【正文】 感謝在大學(xué)學(xué)習(xí)期間與我一起度過的所有老師和同學(xué)們，這段難忘的時(shí)光是我一生的財(cái)富！參考文獻(xiàn)[1] 李伯成．基于MCS51單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]．北京：電子工業(yè)出版社,2004.[2] [M]．蘇州：蘇州大學(xué)出版社，2004.[3] [M]．北京：電子工業(yè)出版社，2005.[4] [M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2001.[5] [M]．北京：電子工業(yè)出版社，2005.[6] 李昌禧 .智能儀表原理與設(shè)計(jì)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.[7] [M]．北京：中國電力出版社,2008. [8] [M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版, 2008.[9] [M]．西安：西安電子科技大學(xué)出, 2010.[10]Malvino . Digital Computer Electronics. McGrawHill Publishing Co. ,1997.[11] NEURON CHIP Distributed Communication and Control Processors. Motolora Inc. ,1994.附 錄一、系統(tǒng)總圖二、系統(tǒng)PCB圖 48 。感謝他悉心的指導(dǎo)和莫大的幫助，讓我能夠順利的完成此次設(shè)計(jì)。我從中品嘗到了過程的艱辛和成功后的喜悅，這些都有利于我今后的成長。在論文的設(shè)計(jì)過程中，我查閱大量的相關(guān)資料并作了詳細(xì)的記錄、分析和吸收，做到認(rèn)真、細(xì)致地去理解領(lǐng)會(huì)別人的思維方法，學(xué)習(xí)別人好的成果和方法。我不僅學(xué)到了更多新的專業(yè)知識(shí)拓寬了知識(shí)面，鞏固了我所學(xué)的知識(shí)，而且也鍛煉了我的實(shí)踐動(dòng)手能力，培養(yǎng)了我獨(dú)立思考問題并及時(shí)解決問題的好習(xí)慣。通過這幾個(gè)月的精心準(zhǔn)備和查閱文獻(xiàn)資料熟悉本次設(shè)計(jì)課題的相關(guān)內(nèi)容，論文終于告一段落。由于本身知識(shí)水平以及時(shí)間有限，可能有很多問題還沒有發(fā)現(xiàn)，希望老師和同學(xué)給予指出。比如不能對所設(shè)計(jì)的整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試及仿真，因而也就沒能做出實(shí)物出來。本設(shè)計(jì)中還分析了系統(tǒng)的性能及誤差。 硬件設(shè)計(jì)中還介紹了單片機(jī)的選擇，單片機(jī)AT89S51的時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。電源部分的設(shè)計(jì)通過采用2*6V的變壓器對220V的輸入交流電進(jìn)行降壓，經(jīng)二極管全波整流，通過三端穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓，輸出5V直流電壓。單片機(jī)與pc機(jī)通信主要是利用MAX232單芯片實(shí)現(xiàn)S51單片機(jī)與PC機(jī)的RC232標(biāo)準(zhǔn)的接口通信電路。采樣保持電路的設(shè)計(jì)中重點(diǎn)介紹了采樣保持電路的原理和主要參數(shù)以及采樣保持器的選擇和連接電路。本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要包括：多路轉(zhuǎn)換開關(guān)及前置放大電路的設(shè)計(jì)，采樣保持電路的設(shè)計(jì)，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)，PC機(jī)通信的技術(shù)，鍵盤和顯示的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)電源的設(shè)計(jì)。（2）軟件抗干擾措施主要就是采用在測量數(shù)據(jù)時(shí)，進(jìn)行多次測量求取平均值來作為測量結(jié)果的數(shù)字濾波方法來低隨機(jī)噪聲。2. 軟件容錯(cuò)性和采取的抗干擾措施（1）軟件容錯(cuò)性是軟件性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。