【正文】 08 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 4 CAPELEC 電解電容 9 PULLUP 上拉電阻 5 CRYSTAL 晶振 10 SWPOT4 4 路模擬開(kāi)關(guān) 6 RES 電阻 11 74LS02 與非門 四川信息 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 17 頁(yè) 共 31 頁(yè) 系統(tǒng)仿真 采用 Keil編譯器進(jìn)行源程序編譯及仿真調(diào)試，調(diào)好程序后將目標(biāo)程序?qū)?Proteus進(jìn)行軟硬件調(diào)試，基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字電壓表測(cè)試值見(jiàn)表 52 所示。 整機(jī)調(diào)試 本系統(tǒng)的測(cè)試采用 Proteus 軟件，系統(tǒng)在 Proteus 軟件中仿真時(shí)使用的元件如表51 所示。 2． 各量程調(diào)節(jié) 這一步調(diào)試是建立在上述兩步調(diào)試的基礎(chǔ)上的。如果某一控制端為高電平則對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)將接通。另外還要輸入待測(cè)的模擬電壓，該電壓從 200mV 以下的電壓開(kāi)始輸起，依次增大，直到達(dá)到待測(cè)電壓的上限 50V 為止，記錄測(cè)量數(shù)據(jù)并分析系統(tǒng)性能。四川信息 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 16 頁(yè) 共 31 頁(yè) 第 5 章 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 在進(jìn)行電路的局部調(diào)試之后，我又進(jìn)行了系統(tǒng)整機(jī)調(diào)試。程序流程圖如圖43 所示。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)置好后，單片機(jī)掃描轉(zhuǎn)換結(jié)束管腳 的輸入電平狀態(tài)，當(dāng)輸入為高電平則轉(zhuǎn)換完成，將轉(zhuǎn)換的數(shù)值轉(zhuǎn)換并顯示輸出。 圖 41 系統(tǒng)軟件框圖 主程序設(shè)計(jì) 圖 42 主程序流程圖 系統(tǒng)主程序 液晶管顯示 A/D轉(zhuǎn)換 中斷服務(wù) . 四川信息 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 15 頁(yè) 共 31 頁(yè) 主程序主要負(fù)責(zé)各個(gè)模塊的初始化工作：設(shè)置定時(shí)器、寄存器的初值，啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換，讀取 轉(zhuǎn)換結(jié)果，處理量程轉(zhuǎn)換響應(yīng)，控制液晶實(shí)時(shí)顯示等，其流程圖如圖 42所示。 圖 312 LCD 顯示程序流程圖四川信息 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 14 頁(yè) 共 31 頁(yè) 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 根據(jù)需要，可將系統(tǒng)軟件按照功能劃分為 4 個(gè)模塊，分別是主程序模塊、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊、液晶顯示模塊、中斷服務(wù)程序模塊 (改變顯示的小數(shù)點(diǎn)位置 )，各模塊的功能關(guān)系如圖 41 所示。 表 34 DDRAM 地址 row 1 2 3 4 5 … 14 15 16 line1 80H 81H 82H 83H 84H … 8dH 8eH 8fH line2 0c0H 0c1H 0c2H 0c3H 0c4H … 0cdH 0ceH 0cfH 2） LCD 初始化 從通電開(kāi)始延時(shí)，先經(jīng)過(guò)判忙后再進(jìn)行功能設(shè)置，過(guò)一段時(shí)間后可以設(shè)制顯示狀態(tài)（如設(shè)制行、位或陣列）再經(jīng)過(guò)延時(shí)清屏后才可以設(shè)置輸入方式，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如圖 311 所示。光標(biāo)定位，寫(xiě)入一個(gè)顯示字符后，DDRAM 地址會(huì)自動(dòng)加 1 或減 1，加或減由輸入方式設(shè)置。 四川信息 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 12 頁(yè) 共 31 頁(yè) 圖 310 寫(xiě)命令字流程圖 1） 定義光標(biāo)位置 顯示數(shù)據(jù)的某位，就是把顯示數(shù)據(jù)寫(xiě)在相應(yīng)的 DDRAM 地址中， DDRAM 地址占 7 位 ?？