【正文】 ....................................... 7 1．常用顯示器件簡(jiǎn)介 ............................................................................................................. 7 2． 1602液晶的參數(shù)資料 ........................................................................................................ 8 五．模數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換芯片的選擇 .............................................................................................. 10 1．常用的 A/D 芯片簡(jiǎn)介 ....................................................................................................... 10 2．模數(shù)（ A/D）芯片 TLC2543的資料 ................................................................................ 11 六．總體設(shè)計(jì) ................................................................................................................................ 13 七．硬件電路系統(tǒng)模塊的設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 14 八．系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) .................................................................................................................... 18 1．匯編語(yǔ)言和 C 語(yǔ)言的特點(diǎn)及選擇 ................................................................................... 18 2．主程序設(shè)計(jì) ....................................................................................................................... 18 九．系統(tǒng)的調(diào)試 ............................................................................................................................ 29 1． 硬件調(diào)試 ..................................................................................................................... 29 2． 軟件調(diào)試 ..................................................................................................................... 30 十．總結(jié) ........................................................................................................................................ 30 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................................ 31 3 一．?dāng)?shù)字電壓表簡(jiǎn)介： 數(shù)字電壓表出現(xiàn)在 50年代初， 60年代末發(fā) 起來(lái)的電壓測(cè)量?jī)x表， 簡(jiǎn)稱 DVM，它采用的是數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量，也就是連續(xù)的電壓值轉(zhuǎn)變?yōu)椴贿B續(xù)的數(shù)字量，加以數(shù)字處理然后再通過(guò)顯示器件顯示。 2 目 錄 一．?dāng)?shù)字電壓表簡(jiǎn)介： ................................................................................................................... 3 二．?dāng)?shù)字電壓設(shè)計(jì)兩種方案簡(jiǎn)介： ............................................................................................... 4 1．由數(shù)字電路及芯片構(gòu)建。當(dāng)測(cè)得電壓的數(shù)值小于 1V時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的將電壓數(shù)值轉(zhuǎn)換為以 mV為電壓?jiǎn)挝坏碾妷褐怠?1 畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘要： 本文介紹的是數(shù)字電壓表的發(fā)展背景和利用單片機(jī)， A/D轉(zhuǎn)換芯片結(jié)合的方法設(shè)計(jì)一個(gè)直流數(shù)字電壓表。它的具體功能是：最高量程為 200V，分三個(gè)檔位量程，即 2V， 20V， 200V，可以通過(guò)調(diào)檔開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)檔位。并且通過(guò)按鍵的方法能夠測(cè)得后五秒的平均電壓值。 ................................................................................................. 4 2．由單片機(jī)系統(tǒng)及 A/D轉(zhuǎn)換芯片 構(gòu)建。這種電子測(cè)量的儀表之所以出現(xiàn)，一方面是由于電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用逐漸推廣到系統(tǒng)的自動(dòng)控制信實(shí)驗(yàn)研究的領(lǐng)域，提出了將各種被觀察量或被控制量轉(zhuǎn)換成數(shù)碼的要求，即為了實(shí)時(shí)控制及數(shù)據(jù)處理的需要；另一方面，也是電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，帶動(dòng)了脈沖數(shù)字電路技術(shù)的進(jìn)步，為數(shù)字化儀表的出現(xiàn)提供了條件。 如今，數(shù)字電壓表已絕大部分已取代了傳統(tǒng)的模擬指針式電壓表。而采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表由于測(cè)量精度高，速度快，讀數(shù)時(shí)也非常的方便，抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛的應(yīng)用于電子及電工的測(cè)量，工業(yè)自動(dòng)化儀表，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等智能化測(cè)量領(lǐng)域。 