【正文】 。 6. 結(jié)論 經(jīng)過本次為期數(shù)月的畢業(yè)課題設(shè)計，使我真正有 機會對大學期間所學的專業(yè)知識進行了系統(tǒng)的分析總結(jié)，從課題的分析設(shè)計到最后的硬件電路設(shè)計和軟件編程設(shè)計的實現(xiàn)，都是在老師的指導下，逐漸完成的。從上表可以看出，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。 基于單片機的多路數(shù)字電壓表設(shè)計 圖 15 輸入電壓為 5V 時， LCD顯示結(jié)果 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 1 所示： 標準電壓值 /V 電壓表測量值 /V 絕對誤差 /V 表 1 數(shù)字電壓表與“標準”數(shù)字電壓表對比測試表 由于單片機 AT89C51 為 8位處理器，當輸入電壓為 時， ADC0808 輸咸陽師范 學院 2021屆本科畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 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)。 圖 13 輸入電壓為 時， LCD顯示結(jié)果 入電壓值為 時，顯示結(jié)果如圖 14 所示，測量誤差為 +。 啟動一次轉(zhuǎn)換 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束 EOC=1? ） 取數(shù)據(jù)（ OE=0） 0808 地址通道 加 1 地址數(shù)小于 8 返回 否 否 開始 基于單片機的多路數(shù)字電壓表設(shè)計 仿真電路圖 仿真電路圖如圖 11 所示 圖 11 仿真電路圖 顯示結(jié)果及誤差分析 顯示結(jié)果 1. 當輸入電壓值為 0V時，顯示結(jié)果如圖 12所示，測量誤差為 0V。 開始 定時 /計數(shù)器初始化 LCD 初始化 調(diào)用 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 判斷通道鍵是否按下，按下加 1 顯示當前通道值 LCD 顯示提示信息 當前通道數(shù)字量 轉(zhuǎn)換成電壓 咸陽師范 學院 2021屆本科畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 圖 10 A/D 轉(zhuǎn)換子程序流程圖 5 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試的主要任務是排查錯誤，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。 基于單片機的多路數(shù)字電壓表設(shè)計 圖 9 主程序流程圖 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 A/D 轉(zhuǎn)換子程序用于對 ADC0808 的 4 路輸入模擬電壓進行一次 A/D 轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換的數(shù)值存入 4 個相應的存儲單元中，流程圖如圖 10 所示。 主流程圖設(shè)計 主程序流程圖如圖 9 所示。但是匯編語言在學習單片機的過程中卻是一條捷徑，想要真正懂得單片機的內(nèi)部奧妙，就必須認真學習匯編語言。缺點就是即使你寫出了程序，完成了功能，但是你對單片機本身的了解還是很少。優(yōu)點是效率高，缺點是難以駕馭。 圖 8 按鍵處理電路圖 咸陽師范 學院 2021屆本科畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 4 軟件設(shè)計 C 語言與匯編語言 匯編語言和 C 語言各有特點。 D0～ D7： 8 位雙向數(shù)據(jù)線。當 RS 和R/W 共 同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平 R/W 為高電平時可以讀忙信號， 當 RS 為高電平 R/W 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 RS：寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 VDD：接 5V正電源。因此，最好利用 EOC 上升沿產(chǎn)生中斷請求，而不是靠高電平產(chǎn)生中斷請求。在與微機接口時，輸入通道的選擇可有兩種方法 ：一種是通過地址總線選擇，另一種是通過數(shù)據(jù)總線選擇。 咸陽師范 學院 2021屆本科畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 圖 6 ADC0808 工作時序 模擬輸入通道的選擇可以相對于轉(zhuǎn)換開始操作獨立地進行，不能在轉(zhuǎn)換過程中進行，因此往往是把通道選擇和啟動轉(zhuǎn)換結(jié)合起來使用。 START 的上升沿將逐次逼近寄存器 SAR 復位，在該上升沿之后的 2μ s加 8 個時鐘周期內(nèi)(不定 )， EOC信號將變低電平，以指示轉(zhuǎn)換操作正在進行中，直到轉(zhuǎn)換結(jié)束后 EOC才變成高電平。 3）工作時序與使用說明 ADC0808 的工作時序如圖 6 所示。在中斷工作方式下，該信號通常是 CPU 發(fā)出的中斷請求響應信號。如果需要對某個模擬量進行不斷采樣、轉(zhuǎn)換的情況下， EOC 也可作為啟動信號反饋接到 START 端，但是要在剛加電時需由外電路第一次啟動。該信號在 A/D 轉(zhuǎn)換過程中為低電平，其余時間為高電平。如正在進行轉(zhuǎn)換時又接到新的啟動脈沖，則原來的轉(zhuǎn)換進程被中止，重新從頭開始轉(zhuǎn)換。 （ 6） START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動信號輸入端，正脈沖有效。 （ 5） ALE：地址鎖存允許信號輸入端，當輸入為高電平時，對地址信號進行鎖存。 地 址 選中通道 ADDC ADDB ADDA 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 圖 5 地址信號與選中通道的關(guān)系 基于單片機的多路數(shù)字電壓表設(shè)計 （ 4） VR(+)、 VR()：正、負參考電壓輸入端，用于提供片內(nèi) DAC電阻網(wǎng)絡(luò)的基準電壓。 （ 3） ADDA、 ADDB、 ADDC：模擬通道選擇地址信號， ADDA為低位， ADDC為高位 。 2） D7～ D0： 8 位模擬量輸入引腳，為三態(tài)可控輸出，可直接和 CPU 數(shù)據(jù)線連接。其主要性能如下： （ 1）分辨率為 8位 （ 2）精度小于 1/2LSB （ 3）單一 +5V 供電 ,模擬輸入電壓范圍為 0~5V （ 4）具有鎖存控制的 8路輸入模擬開關(guān) （ 5）可鎖存三態(tài)輸出，輸出與 TTL電平兼容 （ 6）功耗為 15mW （ 7）不必進行零點和滿度調(diào)整 （ 8）轉(zhuǎn)換速度取決于芯片外接的時鐘頻率 （ 9）時鐘頻率范圍 10~1280kHZ，典型值為 640kHZ，約為 100μ 2) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳 ADC0808 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳分別如圖 3和圖 4所示。 8位 A/D轉(zhuǎn)換器是逐漸逼近式，有控制與時序電路、逐次逼近寄存器、樹狀開關(guān)以及 256R 電阻階梯網(wǎng)絡(luò)等組成。 ADC0808 是 8位逐次逼近式，可實現(xiàn) 8路模擬信號的分時采用，片內(nèi)有 8 路模擬選通開關(guān)，以及相應的選通地址鎖存與譯碼電路。通過兩個引腳在芯片外并接石英晶體振蕩器和兩只電容 器， C1 和 C2一般取 30pF 左右 .石英晶體為一感性元件，與電容構(gòu)成振蕩回路，為片內(nèi)放大器提供正反饋和振蕩所需的相移條件，從而構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。 振蕩電路模塊 AT89C51 芯片中的高增益反相放大器。 /EA(訪問程序存儲器控制信號 )：當 EA 信號為低電平時，對 ROM的讀操作是針對外部程序存儲器的；當 EA 信號為高電平時，對 ROM 的操作是從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲器。 /PSEN(外部程序存儲器讀選通信號 )：程序存儲允許輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當 AT89C51 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩個 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。 ALE(地址鎖存控制信號 )：在系統(tǒng)擴展時， ALE 用于控制把 P0 口輸出的低 8位地址送入鎖存器鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分時傳送。雖然 P3 口可以作為通用 I/O口使用，但在實際應用中我們更多的使用的是他的第二功能信號。 P3口： P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口。但多路轉(zhuǎn)接開關(guān)的一個輸入端不再是地址 /數(shù)據(jù)，而是單一的地址，因為在構(gòu)造系統(tǒng)總線時，P2口只能作為高位地址而不能作為數(shù)據(jù)線使用。 P2 口： P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2口地址為 A0H，位地址為 A0H～ A7H。第一，因為它只能傳送數(shù)據(jù)，所以不再需要多路轉(zhuǎn)接開關(guān)（ MUX）；第二，驅(qū)動電路中有上拉電阻。 P1 口地址為 90H,位地址為 90H～ 97H。設(shè)置多路轉(zhuǎn)接開關(guān)可以方便的實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。 MUX 的一個輸入來自鎖存器，另一個輸入為“數(shù)據(jù) /地址” 。 8 位口線的鎖存器位構(gòu)成一個口的鎖存器，所謂的口地址就是鎖存器的地址。各位口線是有完全相同但又相互獨 立的邏輯電路。這些部件通過內(nèi)部總線連接起來，構(gòu)成了一個完整的微型計算機。并行 I/O 口；定時 /計數(shù)器 。它主要由以下幾部分組成：中央處理器；內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器 。隨著技術(shù)的發(fā)展，單片機片內(nèi)集成的功能越來越強大，并朝著 SOC（ System on Chip）方向發(fā)展 。單片機是計算機、自動控制和大規(guī)模集成電路技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，融計算機結(jié)構(gòu)和控制功能于一體。通過按鍵選擇循環(huán)顯示，也可單路顯示，單路顯示可通過 按鍵選擇顯示通道數(shù)。 圖 1 基于單片機的多路數(shù)字電壓表電路的原總體結(jié)構(gòu)圖 根 據(jù)設(shè) 計要求，采用的方案如下： 硬件部分實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、編譯， A/D 轉(zhuǎn)換以及顯示的功能，包括單片機電 路模塊、 A/D 轉(zhuǎn)換器模塊、顯示模塊、按鍵電路模塊；軟件部分實現(xiàn)控制芯片，使各部件能夠正常的運行，同時實現(xiàn)仿真的功能，主要設(shè)計思想是利用軟件進行仿真，通過仿真得到實驗的結(jié)果 。 本課題設(shè)計的數(shù)字多用表主要由 : 時鐘模塊、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、按鍵模塊顯示模塊，這四大模塊組成。此 .hex 文件是硬件電路運行實現(xiàn)的源代碼來源。 ； （ 4） 能通過顯示器顯示當前通道和通道電壓值，有效位數(shù)為小數(shù)點后兩位； 基于單片機的多路數(shù)字電壓表設(shè)計 設(shè)計方案 本課題設(shè)計的數(shù)字電壓表 的 實現(xiàn)是基于單片機原理。 2 多路數(shù)字電壓表的總體設(shè)計 設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計和調(diào)試一種基于單片機的多路數(shù)字電壓表。 傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一、精度低，不能滿足數(shù)字化時代的需求，采用單片機的數(shù)字電壓表，由精度高、抗干擾能力強，可擴展性強、集成方便。主要考