【正文】 同時(shí)，感謝所有任課老師和所 有同學(xué)在這四年來給自己的指導(dǎo)和幫助，是他們教會(huì)了我專業(yè)知識(shí)，教會(huì)了我如何學(xué)習(xí)，教會(huì)了我如何做人。陳老師要指導(dǎo)很多同學(xué)的論文，加上本來就有的教學(xué)任務(wù)，工作量之大可想而知，但在一次次的回稿中，精確到每一個(gè)字的 批改給了我深刻的印象，使我在論文之外明白了做學(xué)問所應(yīng)有的態(tài)度。為了指導(dǎo)我們的畢業(yè)論文，老師 放棄了自己的休息時(shí)間， 這種無私奉獻(xiàn)的敬業(yè)精神令人欽佩，在 此我向陳濤老師 表示我誠(chéng)摯的謝意。 寫作畢業(yè)論文是一次再 次 系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新的學(xué)習(xí)生活的開始。 2056 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 謝 辭 兩個(gè)月的時(shí)間很快過去了 ， 通過這一階段的努力，我的畢業(yè)論文《 基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 》終于完成了，這意味著大學(xué)生活即將結(jié)束。 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）．北京：高等教育出版社 。 2020。 《電氣主設(shè)備繼電保護(hù)原理與應(yīng)用》 (第 2 版 )。 電子工業(yè)出版社 。 1:14100 [14] 汪德彪 。 電子工業(yè)出版社 。 155 [13] 彭為 。 中國(guó)電力出版社 。 12103 [12] 崔家佩 ， 孟慶炎 ， 陳永芳 ， 熊炳耀 。 機(jī)械工業(yè)出版社 。 2080 [11] 莫正康 。 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)出版社 。 2020。 《電氣工程設(shè)計(jì)》 。 2020。 《電子創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐》 。 1999。 《單片機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)》 。 2020。 《單片機(jī)原理及接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)》 。 2020。 5078 [5] 李建中 。 北京：科學(xué)出版社 。 2020： 111117 [4] 高峰 。 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽賽題解析 。 2020。 《 8051 單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用》 。 2020。 《 智能化測(cè)量控制儀表原理與設(shè)計(jì)》（第二版 ） 。 3) 可以利用單片機(jī)串口通信將電壓值傳送至電腦進(jìn)行同步顯示和后期處理。 基于本設(shè)計(jì)中的電路，還可以擴(kuò)展很多其它方面的功能如： 1）本次設(shè)計(jì)在采集模擬電壓量時(shí)只用到了 ADC0809 的 IN0 通道，完全可以通過編程實(shí)現(xiàn)多通道輸入，并在 LCD 液晶顯示屏 上顯示相對(duì)應(yīng)的通道值。 在 200MV 檔中，電壓值的變化是由 0200MV 變化，而模擬開關(guān)的變化為 05V 變化，所以在此檔位中電壓表的 絕對(duì) 精度是 （ 200/255）；在 2V 檔中，電壓值的變化是由 2002020MV 變化，模擬開關(guān)的變化為 05V 變化，所以在此檔位中電壓表的 絕對(duì) 精度是 （ 1800/255）；在 20V 檔中，電壓值的變化是由 22MV 變化，模擬開關(guān)的變化也為 05V變化，所以在此檔位中電壓表的 絕對(duì)精度是 （ 18/255）。 單片機(jī)為 8 位處理器，當(dāng)輸入電壓為 時(shí)，輸出數(shù)據(jù)值為 255（ FFH），決定了該電壓表的最大分辨率（精度）只能達(dá)到 。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 結(jié) 論 在 A/D 轉(zhuǎn)換部分軟件的設(shè)計(jì)中，首先要考慮到 A、 B、 C 分別接地址鎖存器提供的低三位地址，只要把三位地址寫入 ADC0809 中的地址鎖存器，就實(shí)現(xiàn)了模擬通道選擇 IN0。使得輸出大于 10KHZ，電壓表顯示正常。 在剛開始調(diào)試時(shí)， CLK 端輸入的頻率是由單片機(jī)定時(shí)器產(chǎn)生的 2KHZ 的頻率，遠(yuǎn)小于 ADC0809 的工作頻率，電壓顯示不穩(wěn)定，幾個(gè)錯(cuò)誤的電壓值來回跳動(dòng)，后改變 TH1=(6553640)/256。 KEIL C51 軟件簡(jiǎn)介： 支持 8051 微控制器 體系結(jié)構(gòu)的 KEIL 開發(fā)工具，產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 KEIL C 編譯器 、宏匯編器、調(diào)試器、實(shí)時(shí)內(nèi)核、單板計(jì)算機(jī)和仿真器，支持所有的 251 系列微控制器 。除此之外，影響該轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的因素還有數(shù)字萬(wàn)用表精度以及參考電源精度等。