數(shù)字電壓表最初是 伺服步進(jìn)電子管比較式，其優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度比較高，但是采樣速度慢，重量達(dá)幾十公斤，體積大。隨后，在斜波式的基礎(chǔ)上雙引伸出階梯波式，它的唯一的進(jìn)步是成本降低了，可是準(zhǔn)確寬，速以及抗干擾能力都未能提高。 目前實(shí)現(xiàn)電壓數(shù)字化測(cè)量的方法仍然模 數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換的方法。而常用的分類方法有如下幾種： 4 1． 按用途來(lái)分：有直流數(shù)字電壓表，交、直流數(shù)字電壓表，交直流萬(wàn)用表等。 3． 按測(cè)量速度來(lái)分：有低準(zhǔn)確度，中準(zhǔn)確度，高準(zhǔn)確度等。 但在日常生活中，數(shù)字電壓表一般是按照原理不同進(jìn)行分類的，目前大致分為以下幾類：比較式，電壓 —— 時(shí)間變換式，積分式等。其中，電壓量的測(cè)量最為經(jīng)常。另外，由于數(shù)字式儀器具有讀數(shù)準(zhǔn)確方便、精度高、誤差小、靈敏度高和分辨率高、測(cè)量速度快等特點(diǎn)而倍受用戶青睞，數(shù)字式電壓表就是基于這種需求而發(fā)展起來(lái)的，是一種必不可少的電子測(cè)量?jī)x表。又由于在現(xiàn)實(shí)的工作生活中，電壓表的測(cè)量測(cè)程范圍是比較大的，所以必須要對(duì)輸入電壓作分壓處理，而各個(gè)數(shù)據(jù)處理芯片的處理電壓范圍不同，則各種方案的分段也不同。 1．由數(shù)字電路及芯片構(gòu)建。其中， A/D轉(zhuǎn)換器是它的核心器件，它將輸入的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。 5 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果通過(guò)計(jì)數(shù)譯碼電路變換成段碼，最后驅(qū)動(dòng)顯示器顯示出相應(yīng)的數(shù)值。但設(shè)計(jì)不靈活，都是采用純硬件電路。 2． 由單片機(jī)系統(tǒng)及 A/D 轉(zhuǎn)換芯片構(gòu) 建。由于單片機(jī)的發(fā)展已經(jīng)成熟，利用單片機(jī)系統(tǒng)的軟硬件結(jié)合，可以組裝出許多的應(yīng)用電路來(lái)。模數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換芯片將被測(cè)量電壓輸入端所采集到的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，然后通過(guò)對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行軟件編程，使單片機(jī)系統(tǒng)能按規(guī)定的時(shí)序來(lái)采集這些數(shù)字信號(hào)，通過(guò)一定的算法計(jì)算出被測(cè)量電壓的值。 此方案不僅能夠繼承上一種方案的各種優(yōu)點(diǎn)，還能改進(jìn)上一種設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)不靈活，難與在原基礎(chǔ)上進(jìn)行功能擴(kuò)展等不足。 在這一設(shè)計(jì)中，我們涉及到了一個(gè)關(guān)鍵系統(tǒng)模塊 —— 單片機(jī)系統(tǒng)模塊，而目前單片機(jī)的種類是很繁多的，主要有主流的 8位單片機(jī)和高性能的 32 位單片機(jī)，結(jié)合本設(shè) 計(jì)各方面因素， 8位單片機(jī)對(duì)于本設(shè)計(jì)已經(jīng)是綽綽有余了，但將用哪一種類 8的單片機(jī)呢。 6 單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件： CPU，內(nèi)存，總線系統(tǒng)等。 應(yīng)用最廣的 8位單片機(jī)還是 intel的 51 系列單片機(jī)。 AVR單片機(jī)是 atmel 公司推出較新的單片機(jī)，它的顯著特點(diǎn)是：高性能，低功能，高速度，指令單周期為主，但性格方面比 51單片機(jī)要高。雖然有轉(zhuǎn)強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)電壓，但 I/O 口使用不比 51單片機(jī)方便。 綜合以上各種單片機(jī)的基本性能及本設(shè)計(jì)的滿足需要，我 們將選擇 51系列單片機(jī)。在設(shè)計(jì)中，單片機(jī)起著連接硬件電路與程序運(yùn)行及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的任務(wù)，一方面，它將 A/D轉(zhuǎn)換器、顯示器和語(yǔ)音芯片等通過(guò) I/O口地址線和數(shù)據(jù)線連接起來(lái)；另一方面，它將用戶下載的程序通過(guò)控制總線控制數(shù)據(jù)的輸入輸出， 從而實(shí)現(xiàn)冊(cè)電壓的功能。 數(shù)碼管是最常用的一種顯示器件，它是由幾個(gè)發(fā)光二極管組成的 8字段顯示器件，其特點(diǎn)是價(jià)格非常的便宜，使用也非常的方便，顯示效果非常的清楚。但數(shù)碼管只能是顯示 0—— 9的數(shù)據(jù)。這也是數(shù)碼管的不足之處。具有高亮度，功耗低，視角大，壽命長(zhǎng)，耐濕，冷，熱等特點(diǎn)， LED點(diǎn)陣顯示器件可以顯示數(shù)字，英文字符，中文字符等。 1602液晶是工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示 16*2即 32個(gè)字符。使用時(shí)直接編寫軟件程序按一定的時(shí)序驅(qū)動(dòng)即可。 12864液晶也是一種工業(yè)字符 型液晶，它不僅能夠顯示 1602液晶所可以顯示的字符，數(shù)字等信息，而且還可以顯示 8*4 個(gè)中文漢字和一些簡(jiǎn)單的圖片，顯示信息也非常的清楚。不過(guò)它的價(jià)格比 1602液晶貴了很多。而點(diǎn)陣顯示器件驅(qū)動(dòng)顯示軟件程序編寫麻煩，占用的引腳相對(duì)也較多。所以在本設(shè)計(jì)中，我們考慮用液晶顯示器件，雖然 12864 8 液晶比 1602液晶的功能強(qiáng)，不過(guò)在價(jià)格方面卻貴了好多。因此，在本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)我們選擇 1602液晶顯示器件。以下是 1602液晶的各方面參數(shù)： 1．接口信號(hào)說(shuō)明： 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 1 VSS 電源地 2 VDD 電源正極 3 VL 液晶顯示偏壓信號(hào) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇端 5 R/W 讀 /寫選擇端 6 E 使能信號(hào) 814 D0D7 Data I/O 15 BLA 背光源正極 16 BLK 背光源負(fù)極 2．基本操作時(shí)序： 1. 讀狀態(tài)：輸入： RS=0， RW=1， E=1。輸出：無(wú) 3. 讀數(shù)據(jù)：輸入： RS=1， RW=1， E=1。 4. 寫數(shù)據(jù)：輸入： RS=1， RW=0， D0D7為數(shù)據(jù)， E為高脈沖。 顯示模式設(shè)置 指令碼 功能 0 0 1 1 1 0 0 0 設(shè)置 16*2顯示， 5*7點(diǎn)陣， 8位數(shù)據(jù)口 顯示開 /關(guān)及光標(biāo)設(shè)置 指令碼 功能 0 0 0 0 1 D C B D=1 開顯示； D=0關(guān)顯示 C=1 顯示光標(biāo)； C=0不顯示關(guān)標(biāo) B=1 光標(biāo)閃爍； B