【正文】 畢業(yè)設計 20 dis[3]++。 // 控制數(shù)碼管輸出電平的高低 delaylms(1)。 if(k==2) { DISX=0。k4。h500。 else A=0。amp。amp。 //計算小數(shù)第二位 dis[0]=dis[4]/51。 dis[4]=dis[4]%51。 //余數(shù)暫存 dis[4]=dis[4]*10。n++) //每次顯示 8個數(shù)據(jù) { dis[2]=ad_data[n]/51。 //通道初值為 1 for(n=0。 int h。j++) 畢業(yè)設計 19 。i++) for(j=0。 for(i=0。 //定義 8個數(shù)據(jù)內(nèi)存單元 uint data dis[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}。 //共陽 7段 LED段碼表 uchar code scan_con[4]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7}。 sbit CO=P3^6。 //LED 小數(shù)點 sbit A=P2^7。 //0809 輸出數(shù)據(jù) 控制位 sbit EOC=P3^7。 //鎖存地址控制位 sbit START=P2^4。這些都是自己努力贏得的寶貴財富，將會為以后的學習和工作打下了更加堅實的基礎。 畢業(yè)設計 16 總結(jié) 通過本次畢業(yè)設計，使我從實踐中學到了更多的專業(yè)知識和加強了自身的能力培養(yǎng)，鞏固了我所學習的理論知識，使得我對單片機知識及應用有了更為深層的了解。也可以在程序中將計算程序的除數(shù)進行調(diào)整。另外，還可以根據(jù)測量誤差，用軟件編程方式校正測量值。這可以通過校正 ADC0809 的基準電壓來解決。 從表 51中可以看出，設計的數(shù)字電壓表與 UT30B 數(shù)字萬用表測得的絕對誤差均在 以內(nèi)，這與采用 8位 A/D 轉(zhuǎn)換器所能 到達的理論誤差精度相一致，在一般的應用 畢業(yè)設計 15 場合可以滿足使用要求。這就決定了該電壓表的最高分辨率（精度）只能達到 V，測試時電壓一般以 的幅度變化。 表 51 數(shù)字電壓表與“標準”數(shù)字電壓表測量對比 標準電壓值 /V 數(shù)字電壓表測得值 /V 絕對誤差 /V + + + + + + + 注：表中標準電壓值采用 UT30B 數(shù)字萬用表測得。調(diào)試無誤后，進行測量，將測量電壓與標準電壓表的測量結(jié)果進行對比分析。 //取 A/D 值，地址加 1 } ad_con=0x00。 s++。 ad_data[m]=addata。 //延時 4US 畢業(yè)設計 14 while(EOC==0)。 _nop_()。 //開始轉(zhuǎn)換命令 _nop_()。 _nop_()。 //轉(zhuǎn)換通道地址鎖存 START=1。 _nop_()。m++) { ALE=1。 for(m=0。 uchar s=0x00。 A/D 轉(zhuǎn)換測量子程序流程圖如圖 所示。 } } dis[3]++。 // 控制數(shù)碼管輸出電平的高低 delaylms(1)。 if(k==2) { DISX=0。k4。h500。 else A=0。amp。amp。 //計算小數(shù)第二位 dis[0]=dis[4]/51。 dis[4]=dis[4]%51。 //余數(shù)暫存 dis[4]=dis[4]*10。n++) //每次顯示 8個數(shù)據(jù) { dis[2]=ad_data[n]/51。 //通道初值為 1 for(n=0。 int h。顯示子程序流程圖如圖 所示。測量所得的 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)放在 70H77H 內(nèi)存單元中，測量數(shù)據(jù)在顯示時須經(jīng)過轉(zhuǎn)換成為十進制 BCD 碼放在78H7BH 單元中，其中 7BH 存放通道標志數(shù)。程序的流程框圖如圖 。當進行一次測量后，將顯示每一通道的 A/D轉(zhuǎn)換值，每個通道的數(shù)據(jù)顯示時間在 1s 左右。數(shù)據(jù)處理完之后，利用查表法將電壓數(shù)值送到數(shù)碼管顯示器進行顯示。如果存在，則啟動信號采集，對 A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)輸出口輸出的數(shù)值進行 存儲，定時器 /計數(shù)器重新置零，準備下一次的采集，如果沒有，則繼續(xù)掃描等待。 