量化誤差是一種原理性誤差，只與分辨率有關(guān)，與信號(hào)的幅度，采樣速率無關(guān)，它只能減小而無法完全消除，只能使其控制在一定的范圍之內(nèi)，一般在 177。 表 測(cè)試結(jié)果分析 輸入信號(hào)（ VPP） 輸出信號(hào)（測(cè)量值） 理論值 絕對(duì)誤差 相對(duì)誤差 9mv % 107mv 119mv 107mv 12mv % 409mv 415mv 409mv 6mv % 621mv 627mv 621mv 6mv % 916mv 917mv 916mv 1mv % 1050mv 1051mv 1050mv 1mv % 1674mv 1670mv 1672mv 2mv % % 0 0 % % 0 0 % 0 0 % 0 0 0 0 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 0 0 0 0 % % % 0 0 % % 絕對(duì)誤差 =|輸出信號(hào) 輸入信號(hào) | 相對(duì)誤差 =絕對(duì)誤差 /理論值 100% 測(cè)試結(jié)果分析： 精度是偏移誤差、增益誤差、積分線性誤差、微分線性誤差 、溫度漂移等綜合因素引起的總誤差。 引腳功能說明 圖 7805 引腳圖 基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 25 第 6 章 軟硬件綜合調(diào)試 測(cè)試結(jié)果分析 本次設(shè)計(jì)的軟硬件調(diào)試完成后，就可以進(jìn)入軟硬件綜合調(diào)試階段了 。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 引腳功能說明 圖 LM324 的引腳圖 運(yùn) 放 的 1， 2， 3 腳是一組 ； 5， 6， 7 腳是一組， 8， 9， 10 腳是一組 ； 12，13， 14 腳是一組， 其余 兩個(gè)腳是電源， 1， 7， 8， 14 是各組放大器的輸出腳，其它的就是輸入腳。例如，可直接操作的 LM324 系列，這是用來在數(shù)字系統(tǒng)中，輕松地將提供所需的接口電路，而無需額外的 177。從分裂電源的操作也有可能和低電源電流消耗是獨(dú)立的電源電壓的幅度。該四放大器可以工作在低到 伏或者高到 32 伏的電源下，靜態(tài)電流為 MC1741 的靜態(tài)電流的五分之一。 表 74HC4051 真值 表 LM324 的功能介紹 LM324的功能簡(jiǎn)介 LM324 系列器件帶有真差動(dòng)輸入的四 運(yùn)算放大器 。 74HC4051 的模擬輸入 /輸出端（ Y0 至 Y7， Z）在上限 VCC 和下限 VEE 之間擺動(dòng)， VCCVEE 應(yīng)當(dāng)不超過 V。 E 為高時(shí)，所有開關(guān)都進(jìn)入高阻態(tài)，直接無視 S0 至 S2。 引腳功能說明 圖 CD4051 引腳圖 74HC4051 是 8 通道模擬多路選擇器 /多路分配器，帶有 3 個(gè)數(shù)字選擇端（ S0至 S2）， 1 個(gè)低有效使能 端（ E）， 8 個(gè)獨(dú)立輸入 /輸出端（ Y0 至 Y7）和 1 個(gè)公共輸入 /輸出端（ Z）。 BLA（ 15 腳） 液晶屏背光 正極 ，接 +5V BLK（ 16 腳） 液晶屏背光 負(fù)極 ，接地 寄存器選擇控制 表如下： 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 表 寄存器選擇控制表 RS R/W 操作說明 0 0 寫入指令寄存器（清除屏等） 0 1 讀 busy flag（ DB7），以及讀取位址計(jì)數(shù)器（ DB0~DB6）值 1 0 寫入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字型等） 1 1 從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù) 74HC4051的功能介紹 74HC4051 芯片簡(jiǎn)介 74HC4051 是一款高速 CMOS 器件， 74HC4051 引腳兼容低功耗肖特基 TTL（ LSTTL）系列。 E（ 6 腳） E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)， 模塊執(zhí)行命令。 RS (4 腳 ) RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。它具有重量輕，體積小，功耗低，可顯示 192 種字符（ 5*7 點(diǎn)字型）， 32 種字符（ 5*10 點(diǎn)字符），可自編 8 種字符（ 5*7或 5*10），指令功能強(qiáng)，可組合成各種輸入，顯示，移位方式以滿足不同的要求，接口簡(jiǎn)單方便可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。 GND：地。 REF（ +）、 REF（ ）：基準(zhǔn)電壓。 CLK：時(shí)鐘脈沖輸入 端。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使 0809 復(fù)位，下降沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換）。 ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位地址輸入線， 選通 8 路模擬輸入中的一路 。 引腳功能說明 IN0～ IN7： 8 路模擬量輸入端。 不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。