【正文】 （ 3） 測量的最小分標(biāo)率為 ,測量誤差為177。首先，在 Proteus 軟件環(huán)境中進行硬件電路圖的設(shè)計，然后在 Keil 軟件環(huán)境中進行系統(tǒng)的軟件編程，并進行程序源文件的編譯和調(diào)試，最后生成 .hex 文件。把 .hex文件加載到 AT80C51單片機芯片，然后在 Proteus軟件環(huán)境中運行硬件電路，數(shù)字多用表就可以正常顯示了?？傮w結(jié)構(gòu)如圖 1 所示，先用 A/D 轉(zhuǎn)換器對各路電壓值進行采樣，得到相應(yīng)的數(shù)字量，再按數(shù)字量與模擬量成正比關(guān)系運算得到對應(yīng)的模擬電壓值，然后通過單片機進行數(shù)據(jù)處理，最后通過顯示器顯示出被測電壓值，另外可以通過按鍵選擇通道。 多路數(shù)字式電壓表應(yīng)用系統(tǒng)主要利用 A/D 轉(zhuǎn)換器，先用 A/D轉(zhuǎn)換器對各路電壓值進行采樣，得到相應(yīng)的數(shù)字量，再按數(shù)字量與模擬量成正比關(guān)系運算得到對應(yīng)的模擬電壓值，然后把模擬值通過顯示器顯示出來。 AT89C51 單片機 時鐘電路 復(fù)位電路 按鍵電路 輸入電路 轉(zhuǎn)換電路 顯示電路 咸陽師范 學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 3 硬件設(shè)計 單片機控制模塊 單片機是集成在一個芯片上的計算機，又稱單片微控制。它盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計算機所需要的大部分部件：具有數(shù)據(jù)處理能力的 CPU、只讀存儲器 ROM、隨機存儲器 RAM、多種輸入輸出電路（ I/O 口）、定時器 /計時器等功能。 本次論文設(shè)計單片機采用高性能的 AT89C51 系列芯片， AT89C51 是 8位單片機中一個最基本，最典型的芯片型號。 內(nèi)部程序存儲器 。中斷控制電路；振蕩器和時鐘電路。 如圖 2 所示： 圖 2 AT89C51 單片機引腳 基于單片機的多路數(shù)字電壓表設(shè)計 P0 口： P0 口地址為 80H,位地址為 80H～ 87H。 P0 口的邏輯電路主要由 D 觸發(fā)器構(gòu)成的鎖存器， FET(場效應(yīng)管 )構(gòu)成的輸出驅(qū)動電路，用于引腳數(shù)據(jù)輸入緩沖的緩沖器，一個多路轉(zhuǎn)接開關(guān)（ MUX）構(gòu)成。鎖存器的功能是使數(shù)據(jù)在口中保留一段時間。輸入轉(zhuǎn)接由控制信號控制，設(shè)置多路轉(zhuǎn)接開關(guān)的原因是 P0口既可以作為通用 I/O口進行數(shù)據(jù)輸入 /輸出，又可以作為單片機系統(tǒng)的地址 /數(shù)據(jù)線使用。 P1 口： P1 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P1 口只能作為通用數(shù)據(jù) I/O 口使用所以在電路結(jié)構(gòu)上與 P0口有些不同。其上拉電阻并不是真正的電阻，而是一個能起到上拉電阻作用的有兩個場效應(yīng)管構(gòu)成的電路。 P2 口既可作為系統(tǒng)高位地址線使用，也可作為通用 I/O 口使用，所以 P2 口的電路邏 輯與 P0 口類似，也有一個多路轉(zhuǎn)接開關(guān)。當(dāng) P2口作為高位地址線使用時，多了開關(guān)倒向地址端；而當(dāng)通用 I/O 口使用時，多路開關(guān)倒向鎖存器的 Q 端。 P3口的地址為 B0H，位地址為 BOH～ B7H。 RST：當(dāng)輸入的復(fù)位信號延續(xù) 2 個機器周期以上高電平時即為 有效，用于完成單片機的復(fù)位操作。此外由于 ALE是以 1/6 晶振頻率的固定頻率輸出的正脈沖，因此，可作為外部時鐘或外部定時脈沖使用。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，這兩咸陽師范 學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 次有效的 PSEN 信號不出現(xiàn)。 XTAL1 和 XTAL2（外接晶體引線端）：當(dāng)使用芯片內(nèi)部時鐘時， XTAL1 和 XTAL2用于外接石英晶體諧振器和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時鐘時，用于接入外部時鐘脈沖信號。