圖 數(shù)碼管動態(tài)顯示電路 四、系統(tǒng)的程序設計 （一）軟件設計思想框圖 系統(tǒng)上電時，初始化程序主要用來執(zhí)行 70H77H 內(nèi)存單元清 0和 P2 口置 0等準備工作。若采用靜態(tài)顯示的方式，只需要 12 個 I/O，其中 8 個 I/O 用于連接每位數(shù)碼管 的 8 位顯示段，作為數(shù)據(jù) 端口；另外 4 個 I/O 口用于連接每位數(shù)碼管顯示段的公共端，作為掃描端口，控制數(shù)字顯示。數(shù)碼管 每 位 的 8 個 LED 陽極連接到一個公共端口 COM,分別為 COM1， COM2,COM3,COM4， 把每位相同位置 LED 段的陰極連接到一個公共端口，分別為 a,b,c,d,e,f,g,dp 口。 設計的數(shù)字電壓表要求可以同時測量 8路 05V 的直流電壓，測量最大分辨率為，并要求最高位用于顯示測量電壓的地址范圍，所以要求數(shù)碼管至少采用 4位顯示的數(shù)碼管。在輪流顯示過程中，每位元數(shù)碼管的點亮時間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應，雖然實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，達到和靜態(tài)顯示同樣的顯示效果。 數(shù)碼管動態(tài)顯示是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8 個顯示段 “a,b,c,d,e,f,g,dp”的相同端連接在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O 線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是 哪 個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通 COM 端電路的控制，所以只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。所謂靜態(tài)顯示，就是當數(shù)碼管顯示某一個字符時，相應的發(fā)光二極管恒定的導通或截 止 。 ADC0809 與單片機的連接電路如圖 。時鐘信號輸 入端 CLOCK信號，由單片機的地址鎖存信號 ALE 得到，通過軟件實現(xiàn)。Vcc 為 +5V 電源， GND 為接地端。在此，它的頻率不能高于 640kHz，對應的轉(zhuǎn)換速度為 100us。 OE 為 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許控制端，當 OE為高電平時， 才能打開輸出三態(tài)門， 將存放于輸出數(shù)據(jù)鎖存器中的數(shù)據(jù)通過 ADC0809 的數(shù)據(jù)線 D0D7輸出。 啟動轉(zhuǎn)換控制端 START， 其上升沿用于清除 ADC 內(nèi)部寄存器，下降沿用于啟動控制內(nèi)部邏輯，使 ADC0809 開始對輸入通道的模擬量進行轉(zhuǎn)換。 圖 ADC0809 引腳圖 ADC0809 具有 8路模擬量輸入通道 IN0IN7,通過 3位地址輸入端 C、 B、 A進行選擇， 用于選通 8路模擬輸入中的一路 。 ADC0809 內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。 ADC0809 由單一 +5V 電源供電，片內(nèi)帶有鎖存功能的 8路模擬電子開關，可對 0～ +5V 八 路的輸入電壓信號分時進行轉(zhuǎn)換，輸出具有 TTL 三態(tài)鎖存緩沖 器，直接與 MCS51 系列單片機數(shù)據(jù)總線相連，通過適當?shù)耐饨与娐罚€可對 0～ +5V 的雙極性模擬信號進行 A/D 轉(zhuǎn)換。其內(nèi)部有一個 8通道多路開關，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通 8 個單斷模擬輸入信號中的一個進行 A/D 轉(zhuǎn)換。執(zhí)行量化 動作的裝置為 A/D 轉(zhuǎn)換器。所謂量化，就是采用一組數(shù)碼來逼近離散模擬信號的幅值，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。采樣保持電路能將采樣后的模擬信號暫時存儲起來，保持一個采樣周期。 A/D轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)字量的大小只能是某個規(guī)定的最小單位的整數(shù)倍，即必須把采樣電壓轉(zhuǎn)化為這個最小數(shù)值單位的整數(shù)倍 ， 這個轉(zhuǎn)化過程叫做量化，所取的最小數(shù)量單位叫做量化單位，其大小等于輸出的數(shù)字信號最低有效位 1所代表的數(shù)量大小。