加寬電源線和地線的寬度。，選用低功耗待機(jī)方式，使系統(tǒng)在空閑時(shí)處于待機(jī)低功耗狀態(tài)，這樣也可降系統(tǒng)的功耗。3 程序流程圖開始AT89S51初始化采集一路信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換寫入S51采集下一路液晶顯示TI串行口初始化置初值1開中斷取發(fā)送數(shù)據(jù)Sbuf啟動(dòng)串行口等待中斷鍵盤掃描是否有按鍵按下計(jì)算鍵值按鍵釋放建立有效標(biāo)志位YNYN是否采集完8路YNTI清0選擇一路顯示是否有按鍵按下YN A/D轉(zhuǎn)換程序的流程圖開始初始化CE=1，CS=0啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，R/C=0R/C=1，74LS373處于鎖存狀態(tài) LE=0，數(shù)據(jù)8位傳入S51LE=1返回STS=1？YN 鍵盤和顯示程序的流程圖開始置P1口為輸入有鍵按下調(diào)用去抖動(dòng)延時(shí)子程序有鍵按下鍵值存入按鍵松開P20數(shù)據(jù)送入液晶顯示調(diào)用延時(shí)子程序NYNYY4 系統(tǒng)性能及誤差分析1．盡可能選用低功耗的CMOS芯片。P2口的P20作為12864液晶的串口輸入，P21控制液晶的片選CS，P21做串行同步時(shí)鐘。P03，P04，P05用來做模擬開關(guān)CD4051的控制端。本設(shè)計(jì)采用P0口作為AD574輸入口，P00，P01，P02復(fù)用通過Ls373鎖存器分別控制AD574的A/C，A0/C0和片選CS。若要在實(shí)際操作中想要實(shí)現(xiàn)對脈沖占空比的調(diào)節(jié)，可以在電路上接兩個(gè)二極管。放電端7號(hào)腳它的電平高低變化規(guī)律是和輸出端3號(hào)腳是同步的，但是7號(hào)腳的高電平為”虛高”,實(shí)質(zhì)為懸空，不能向外饋送電流，故確切的說應(yīng)是高阻狀態(tài)。R22,R24起到分壓的作用，C15起到消除干擾的作用。當(dāng)對R24進(jìn)行調(diào)整時(shí)，可以使脈沖占空比得到改變。R22及R24的上半部分組成充電電阻對電容C15進(jìn)行充電（其充電回路為：電源VCC電阻R22R24的上半部分電容C15地線；R24的下半部分和R21組成放電電阻，對電容的放電回路為:電容C15R21電阻R24的下半部分555時(shí)基電路7腳內(nèi)部放電開關(guān)到地線；）使555的閥值端6號(hào)腳電平不斷升高，當(dāng)上升到2/3VDD時(shí)，555復(fù)位，3腳輸出低電平，此時(shí)放電管導(dǎo)通，7腳經(jīng)內(nèi)部放電管接地為低電平；C15儲(chǔ)存的電荷會(huì)通過R22及R24的下半部分向7腳放電使2腳電平不斷下降，當(dāng)降至2/3VDD時(shí)，555又置位，3腳輸出高電平，電源又經(jīng)R22和R24的上半部分向C15充電……周而復(fù)始，電路產(chǎn)生振蕩。 555無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖，由555時(shí)基電路與電阻R2R2R22及電容C16組成典型的無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路。其中三端穩(wěn)壓器7805的作用是消除電網(wǎng)電壓輸入對輸出的影響，使輸出電壓更加穩(wěn)定。電力MOSFET特點(diǎn)—— 用柵極電壓來控制漏極電流 驅(qū)動(dòng)電路簡單，需要的驅(qū)動(dòng)功率小 開關(guān)速度快，工作頻率高 熱穩(wěn)定性優(yōu)于GTR 電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過10kW的電力電子裝置。 截止：漏源極間加正電源，柵源極間電壓為零時(shí)，P基區(qū)與N漂移區(qū)之間形成的PN結(jié)J1反偏，漏源極之間無電流流過。襯底B的箭頭方向是PN結(jié)正偏時(shí)的正向電流方向。（3）CMOSET740工作原理（c）內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖（d）電氣圖形符號(hào)N溝道FET它以一塊摻雜濃度較低的P型硅片作為襯底，利用擴(kuò)散工藝在P型襯底上面的左右兩側(cè)制成兩個(gè)高摻雜的N區(qū)，并用金屬鋁在兩個(gè)N區(qū)引出電極，分別作為源極（Source）s和漏極（Drain）d；然后在P型硅片表面覆蓋一層很薄的二氧化硅（SiO2）絕緣層，在漏源極之間的絕緣層上再噴一層金屬鋁作為柵極（Gate）g；另外在襯底引出襯底引線（Substrate）B（它通常在管內(nèi)與源極s相連接）。