【正文】 對于給我們提供了良好學(xué)習(xí)環(huán)境的江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院，更是充滿了感激，由于母校的培養(yǎng)，才使我成長為一個合格的大學(xué)生。導(dǎo)師們的高深精湛的造詣與嚴謹求實的治學(xué)精神將永遠激勵著我。 其次，感謝一起做畢業(yè)設(shè)計的同學(xué)們，感謝你們給我的幫助和鼓勵，感謝你們在我遇到困難時所給的幫助，正是有了你們的幫助和鼓勵，此次畢業(yè)設(shè)計才得以順利的完成。 江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 20 致謝 經(jīng)過一段時間的不懈努力，本次畢業(yè)設(shè)計即將接近尾聲，由于是初次嘗試設(shè)計電路，由于知識及經(jīng)驗的匱乏，難免遇到很多困難，如果沒有導(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。 [10]苗紅霞 .單片機實現(xiàn)數(shù)字電壓表的軟硬件設(shè)計 [J] .河海大學(xué)常州分校學(xué)報， 2021 年 3月。ARM7 系統(tǒng)中的應(yīng)用百例 .第一版 .北京：電子工業(yè)出版社，2021 年。 [7]魏立峰 .單片機原理及應(yīng)用技術(shù) .北京大學(xué)出版社， 2021 年。 [5]李廣弟 .單片機基礎(chǔ) .北京航空航天大學(xué)出版社， 2021 年 5月。 [3]于殿泓、王新年 .單片機原 理與程序設(shè)計實驗教程 .西安電子科技大學(xué)出版社， 2021 年5月。 錢霞冬：基于單片機的簡易數(shù)字電壓表設(shè)計 19 參考文獻 [1]胡健 .單片機原理及接口技術(shù) .北京：機械工業(yè)出版社， 2021 年 10 月。 總之這次電路的設(shè)計和仿真，基本上達到了設(shè)計的功能要求。通過這次設(shè)計，對它的工作原理有了更深的理解。本次設(shè)計采用了 AT89C51 單片機芯片，與以往的單片機相比增加了許多新的功能，使其功能更為完善，應(yīng)用領(lǐng)域也更為廣泛。 通過本次設(shè)計，我對單片機這門課有了進一步的了解。系統(tǒng)功能、指標達到了課題的預(yù)期要求、系統(tǒng)在硬件設(shè)計上充分考慮了可擴展性，經(jīng)過一定的改造，可以增加功能。 基于單片機的數(shù)字電壓表使用性強、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、外接元件少。在這過程中，我對電路設(shè)計，單片機的使用等都有了新的認識。但設(shè)計中的不足之處仍然存在。當(dāng)要測量大于 5V 的電壓時，可在輸入口使用分壓電阻，而程序中只要將計算程序的除數(shù)進行調(diào)整就可以了。 從上表可以看出，簡易數(shù)字電壓表測得的值基本上比標準電壓值偏大 ，這可以通過校正 ADC0808 的基準電壓來解決。 圖 15 輸入電壓為 時， LED 的顯示結(jié)果 錢霞冬：基于單片機的簡易數(shù)字電壓表設(shè)計 17 誤差分析 通過以上仿真測量結(jié)果可得到簡易數(shù)字電壓表與“標準”數(shù)字電壓表對比測試表，如下表 所示： 表 簡易數(shù)字電壓表與“標準”數(shù)字電壓表對比測試表 標準電壓值 /V 簡易電壓表測量值 /V 絕對誤差/V 由于單片機 AT89C51 為 8 位處理器，當(dāng)輸入電壓為 時， ADC0808 輸出數(shù)據(jù)值為255（ FFH），因此單片機最高的數(shù)值分辨率為 (5/255)。 江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 16 圖 14 輸入電壓為 ， LED的顯示結(jié)果 2. 當(dāng) IN0 口輸入電壓值為 ，顯示結(jié)果如圖 15。 圖 13 輸入電壓為 0V時， LED的顯示結(jié)果 IN0 輸入電壓值為 時，顯示結(jié)果如圖 14 所示。 本系統(tǒng)的調(diào)試主要以軟件為主，其中，系統(tǒng)電路圖的繪制和仿真我采用的是 Proteus軟件，而程序方面，采用的是 c 語言，用 Keil 軟件將程序?qū)懭雴纹瑱C。 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。//延時 } 5 仿真與調(diào)試 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試的主要任務(wù)是排查錯誤，錯誤主要包括邏輯和功能錯誤，這些錯誤有些是顯性的，而有些是隱形的，可以通過仿真開發(fā)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)逐步改正。j,100。 P0_7=1。//延時 P2=led[chh]。j100。 P0_7=0。 P2=led[ch1]。//取余運算 ch1=ch*10/51。 chh=ch/51。程序如下： Void sepr(unsigned char i) { Uchar ch。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)在顯示時需轉(zhuǎn)換成為十進制 BCD 碼放在 78H～ 77BH 內(nèi)存單元中，其中 7BH 存放通道標志數(shù)。//輸出允許 Getdata=P0； //得到轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)存放在 getdata OE=0。 While（ EOC==0） 。