當輸入信號頻率較高時，由于轉(zhuǎn)換時間的存在，會造成較大的轉(zhuǎn)換誤差。 （三） A/D 轉(zhuǎn)換電路 A/D轉(zhuǎn)換器實際上是將模擬信號轉(zhuǎn) 換成數(shù)字量的裝置，其轉(zhuǎn)換過程主要包括采樣、量化、編碼三個步驟。按鍵復位電路如圖 所示，該電路除具有上電復位功能外，若要復位，必須按下圖中的 REST 鍵， R C2仍構(gòu)成微分電路，使 RST 端產(chǎn)生一個微分脈沖復位，復位完畢 C2 經(jīng) R2 放電，等待下一次按下復位按鈕。上電復位電路如圖 所示，由 RC構(gòu)成微分電路，在上電瞬間，產(chǎn)生一個微分脈沖，其寬度若大于兩個機器周期，單片機將復位。當 RES 引腳返回低電平后， CPU 從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。復位期間不產(chǎn)生 ALE 及 PSEN(非 )信號，即ALE=1 和 PSEN（非） =1。要實現(xiàn)復位操作，必須是 RES 引腳至少保持兩個機器 周期（ 24 個振蕩器周期）的高電平。 本 設計的數(shù)字電壓表采用的是內(nèi)部時鐘電路 。 單片機內(nèi)部有一個高增益 的反相放大器，其輸入端 XTAL1 和 XTAL2 用于外接晶體和電容， 以 構(gòu)成自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部的時鐘電路， 內(nèi) 接電路如圖 所示。當 EA接高電平時， CPU 執(zhí)行片內(nèi) ROM指令，但當 PC 值超過 0FFFH 時，將自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外 ROM 指令；當 EA 接低電平時， CPU 只執(zhí)行片外 ROM 指令。在訪問片外程序存儲器期間， PSEN 信號將不再出現(xiàn)。 ③ PSEN（ 29 腳） 片外程序存儲器選通信號輸入端，低電平有效。 ALE 在每個機器周期內(nèi)輸出兩個脈沖。 當 VCC發(fā)生故障，該引腳可接上備用電源為內(nèi)部 RAM 供電，以保證 RAM 中的數(shù)據(jù)不丟失。該引腳為單片機的上電復位或掉電保護端。 （ 4） 控制引腳 引腳圖如圖 。 P3 口（ ）： 是最高位， 是最低位，有兩種功能如下。 P2 口（ ）： 是最高位 ， 是最低位，有兩種功能如下。 通用 I/O 口：無片外存儲器時， P0口可以做為通用 I/O 口使用； 地址 /數(shù)據(jù)口：在訪問外部存儲器時，用作地址總線的低 8 位和數(shù)據(jù)總線。 當采用外部振蕩器時，此引腳接外部電源。 當采用外 部振蕩器時，此引腳接地。 Vss（ 20 腳）：接地。 AT89C52 單片機組成結(jié)構(gòu)如圖 所示。 （二） AT89C52 單片機概述 單片機組成 圖 AT89C52 單片機組成 結(jié)構(gòu)圖 設計采用的 AT89C52 單片機 是 MCS51 系列 單片機 的一個型號， 它是 由 ATMEL 公司生產(chǎn)的 。 數(shù)字電壓表硬件設計方案框圖如 所 示。整個電路主要由控制電路、 A/D 轉(zhuǎn)換電路、數(shù)碼顯示電路、復位電路、選擇電路、基準電源、測試電路等幾部分組成。數(shù)字電壓表的 系統(tǒng)框圖如圖 所示 。 將 需要 測量的模擬信號（直流電壓） 直接輸送到 A/D 轉(zhuǎn)換電路進行 A/D 轉(zhuǎn)換 ， 由單片機對轉(zhuǎn)換后的信號進行數(shù)據(jù)處理 ， 最終將處理后的數(shù)字信號經(jīng)過顯示驅(qū)動電路 和 數(shù)碼管顯示進行測量結(jié)果的直觀顯示。 二、總體設計思想 設計 的數(shù)字電壓表由模擬電路和數(shù)字電路兩部分組成，數(shù)字電路部分主要包括系統(tǒng)控制和運算顯示模塊，模擬電路部分主要由基礎電源、信號采集和測量等部分構(gòu)成。 基于綜合考慮，選擇方案一。 方案二：通過 LCD1602 顯示測量結(jié)果。 （二）顯示部分 畢業(yè)設計 2 方案一：選用 4 位 8 段 LED 共陽數(shù)碼管，與單片機口的 I/O 連接進行控制，動態(tài)顯示測量結(jié)果。測量轉(zhuǎn)換的精度高，通過控制轉(zhuǎn)換和顯示電路，實現(xiàn)單路或多 路 電壓同時測量。優(yōu)點是價格低廉。 一、方案論證 （一）控制芯片 方案一：選用專用電壓轉(zhuǎn)換芯片 INC7107 實現(xiàn)電壓的測量和顯示。軟