是復(fù)位端，低電平有效。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC /3 和 2VCC /3。（2）555器件的工作原理 555時(shí)基電路內(nèi)部框圖555各引腳功能腳1：電源負(fù)端（地線）腳2：為低觸發(fā)器，簡稱觸發(fā)端Vi2（），標(biāo)志為腳3：輸出電平（輸出端可以將繼電器線圈等負(fù)載與它相連，他的最大輸出電流可達(dá)200MA，因此可以直接驅(qū)動(dòng)繼電器、玩具電動(dòng)機(jī)等）VO腳4：強(qiáng)制復(fù)位端（如果不需要強(qiáng)制復(fù)位，可與電源正極相連或懸空）腳5：控制電壓端（該腳可以用來調(diào)節(jié)比較器的基準(zhǔn)電壓，簡稱控制端。對于78正壓系列，輸入是最高電位，自然是1腳，地端為最低電位，即3腳用78/79系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價(jià)格便宜。引腳1為最高電位，3腳為最低電位，2腳居中。三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。15V的雙電源，輸出電流根據(jù)脈沖變壓器的功率一般可達(dá)幾十毫安。接通電源后555的3號(hào)腳輸出高低變化的電平控制場效應(yīng)管VF不停的導(dǎo)通和截止，脈沖寬度變寬，輸出電壓升高；脈沖寬度變窄，輸出電壓降低，從而形成穩(wěn)定的振蕩。R22及R24的上半部分組成充電電阻對電容C進(jìn)行充電，使555的閥值端6號(hào)腳電平不斷升高，當(dāng)上升到2/3VDD時(shí)，555復(fù)位，3腳輸出低電平，此時(shí)放電管導(dǎo)通，7腳經(jīng)內(nèi)部放電管接地為低電平；C15儲(chǔ)存的電荷會(huì)通過R22及R24的下半部分向7腳放電使2腳電平不斷下降，當(dāng)降至1/3VDD時(shí)，555又置位，3腳輸出高電平，電源又經(jīng)R22和R24的上半部分向C15充電……周而復(fù)始，電路產(chǎn)生振蕩。 開關(guān)穩(wěn)壓電源 電路流程框圖本電路采用2*6V的變壓器對220V的輸入交流電進(jìn)行降壓，由兩個(gè)二極管組成全波整流電路，其中CC1C14大電容在電路中起濾波作用，C1C13小電容在電路中起消除干擾，消除電感效應(yīng)，在經(jīng)過三端穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓作用，把電壓穩(wěn)定在5V作為電路的輸入電源。15V。1. 功能要求通過采用變壓器對220V的輸入交流電進(jìn)行降壓，經(jīng)二極管全波整流，通過三端穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓，利用555時(shí)基電路控制場效應(yīng)管VF不停的導(dǎo)通和截止，從而形成穩(wěn)定的振蕩。接通電源后555的3腳輸出高低變化的電平控制場效應(yīng)管不停的導(dǎo)通和截止，脈沖寬度變寬，輸出電壓升高；脈沖寬度變窄，輸出電壓降低，從而形成穩(wěn)定的振蕩。15V和+5V，系統(tǒng)電源的設(shè)計(jì)通過采用2*6V的變壓器對220V的輸入交流電進(jìn)行降壓，經(jīng)二極管全波整流，通過三端穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓，輸出5V直流電壓。圖 實(shí)物圖參考圖在電路圖繪制中，為12864提供了20腳的插針，為了節(jié)省I/O口采用串口的方式通過P20口輸入數(shù)據(jù)，將PSB接固定低電平?！? ● 字型產(chǎn)生RAM(CGRAM)字型產(chǎn)生RAM提供圖象定義(造字)功能, 可以提供四組1616點(diǎn)的自定義圖象空間，使用者可以將內(nèi)部字型沒有提供的圖象字型自行定義到CGRAM中，便可和CGROM中的定義一樣地通過DDRAM顯示在屏幕中。 DFF 的狀態(tài)是指令DISPLAY ON/OFF和RST信號(hào)控制的。● 忙標(biāo)志:BF =1表示模塊在進(jìn)行內(nèi)部操作,=0時(shí),模塊為準(zhǔn)備狀態(tài),隨時(shí)可接受外部指令和數(shù)據(jù). 利用STATUS RD 指令,可以將BF讀到DB7總線,從而檢驗(yàn)?zāi)K之工作狀態(tài).