【正文】 所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。 課程設(shè)計說明書 5 由于該設(shè)計精度要達到 左右，所以我們加入了 LM358 的放大器，來放大較小的被測電壓，輸入到 AD 轉(zhuǎn)換器中，再經(jīng)過單片機處理從液晶上顯示出來。最高輸入電壓可到5V ，使輸入電壓處于 AD 量程范圍。所以在本設(shè)計中采用 C 語言編寫軟件程序。 由于現(xiàn)在單片機的發(fā)展已經(jīng)達到了很高的水平，內(nèi)部的各種資源相當?shù)呢S富， CPU 的處理速度非常的快。但它依賴于計算機硬件，程序可讀性和可移植性比較差。匯編語言的特點是占用內(nèi)存單元少，執(zhí)行效率高。 軟件選擇 本設(shè)計是硬件電路和軟件編程相結(jié)合的設(shè)計方案，選擇合適的編程語言是一個重要的環(huán)節(jié)。 該電壓表可達到如下程度： (1) 電 壓表量程范圍 0V～ 5V； (2) 能用液晶顯示電壓值； (3) 測量精度可達到 。 電壓是檢測中最基本的測量值，主要過程是模擬信號經(jīng)過輸入電路調(diào)理，在經(jīng)過放大電路，變換成合適范圍的信號幅度，接著該信號，經(jīng)過 A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，數(shù)字信號既可以直接經(jīng)過單片機的處理、保存，再由液晶顯示器顯示 出來。框圖如下： 本設(shè)計主要分為兩部分：硬件電路及軟件程序。 （ 3）測量范圍 0～ 5V。 （ 1）測量精度 。 2．基本教學要求：每人一臺計算機，計算機安裝 Keil、 Protel 等軟件。數(shù)字電壓表可以測量 0~5V的輸入電壓值，并在 1602LCD 液晶模塊上顯示。 傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一、精度低，已經(jīng)滿足不了現(xiàn)在時代的需求，而采用單片機的數(shù)字電壓表，精度高、抗干擾能力強，可擴張性強、集成方便，還可與 PC 實行實時通信，目前，由各種單片機和 A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表，已被廣泛用于電子及電工測量、工業(yè)自動化儀表、自動測試系統(tǒng)等智能化測量領(lǐng)域。了解，測出各種電壓的值，有助于讓我們更加安全、方便的使用電壓。 本系統(tǒng)主要包括三大模塊：主程序模塊、顯示模塊、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊，繪制點哭原理圖與工作流程圖，并進行調(diào)試，最終設(shè)計完成了該系統(tǒng)的硬件電路，在軟件編程上，采用了 c 語言進行編程，開發(fā)了顯示模塊程序， A/D 轉(zhuǎn)換程序。該電路設(shè)計簡單，方便。本文首先簡要介紹了單片機系統(tǒng)的優(yōu)勢，然后詳細介紹了直流數(shù)字電壓表的設(shè)計流程，以及硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計。對測量的精度和功能的要求也越來越高，而電壓的測量甚為突出，因為電壓的測量最為普遍。 課 程 設(shè) 計 說 明 書 題 目： 基于單片機的直流電壓檢測系統(tǒng)設(shè)計 課 程： 單片機 原理及應用 B 課程設(shè)計 院 （部）： 信息與電氣工程學院 專 業(yè)： 班 級： 學生姓名： 學 號： 指導教師： 完成日期： 2021 年 6 月 課程設(shè)計說明書 I 摘 要 ................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 1 設(shè)計目的 ...................................................................................................... 1 2 設(shè)計要求 ...................................................................................................... 2 3 設(shè)計內(nèi)容 ...................................................................................................... 3 單片機電壓測量系統(tǒng)的總體設(shè)計 .................................................. 3 硬件選擇 .................................................................................. 4 軟件選擇 .................................................................................. 4 硬件電路的設(shè)計 ................................................................................ 4 輸入電路模塊設(shè)計 ................................................................. 4 LM7805穩(wěn)壓電源電路介紹 .................................................... 5 顯示模塊電路設(shè)計 ................................................................. 6 A/D轉(zhuǎn)換設(shè)計 ........................................................................... 7 單片機模塊的簡介 .................................................................... 9 系統(tǒng)軟件的設(shè)計 ................................................................................ 12 主程序的設(shè)計 ........................................................................... 13 各子程序的設(shè)計 .................................................................... 14 總結(jié)與致謝 .................................................................................................... 17 參考文獻 ........................................................................................................ 18 附錄一 系統(tǒng)整體電路圖 ........................................................................... 19 附錄二 A/D 轉(zhuǎn)換電路的程序 ................................................................... 20 附錄三 1602LCD 顯示模塊的程序 ......................................................... 