因此可以用查詢方式，測(cè)試 EOC 的狀態(tài)，即可確認(rèn)轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送?？蓳?jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序， A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 （ 1）定時(shí)傳送方式 對(duì)于一種 A/D 轉(zhuǎn)換器來說，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認(rèn) A/D 轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送。主體部分是采用逐次逼近式的 A/D 轉(zhuǎn)換電路，由 CLK 控制的內(nèi)部電路的工作 ,START為啟動(dòng)命令，高電平有效，啟動(dòng) ADC0809 內(nèi)部的 A/D 轉(zhuǎn)換，當(dāng)轉(zhuǎn)換完成，輸出信號(hào)EOC 有效， OE 為輸出允許信號(hào)，高電平有效，打開輸出三態(tài)緩沖器 ,把轉(zhuǎn)換后的結(jié)果送 DB。 基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 19 ADC0809 功能簡(jiǎn)介 ADC0809 芯片簡(jiǎn)介 ADC0809 具有 8 個(gè)通道的模擬輸入線 ， 在程序控制下對(duì)任意通道進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 AT89S52 可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的 8 位鎖存器（如 74LS373），將端口 0 的地址總線（ A0～ A7）鎖進(jìn)鎖存器中，因?yàn)?AT89S52 是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。 EA/Vpp： EA表示存取外部程序代碼之意，低電平動(dòng)作，也就是說當(dāng)此引腳接低 電平后，系統(tǒng)會(huì)取用外部的程序代碼（存于外部 EPROM 中）來執(zhí)行程序。 XTAL2：系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計(jì)上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動(dòng)作了。 VSS：電源地端。功能強(qiáng)大的AT89S52 單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。 m=1。amp。amp。 m=2。amp。amp。 m=3。amp。amp。 m=2。amp。amp。} 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 顯示子程序 在顯示部分中，每次電壓采集后， CPU 將數(shù)據(jù)送到 LCD 顯示， 將可能出現(xiàn)不同檔位 電壓值的顯示。 getdata =P1。 While (EOC==0)。 部分程序如下： While (1) { ST=1。 EOC 可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)。 (2) 地址鎖存允許 ALE 鎖存這三位地址信號(hào)，啟動(dòng)命令 START 啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換。 e=0。 e=1。 e=0。 rs=0。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 主程序流程 圖 主程序流程圖 N Y 開始 初始化 過量程 顯示電壓值 打開下一檔開關(guān) 等待下一次數(shù)據(jù) 接收 A/D 數(shù)據(jù) 處理數(shù)據(jù) 選擇合適檔位 基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 15 子程序介紹 初始化程序 初始化程序主要包括下面幾個(gè)部分：設(shè)置中斷，開啟 A/D 轉(zhuǎn)換器，對(duì)液晶屏的初始化以及 對(duì)一些中間變量的初始化。 控制模塊原理 基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 13 圖 控制模塊原理圖 在 上 圖中，可以看到控制芯片 89S52，它的 接 ADC0809 的 START 端， 接 OE 端 , 接 EOC 端 , 接時(shí)鐘 CLK 端 , 接 ALE 端， 9 腳接復(fù)位電路； 18，19 腳外 接 12MHZ 晶振； P0 口接 LCD1602 的數(shù)據(jù)端 ，用于傳輸數(shù)據(jù)讓液晶屏顯示 ； ， ， 分別 接 LCD1602 的 RS、 RW、 E 控制端。 其中 7805 芯片主要為 ADC0809 提供 5V 的電源供電。 表 LCD1602 寄存器選擇控制表 RS R/W 操作說明 0 0 寫入指令寄存器（清除屏等） 0 1 讀 busy flag（ DB7），以及讀取位址計(jì)數(shù)器（ DB0~DB6）值 1 0 寫入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字型等） 1 1 從數(shù) 據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù) 顯示模塊流程圖