● 字型產(chǎn)生ROM（CGROM） 字型產(chǎn)生ROM（CGROM）提供8192個(gè)此觸發(fā)器是用于模塊屏幕顯示開和關(guān)的控制。 模塊主要硬件構(gòu)成說明控制器接口信號(hào)說明： RS，R/W的配合選擇決定控制界面的4種模式RSR/W功能說明LLMPU寫指令到指令暫存器（IR）LH讀出忙標(biāo)志（BF）及地址記數(shù)器（AC）的狀態(tài)HLMPU寫入數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)暫存器（DR）HHMPU從數(shù)據(jù)暫存器（DR）中讀出數(shù)據(jù)*注釋2：模塊內(nèi)部接有上電復(fù)位電路，因此在不需要經(jīng)常復(fù)位的場合可將該端懸空。 *注釋3：如背光和模塊共用一個(gè)電源，可以將模塊上的JA、JK用焊錫短接。*注釋1：如在實(shí)際應(yīng)用中僅使用串口通訊模式，可將PSB接固定低電平，也可以將模塊上的J8和“GND”用焊錫短接。 工作溫度: 0℃ +55℃ ,存儲(chǔ)溫度: 20℃ +60℃ 無需片選信號(hào)，簡化軟件設(shè)計(jì)l 內(nèi)置DCDC轉(zhuǎn)換電路，無需外加負(fù)壓l 通訊方式：串行、并口可選l 背光方式：側(cè)部高亮白色LED，功耗僅為普通LED的1/5—1/10l 視角方向：6點(diǎn)l 驅(qū)動(dòng)方式：1/32DUTY，1/5BIASl 顯示方式：STN、半透、正顯l 2MHZ時(shí)鐘頻率l 內(nèi)置 128個(gè)168點(diǎn)陣字符l 內(nèi)置漢字字庫，提供8192個(gè)1616點(diǎn)陣漢字(簡繁體可選)l 顯示分辨率:12864點(diǎn)l 低電源電壓（VDD:++）l基本特性:l可以顯示84行1616點(diǎn)陣的漢字. 。這種鍵盤的結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是電路簡單；缺點(diǎn)是當(dāng)鍵盤數(shù)較多時(shí)，要占用較多的I/O線。當(dāng)任何一個(gè)按鍵按下時(shí)，與之相連的輸入數(shù)據(jù)線即被清0（低電平），而平時(shí)該線為1（高電平）。本次課題采用獨(dú)立式非編碼鍵盤。主要特點(diǎn)單5V 電源工作LinBiCMOSTM 工藝技術(shù)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器及兩個(gè)接收器177。該器件符合TIA/EIA232F 標(biāo)準(zhǔn)，每一個(gè)接收器將TIA/EIA232F 電平轉(zhuǎn)換成5V TTL/CMOS 電平。MAX232是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容RC232標(biāo)準(zhǔn)的芯片。而PC機(jī)配置的是RS232標(biāo)準(zhǔn)串行接口，二者的電氣規(guī)范不一致，因此，要完成PC機(jī)與單片機(jī)的數(shù)據(jù)通信必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。PC機(jī)與AT89S51單片機(jī)的最簡單的連接是零調(diào)制3線經(jīng)濟(jì)型，這是進(jìn)行全雙工通信所必須的最少數(shù)目的線路。這里不管AD574A是處在啟動(dòng)、轉(zhuǎn)換和輸出結(jié)果，使能端CE都必須為1，因此將8051的寫控制線和讀控制線通過與非門74LS00與AD574A的使能端CE相連。AD轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸出也通過P0數(shù)據(jù)總線連至8051，由于我們只使用了8位數(shù)據(jù)口，12位數(shù)據(jù)分兩次讀進(jìn)8051，所以接地。兩次讀出結(jié)果的端口地址分別為0FBH和0FAH。因?yàn)?2/8接地，所以A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果分兩次讀出，高8位從D11～D4讀出，低4位從D3～D0讀出。設(shè)A/D全12位轉(zhuǎn)換，要求啟動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)，A0=0，=0；R/C=0，=0。AD574片選端CS端由譯碼器74LS138的譯碼信號(hào)來控制。采用查詢判斷A/D轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。雙極性偏移調(diào)節(jié)端BIP OFF接至參考電壓輸出端REF