是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)設(shè)計(jì)的電壓表。目前世界上美國(guó) FLUKE 公司，在直流和低頻交流電量的校準(zhǔn)領(lǐng)域居國(guó)際先進(jìn)水平。具有比率測(cè)量軟件校準(zhǔn)和有交流電阻、電流選件。 從發(fā)展過(guò)程來(lái)看：數(shù)字電壓表自 1952 年問(wèn)世以來(lái)，已有 50 年多年的發(fā)展史，大致經(jīng)歷了五代產(chǎn)品。 單片機(jī) 單片機(jī)簡(jiǎn)介 單片機(jī) 是一種