刹捎貌樵兎绞剑合茸x入狀態(tài)字，再判斷忙標(biāo)志位，最后寫(xiě)命令字。 1） 清零操作是指輸入某命令字后即能將整個(gè)屏幕顯示的內(nèi)容全部清除； 2） 歸 home 位：將光標(biāo)送到初始位；其中的＊號(hào)為任意，高低電平均可； 3） 輸入方式：設(shè)光標(biāo)移動(dòng)方向并指定整體顯示，是否移動(dòng)。 圖 39 讀入狀態(tài)字流程圖 (2)命令字 表 32 所示為命令字，其主要介紹了指令名稱、控制信號(hào)及控制代碼。同時(shí)可以保持一段時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)讀狀態(tài)字的功能。 VSS VDD VO RS R/W E DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 A K LCD 模 塊 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 四川信息 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 10 頁(yè) 共 31 頁(yè) 表 31 LCD 與單片機(jī)之間有四種基本操作 (1)讀狀態(tài)字 執(zhí)行讀狀態(tài)字操作，如表 31 滿足 RS=0， R/W=1。 LCD1602 的引腳功能 LCD1602 模塊的引腳如圖 38 所示，其引腳功能如下： RS：數(shù)據(jù)和指令選擇控制 端， RS=0 命令狀態(tài)； RS=1 數(shù)據(jù) R/W：讀寫(xiě)控制線， R/W=0 寫(xiě)操作； R/W=1 讀操作 A：背光控制正電源 K：背光控制地 E：數(shù)據(jù)讀寫(xiě)操作控制位， E 線向 LCD 模塊發(fā)送一個(gè)脈沖， LCD 模塊與單片機(jī)間將進(jìn)行一次數(shù)據(jù)交換 DB0～ DB7：數(shù)據(jù)線，可以用 8 位連接，也可以只用高 4 位連接，節(jié)約單片機(jī)資源。與傳統(tǒng)的 LED 數(shù)碼管顯示器件相比，液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等優(yōu)點(diǎn)，而且不需要外加驅(qū)動(dòng)電路，現(xiàn)在液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的顯示器件了。本設(shè)計(jì)采用的是字符型顯示。其中字段顯示與 LED 顯示相似，只要送對(duì)應(yīng)的信號(hào)到相應(yīng)的管腳就能顯示。 四川信息 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 8 頁(yè) 共 31 頁(yè) 圖 36 ADC0808 內(nèi)部結(jié)構(gòu) A/D 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) 集成摸數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADC0808 實(shí)現(xiàn)的 A/D 轉(zhuǎn)換電路如圖 37 所示，被測(cè)信號(hào)由ADC0808 模擬輸入端輸入，完成 A/D 轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)，經(jīng)相應(yīng)處理后送出顯示。 2． ADC0808 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0808 由八路模擬開(kāi)關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、D/A 轉(zhuǎn)換器、寄存器、控制電路和三態(tài)輸出鎖存器等組成。 START：?jiǎn)?dòng)信號(hào)輸入端， START 為正脈沖，其上升沿清除 ADC0808 的內(nèi)部的各寄存器，其下降沿啟動(dòng) A/D 開(kāi)始轉(zhuǎn)換。 OE：允許輸出信號(hào)。 ALE：地址鎖存啟動(dòng)信號(hào)，在 ALE 的上升沿，將 A、 B、 C 上的通道地址鎖存到內(nèi)部的地址鎖存器。 ADC0808 簡(jiǎn)介 1． ADC0808 引腳功能 四川信息 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 7 頁(yè) 共 31 頁(yè) 2 1 M S B21A DD B24A DD A25A DD C23V RE F ( + )12V RE F ( )16I N31I N42I N53I N64I N75S T A RT62 58E O C7O UT P UT E NA B L E9CLO C K10V C C112 220G ND132 7142 6152 8 L S B172 4182 319I N228I N127I N026A L E22 圖 35 ADC0808 引腳圖 IN0～ IN7： 8 路模擬量輸入。 逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì) 逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器屬于直接型 A/D 轉(zhuǎn)換器，它能把輸入的模擬電壓直接轉(zhuǎn)換為輸出的數(shù)字代碼，而不需要經(jīng)過(guò)中間變量。 由上式可以看出 ， Vout 在一定范圍時(shí)電阻網(wǎng)絡(luò)衰減程度越大其可輸入電壓 Vin。 工作原理及換算關(guān)系 如上圖通過(guò)電阻網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)電壓 衰減測(cè)量的輸入阻抗約為 R R R6。本儀表設(shè)計(jì) 的是 050V 電壓，靈敏度高所以可以不加前置放大器，只需衰減器，如圖所示 9MΩ、 900KΩ、 90KΩ、和 10KΩ 電阻構(gòu)成 1/ 1/100、 1/1000 的衰減器。數(shù)字電壓表所采用的是逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ADC0808，它要求輸入電壓 0177。復(fù)位電路如圖32 所示。單片機(jī)的復(fù)位方式可由手動(dòng)復(fù)位方式完成。 圖 31 系統(tǒng)時(shí)鐘電路 圖 32 系統(tǒng)復(fù)位電路 復(fù)位電路 單片機(jī)的 RST 管腳為主機(jī)提供了一個(gè)外部復(fù)位信號(hào)輸入口。10)pF 石英晶體選擇 6MHz 或 12MHz 都可以。 圖 21 系統(tǒng)框圖四川信息 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 5 頁(yè) 共 31 頁(yè) 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)控制模塊設(shè)計(jì) 單片機(jī)控制模塊的作用是為控制各單元電路的運(yùn)行并完成數(shù)據(jù)的換算或處理，主要由單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路組成。 終上所述：由于兩個(gè)方案都可以實(shí)現(xiàn)同樣的 功能，但方案二設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、系統(tǒng)開(kāi)銷小、反應(yīng)速度較快，因此選擇此方案 。用軟件作為液晶的驅(qū)動(dòng)顯示，且具體譯碼由軟件控制。 顯示部分方案設(shè)計(jì) 方案一：用液晶 LCD1602 來(lái)顯示電壓讀數(shù)可進(jìn)行片選，實(shí)現(xiàn)液晶的動(dòng)態(tài)點(diǎn)亮。該方案可簡(jiǎn)化控制程序，減小系統(tǒng)開(kāi)銷，縮短反應(yīng)時(shí)間，不足之處在于操作麻煩。用單片機(jī)對(duì)控制端進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)不同量程的轉(zhuǎn)換。 方案二：選用模擬開(kāi)關(guān)芯片 4066 實(shí)現(xiàn)量程轉(zhuǎn)換。 單片機(jī)系統(tǒng)方案此方案采用輸入處理電路 +ADC0808+AT89C51+液晶顯示實(shí)現(xiàn)，被測(cè)信號(hào)由 ADC0808 模擬輸入端輸入，單片機(jī)采集轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，將轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送出顯示。四川信息 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 3 頁(yè) 共 31 頁(yè) 第 2 章 方案設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)數(shù)字電壓表的方案較多，目前廣泛采用的是基于 74 系列邏輯器件方案，本設(shè)計(jì)將介紹基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的方案。 在高精度數(shù)字電壓表中，常采用由積分式和比較式相結(jié)合起來(lái)的復(fù)合式 A/D 轉(zhuǎn)換器。 逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器分為比較式和斜坡電壓式，根據(jù)不同的工作原理，比較式又分為逐次比較式及零平衡式等。 積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器是先用積分器將輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間或頻率，再將其數(shù)字化。數(shù)字電壓表的核心部件就是 A/D 轉(zhuǎn)換器，由于各種不同的 A/D 轉(zhuǎn)換原理構(gòu)成了各