//啟動 A/D 轉(zhuǎn)換 ST=1。 Void main（） {P2=0xff。//輸出允許控制端 Sbit EOC=P3^2。程序如下 : Sbit ST=P3^0。 開始 初始化 調(diào)用 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 調(diào)用顯示子程序 結(jié)束 錢霞冬：基于單片機的簡易數(shù)字電壓表設(shè)計 13 圖 12 A/D轉(zhuǎn)換流程圖 系統(tǒng)上電狀態(tài)，初始化 ADC0808 的啟動地址，數(shù)碼管顯示關(guān)閉，開始啟動 A／ D 轉(zhuǎn)換。設(shè)計初值，用賦值語句將計數(shù)初值賦予 TH1， TL1。 ST=0。 TR1=1。開中斷 TMOD=0x10； TH1=(655365000)/256。 ET1=1。程序如下 : Void(){ ST=0。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 程序設(shè)計總方案 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)換子程序和顯示子程序，這三個程序模塊構(gòu)成了整個系統(tǒng)軟件的主程序，如圖 11 所示。 簡易數(shù)字直流電壓表的硬件電路已經(jīng)設(shè)計完成，就可以選取相應(yīng)的芯片和元器件，利用Proteus 軟件繪制出硬件的原理，并仔細地檢查修改，直至形成完善的硬件原理圖。此外， AT89C51還控制 ADC0808 的工作。 圖 10 LED與單片機接口間的設(shè)計 總體電路設(shè)計 經(jīng)過以上的設(shè)計過程，可設(shè)計出基于單片機的簡易數(shù)字直流電壓表硬件電路原理圖如圖 10所示。如果驅(qū)動電路能力差，即負載能力不夠時，顯示器亮度就低，而且驅(qū)動電路長期在超負荷下運行容易損壞，因此，LED 顯示器的驅(qū)動電路設(shè)計是一個非常重要的問題。由于本設(shè)計采用的是共陰極 LED，其對應(yīng)的字符和字段碼如下表 所示。 軟件譯碼就是編寫軟件譯碼程序，通過譯碼程序來得到要顯示的字符的字段碼，譯碼程序通常為查表程序。 LED 譯碼方式 譯碼方式是指由顯示字符轉(zhuǎn)換得到對應(yīng)的字段碼的方式，對于 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。 4LED 顯示器引腳如圖 9所示，是一個共陰極接法的 4 位 LED 數(shù)碼顯示管，其中 a， b，錢霞冬：基于單片機的簡易數(shù)字電壓表設(shè)計 9 c， e， f， g 為 4 位 LED 各段的公共輸出端， 4 分別是每一位的位數(shù)選端， dp 是小數(shù)點引出端， 4 位一體 LED 數(shù)碼顯示管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由 4 個單獨的 LED 組成，每個 LED的段輸出引腳在內(nèi)部都并聯(lián)后，引出到器件的外部。 LED 引腳排列如下圖 8所示 : 圖 8 LED引腳排列 LED 顯示器的選擇 在應(yīng)用系統(tǒng)中，設(shè)計要求不同，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，型號不同的 LED 顯示器供選擇，在本設(shè)計中，選擇 4 位一體的數(shù)碼型 LED 顯示器，簡稱“ 4LED”。在單片機中使用 最多的是七段數(shù)碼顯示器。 LED 由于結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、與單片機接口方便等優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用。 10pF，在這個系統(tǒng)中選擇了 33pF；石英晶振選擇范圍最高可選 24MHz，它決定了單片機電路產(chǎn)生的時鐘信號震蕩頻率，在本系統(tǒng)中選擇的是 12MHz，因而時鐘信號的震蕩頻率為 12MHz。 本設(shè)計系統(tǒng)采用內(nèi)部時鐘方式，利用單片機內(nèi)部的高增益反相放大器，外部電路簡，只需要一個晶振和 2 個電容即可，如圖 7所示。 CPU 執(zhí)行一條指令的各個微操作所對應(yīng)時間順序稱為單片機的時序。單片機的復(fù)位方式有上電自動復(fù)位和手動復(fù)位兩種，圖 6 是 51 系列單片機統(tǒng)常用的上電復(fù)位和手動復(fù)位組合電路，只要 Vcc 上升時間不超過 1ms，它們都能很好的工作。當(dāng)震蕩器起振后，只要該引腳上出現(xiàn) 2 個機器周期以上的高電平即可確保時器件復(fù)位 [1]。圖 5 如下 : 圖 5 單片機與 ADC0808的接口 . 復(fù)位電路和時鐘電路 復(fù)位電路設(shè)計 單片機在啟動運行時都需要復(fù)位，使 CPU 和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個確定的初始狀 態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。 10 腳 CLOCK 為 ADC0808的實時時鐘輸入端，利用單片機 30 引腳 ALE 的六分頻晶振頻率得到時鐘信號。 9 腳OE 為 A／ D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許控制信號，當(dāng) OE 腳為高電平時，允許讀取 A／ D 轉(zhuǎn)換的數(shù)字量。本電路將 ALE 腳與 START 腳接錢霞冬：基于單片機的簡易數(shù)字電壓表設(shè)計 7 到一