【正文】 言或者 VB 語言，本課題采用的是 C 語言），使單片機能夠控制 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并通過 LCD 顯示屏直接顯示出來相對應(yīng)的電流值。 本設(shè)計系統(tǒng)主要通過硬件設(shè)計、軟件編程的手段來實現(xiàn)相應(yīng)的要求功能。通過該設(shè)計了解 A/D 轉(zhuǎn)換器的原理、 51 系列單片機的使用和 LCD 液晶顯示器的使用方法、顯示過程。 最后，電路顯示屏部分采用的是 LCD1602 液晶顯示。當(dāng)輸入的電壓在 0V 到 5V 之間變化時，輸出的數(shù)字量會在 0000 0000 到 1111 1111 之間變化。 A/D 轉(zhuǎn)換器的概念：即模數(shù)轉(zhuǎn)換（ Analog to Digital Conversion），當(dāng)輸入端輸入模擬量（比如電壓信號）時，會相應(yīng)輸出一個與模擬量相對應(yīng)的數(shù)字量（通常以二進(jìn)制形式表示）。在單芯片上， AT89C51 擁有靈巧的 8 位 CPU 和可在系統(tǒng)編程 Flash，眾多的嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)都采用其作為核心部件，并且得到廣泛應(yīng)用。 AT89C51 是一種功耗低、性能高的 CMOS8 位微控制器，具有 4K 系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器 ,由 Atmel 公司高密度非 易失性存儲器 技術(shù)制造。 AT89C51 不僅可以按照常規(guī)編程方法進(jìn)行，而且還可以實現(xiàn)在線編程。 數(shù)字電流表的設(shè)計方案如圖 31 所示 。 15 引腳是背光正極端口， 16 引腳是背光負(fù)極 [10]端口。 20xx 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 9 引腳 7～ 14： DB0～ DB7 是 8 位的雙向數(shù)據(jù)端。 引腳 5： RW 是讀寫信號線，當(dāng)其是高電平 1 時，進(jìn)行讀操作；當(dāng)其處于低電平時，進(jìn)行寫操作。 引腳 3： VO 為調(diào)整液晶顯示器的對比度端口，當(dāng)正電源接在其端口時，對比度處于最弱狀態(tài)；當(dāng)?shù)仉娫唇釉谄涠丝跁r，對比度處于最高狀態(tài)（當(dāng)對比度過高時就會產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，在使用時，可以通過一個 10K 的電位器來調(diào)整對比度）。常見的 1602字符型液晶顯示器引腳如圖 26 所示 ： 圖 26 LCD1602 引腳 LCD1602 引腳采用的是標(biāo)準(zhǔn) 16 腳接口，其各引腳的功能如下 [9]： 引腳 1： GND 為接地電源。模塊內(nèi)部元器件的主要構(gòu)成有 LCD 顯示屏、控制器、列驅(qū)動器和偏壓產(chǎn)生電路 [8]。液晶顯示器不僅具有顯示圖像質(zhì)量高，而且采用數(shù)字式接口、體積小、質(zhì)量輕、功耗低等優(yōu)點，所以在生活中得到廣泛應(yīng)用。在 FLASH 進(jìn)行編程的時候，此引腳也可以用于施加12V 編程電源（ VPP）。 [10] EA /VPP—— 當(dāng) EA 保持 低電平時，則在此期間外部程序存儲 器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。當(dāng)處于外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 PSEN 有效。微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)如果 ALE被禁止，則置位無效。這時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令時才起作用。但要注意的是：當(dāng)作為外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。 在 FLASH 進(jìn)行編程期間，其引腳能夠用于輸入編程脈沖。當(dāng)振蕩器處于復(fù)位器件時，要保持 RST腳的兩個機器周期的高電平時間。 P3 口也可作為 AT89C52 的一些特殊功能口，如下所示 [7]: ： 8 位準(zhǔn)雙向并行口，串行數(shù)據(jù)輸入口 ： 8 位準(zhǔn)雙向并行口，串行數(shù)據(jù)輸出口 ： 8 位準(zhǔn)雙向并行口，外部中斷 0 申請信號輸入端 ： 8 位準(zhǔn)雙向并行口，外部中斷 1 申請信號輸入端 — T0： 8 位準(zhǔn)雙向并行口，定時器 /計數(shù)器 0 外部脈沖的輸入端 — T1： 8 位準(zhǔn)雙向并行口，定時器 /計數(shù)器 1 外部脈沖的輸入 ： 8 位準(zhǔn)雙向并行口，外部數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）寫選通 ： 8 位準(zhǔn)雙向并行口，外部數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）讀選通 P3 口同時也為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。當(dāng) P3 口寫入 “ 1” 后，它被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。當(dāng) P2口用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時， P2 口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在 FLASH 進(jìn)行編程和校驗時，P1 口作為第八位地址接收。 [4]P1 口： 8 位，具有內(nèi)部上拉電阻的準(zhǔn)雙向 I/O 口， P1 口緩沖器允許接收輸出 4 個LS 型 TTL 負(fù)載。 P0 口能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 [3]P0 口： 8 位，漏極開路的準(zhǔn)雙向 I/O 口，具有內(nèi)部上拉電阻，該引腳可驅(qū)動 8 個 LS型 TTL 負(fù)載。 引腳功能介紹 : [1]VCC—— 接電源引腳。采用其 AT89C51 單片機制作的很多嵌入式控制系統(tǒng)不僅靈活性高而且設(shè)計方案價廉，從而深受人們青睞。 AT89C51 單片機 單片機（ Microcontrollers）是一種 集成電路 芯片 ， 通過 超大規(guī)模集成電路 技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的 中央處理器 CPU、 隨機存儲器 RAM、 只讀存儲器 ROM、多種 I/O 口和 中斷系統(tǒng) 、 定時器 /計數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、 脈寬調(diào)制 電路、模擬多路 轉(zhuǎn)換器 、 A/D 轉(zhuǎn)換器 等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的 微型計算機系統(tǒng) ，在 工業(yè) 控制領(lǐng)域 得到 廣泛應(yīng)用 [5]。 AOUT： A/D 轉(zhuǎn)換輸出端。 EXT：內(nèi)部、外部時鐘的選擇線， EXT 接地時使用內(nèi)部時鐘。 SDA、 SCL： I2C 總線的數(shù)據(jù)線、時鐘線。 A0～ A2：引腳地址端。 PCF8591 具有多路模擬量輸入、內(nèi)置跟蹤保持、 8bit 模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換等功能，而且 I2C總線的最大速率決定了 PCF8591 的最大轉(zhuǎn)化速率。 