22 課程設(shè)計說明書 II 摘 要 隨著電子科學技術(shù)的發(fā)展，電子測量成為廣大電子工作者必須掌握的手段。本設(shè)計在查閱了大量前人設(shè)計的數(shù)字電壓表的基礎(chǔ)上，利用單片機技術(shù)結(jié)合 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ADC0832 構(gòu)建了一個直流數(shù)字電壓表。 本文介紹了基于 89S51 單片機的電壓測量系統(tǒng)設(shè)計，介紹 1602LCD 液晶的功能和ADC0832 的轉(zhuǎn) 換原理。該設(shè)計可以測量 0~5V的電壓值，并在1602LCD 液晶上顯示出來。 關(guān)鍵詞 ： 89S51 單片機； 1602LCD 液晶； ADC0832 課程設(shè)計說明書 1 1 設(shè)計目的 電壓是屬于電子測量中的一個重要組成部分。因為研究電壓的測量值具 有重要價值。 基于單片機的電壓檢測系統(tǒng)設(shè)計，控制系統(tǒng)采用 89S51 單片機， A/D 轉(zhuǎn)換器采用 ADC0832 為主要硬件，實現(xiàn)數(shù)字電壓表的硬件電路與軟件設(shè)計。 課程設(shè)計說明書 2 2 設(shè)計要求 1．根據(jù)已知參數(shù)對輸入信號特征進行分析、需求分析，選擇確定 單片機 型號、 各種外圍 芯片 型號，完成 系統(tǒng)硬件設(shè)計 。 3. （利用單片機設(shè)計并制作簡易的直流數(shù)字電壓表，能夠測出 0～ 5V 的直流電壓，電路組成框圖如圖所示。 （ 2）利用數(shù)碼管或者液晶顯示器顯示電壓值。 課程設(shè)計說明書 3 3 設(shè)計內(nèi)容 單片機電壓測量系統(tǒng)的總體設(shè)計 本設(shè)計從各個角度分析了由單片機組成的數(shù)字電壓表的設(shè)計過程及各部分電路的組成及其原理。而硬件電路又大體可分為單片機小系統(tǒng)電路、 A/D 轉(zhuǎn)換電路、液晶顯示電路，各部分電路的設(shè)計及原理將會在硬件電路設(shè)計部分詳細介紹；程序的設(shè)計使用 C 語言編程。 總體設(shè)計的內(nèi)容：被測電壓經(jīng)過運算放大電路，可以被 AD 接收的電壓范圍，然后該信號經(jīng)過 ADC0832 芯片 A/D 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，再經(jīng)過 89S51 單片機的處理、保存，由 1602LCD 液晶模塊顯示出來。 課程設(shè)計說明書 4 硬件選擇 選擇 89S51 作為 單片機 芯片，選用 1602LCD 液晶屏來實現(xiàn)電壓顯示，由于ADC0832 的基準電壓由它內(nèi)部本身提供，所以為了方便，我就利用 ADC0832 作為數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，利用 P0 至 P4 的各個串口來進行不同設(shè)備間的連接，計算機進行匯編， H51/L 仿真器，單片機多功能實驗箱。在單片機的應用系統(tǒng)程序設(shè)計時，常用的是匯編語言和 C 語言。執(zhí)行速度快。而 C 語言雖然執(zhí)行效率沒有匯編語言高，但語言簡潔，使用方便，靈活，運算豐富，表達化類型多樣化，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型 豐富，具有結(jié)構(gòu)化的控制語句，程序設(shè)計自由度大，有很好的可重用性，可移植性等特點。用 C語言來控制單片機無疑是一個理想的選擇。 硬件電路的設(shè)計 輸入電路模塊設(shè)計 電壓測量原理如圖所示，電壓輸入到 LM358 的正相端。 LM358 構(gòu)成一個電壓跟隨器，起到隔離前后通道的作用，其較低的輸出電阻還可以提高帶負載能力 ,輸出端 接入 ADC。 如圖所示，是由 LM358 放大器組成的， LM358 內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)?雙運算放大器 ，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推 薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。 電容 C5是阻容濾波，為了使得信號更穩(wěn)定。該系列集成穩(wěn)壓 IC型號中的 lm78或 lm79后面的數(shù)字代表此三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓。 課程設(shè)計說明書 6 這 是一個輸出正 5V 直流電 壓 的穩(wěn)壓電源電路。 顯示模塊電路設(shè)計 顯示模塊的選擇關(guān)系到整個系統(tǒng)設(shè)計的功能多少， 我們只需要顯示最后電壓的數(shù)字值和電壓的單位，根據(jù)各種顯示器件的特點：數(shù)碼管只能顯示數(shù)字，不能顯示單位字符，不符合本設(shè)計的要求。也不是理想的顯示器件。而 1602 液晶也足夠滿足本設(shè)計的需要。 1602LCD 分為帶背光和不帶背光兩種，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應用中并無差別， 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器有存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的阿拉伯數(shù)字“ 8”的代碼是 00111000B（ 38H），顯示時模塊把地址 38H 中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到數(shù)字“ 8”。 課程設(shè)計說明書 7 GND 為電源地 ， VCC 接 5V電源正極 ， V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時 則 會產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時 則 可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度）。 RS 為寄存器選擇，高電平 1 時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0時選擇指令寄存器。 D0～ D7與單片機的 P0端口相接 。所以， A/D 芯片的選擇是設(shè)計過程中一個很重要的環(huán)節(jié)。通常的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個輸入模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為一個輸出的數(shù)字信號。轉(zhuǎn)換器能夠準確輸出的數(shù)字信號的位數(shù)越多，表示轉(zhuǎn)換器能夠分辨輸入信號的能力越強，轉(zhuǎn)換器的性能也就越好。在實際電路中，有些過程是合并進行的，如采樣和保持，量化和編碼在轉(zhuǎn)換過程中是同時課程設(shè)計說明書 8 實現(xiàn)的。 ADC0832 采用串行通信方式，通過 DI 數(shù)據(jù)輸入端進行通道選擇、數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)傳送。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復用，使得芯片的模擬電壓輸入在 0~5V 之間。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。 ADC0832 與單片機的接口電路 CH0、 CH1，是 ADC0832 的兩個通道，在 ADC0832 的工作時，被測的電壓進行通道選擇進入 CH0 或者 CH1 通道， ADC0832 采用串