PCF8591復(fù)位電路 主控模塊AT89C51 晶振電路 A/D 轉(zhuǎn)換器 驅(qū)動電路 電壓信號 顯示模塊 20xx 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 4 的地址引腳有 3 個，分別為 A0、 A1 和 A2，可用來進(jìn)行硬件地址的編程，可以在不添加額外硬件的情況下，在同一個 I2C 總線上接入 8 個 PCF8591 器件。 PCF8591 轉(zhuǎn)換器是一個具有單片集成、能夠進(jìn)行獨立供電、功耗低、 8bit CMOS 數(shù)據(jù)獲取的器件。模數(shù)轉(zhuǎn)換器中一般都要用到數(shù)模轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器即 A/D 轉(zhuǎn)換器 ，簡稱 ADC，它的主要功能是 把連續(xù)的 模擬信號 轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散的 數(shù)字信號 [2]。 圖 22 數(shù)字電流表的基本工作原理 A/D 轉(zhuǎn)換器 數(shù)模轉(zhuǎn)換器，又稱 D/A 轉(zhuǎn)換器，簡稱 DAC，它 的主要功能是 把數(shù)字量轉(zhuǎn)變成模擬 量 。本次課題設(shè)計是基于一個內(nèi)阻為無窮大數(shù)字電壓表的基礎(chǔ)上，并聯(lián)上一個分流電阻來構(gòu)成的數(shù)字電流表，其工作原理如圖 22 所示，電路圖用 G 表示。 首先我們通過單片機和外部擴展電路做成一個理想的電壓 [1]，硬件電路設(shè)計由 7 個部分組成：主控模塊 AT89C51 單片機系統(tǒng)， A/D 轉(zhuǎn)換電路 ，顯示系統(tǒng)，驅(qū)動電路，復(fù)位電路，晶振電路以及測量電壓輸入電路。 第六章：對論文進(jìn)行總結(jié)和展望。 第四章：介紹 Protel99SE 軟件的使用和編程語言的學(xué)習(xí)。 第二章：詳細(xì)的介紹數(shù)字電流表的基本理論知識。 本文主要內(nèi)容安排 前期通過查閱大量的雜志、期刊、論文等相關(guān)重要的資料、文獻(xiàn)之后，對基于單片機的數(shù)字電流表的設(shè)計思路進(jìn)行大體的把握，具體的行文章節(jié)安排如下。第四代、第五代產(chǎn)品是近些年來由國內(nèi)外相繼研制推出的由大規(guī)模集成電路（ LSI）或者超大規(guī)模集成電路（ VLSI）組成的數(shù)字電流表、智能數(shù)字電流表。 20xx 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 數(shù)字電流表自問世以來，已經(jīng)經(jīng)過多年的發(fā)展和改進(jìn)，大體上可以概括為五代產(chǎn)品。 綜上可知，數(shù)字型電流表代替?zhèn)鹘y(tǒng)指針電流表不僅是時代發(fā)展的必然趨勢，也是現(xiàn)今市場的迫切需求。最終， 通過本課程設(shè)計，我們掌握電子設(shè)計的基本步驟和方法，培養(yǎng)自己分析問題、解決問題和處理問題的能力。 在進(jìn)行課題設(shè)計之前，我們要學(xué)會如何在互聯(lián)網(wǎng)和圖書館查找所需的資料，同時復(fù)習(xí)過去所學(xué)的課程知識并加深理解記憶，不僅為畢業(yè)設(shè)計打好良好基礎(chǔ)，同時也為以后的工作做充分的準(zhǔn)備?，F(xiàn)今，基于各種型號單片機、 A/D 轉(zhuǎn)換器等設(shè)計成的數(shù)字電流表，已經(jīng)在電子電工測量、工業(yè)自動化儀表、自動檢測系統(tǒng)等許多智能化測量領(lǐng)域起到了舉足輕重的地位，得到了越來越多使用 者的青睞，體現(xiàn)出數(shù)字電流表強大的生命力。 digital ammeter 20xx 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） III 目 錄 摘 要 .................................................................................................................................. I Abstract .............................................................................................................................. II 目 錄 ................................................................................................................................ III 1．引言 ................................................................................................................................1 研究背景及意義 ...............................................................................................1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ...............................................................................................2 本文主 要內(nèi)容安排 ...........................................................................................2 2．?dāng)?shù)字電流表的理論 ..................................................................................................2 數(shù)字電流表的工作原理 .................................................................................2 A/D 轉(zhuǎn)換器 .........................................................................................................3 AT89C51 單片機 ...............................................................................................5 液晶顯示器 .........................................................................................................8 3．?dāng)?shù)字電流表的設(shè)計 ..................................................................................................9 方案論證 .............................................................................................................9 任務(wù)指標(biāo) ...........................................................................................................10 整體電路圖 .......................................................................................................10 4．軟件設(shè)計 .