其輸入端為引腳 XTAL1，輸出端為引腳 XTAL2。本文中C1和 C2 各取 1nF，晶體的振蕩頻率取 12MHz，電路圖如下圖所示： A/D 轉(zhuǎn)換模塊 本設(shè)計采用的 A/D 轉(zhuǎn)換器為 8位的 ADC0808 轉(zhuǎn)換器。地址鎖存與譯碼電路完成對 A、 B、 C3 個地址位進行基于單片機的多路數(shù)字電壓表設(shè)計 所存和譯碼，其譯碼輸出 用于通道選擇。輸出鎖存器用于存放和輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量。 圖 2 ADC0808 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 咸陽師范 學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 圖 3 ADC0808 外部引腳圖 1） IN0～ IN78： 8位模擬量輸入引腳，通過 3根地址譯碼線 ADDA、 ADDB、 ADDC來選通 IN0～ IN7中的一路。 8位排列順序是 D7為最高位， D0為最低位。地址信號與選中通道對應(yīng)關(guān)系如圖 5 所示。在單極性輸入時， VR(+)=5V， VR()=0V；雙極性輸入時， VR(+)、 VR()分別接正、負極性的參考電壓。在使用時，該信號通常常和 START 信號連在一起，以便同時鎖存通道地址和啟動 A/D 轉(zhuǎn)換。加于該端的脈沖的上升沿使逐次逼近寄存器清零，下降沿開始 A/D 轉(zhuǎn)換。 （ 7） EOC： A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出引腳，高電平有效。該信號可作為被 CPU 查詢的 狀態(tài)信號，也可作為對 CPU 的中斷請求信號。 （ 8） OE：輸出允許控制端，高電平有效，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。 （ 9）： CLOCK：時鐘信號輸入端。當(dāng)通道選擇地址有效時， ALE 信號一出現(xiàn)，地址便被鎖存，這時轉(zhuǎn)換啟動信號緊隨 ALE 之后 (或與 ALE 同時 )出現(xiàn)。微處理器收到變?yōu)楦唠娖降?EOC 信號后，便馬上送出 OE 信號，打開三態(tài)門，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。這樣可以用一條寫指令把選擇模擬通道又啟動轉(zhuǎn)換。如果用 EOC信號去產(chǎn)生中斷請求，要特別注意 EOC的變低相對于啟動信號有 2μ s+8 個時鐘周期的延遲，要設(shè)法使它不要產(chǎn)生虛假的中斷請求。 顯示模塊 本設(shè)計采用 1602 字符型 LCD 液晶顯示屏來顯示電壓值，具有體積小、功耗低、界面美觀大方、使用方便等優(yōu)點，它具有 16個引腳，如圖 7 所示： 圖 7 LM016L 外部引腳圖 基于單片機的多路數(shù)字電壓表設(shè)計 VSS：為地電源。 VEE： 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個 10K的電位器調(diào)整對比度。 R/W：為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。 E ：端為使能端，當(dāng) E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 按鍵模塊 K1 是一個按鍵開關(guān)，如圖 8 所示，與單片機的 相接，用于進行通道選擇，當(dāng)按下一次，通道加 1，顯示下一通道。簡單的說就是匯編語言的本質(zhì)是機器碼，是直接和 單片機對話的唯一途徑。 C語言的邏輯性更強，優(yōu)點是只要掌握了語言本身編程就變得簡單，而且移植性好。實際開發(fā)中大多會使用 C語言，匯編語言在較為復(fù)雜的工程面前還是顯得很繁瑣，往往讓人望而卻步。因此，我們在學(xué)習(xí)單片機的過程中應(yīng)先通過匯編語言將單片機硬件資源掌握透徹，在對硬件了解清楚的基礎(chǔ)之上再學(xué)習(xí) C 語言，就能達到一個 比較好的效果。首先對定時 /計數(shù)器和 LCD 進行初始化，在 LCD上顯示信息，然后進行循環(huán)，在循環(huán)中以此位：調(diào)用 A/D 轉(zhuǎn)換子程序?qū)?4個通道轉(zhuǎn)換一次，判斷 K1 鍵是否按下，當(dāng)按下則當(dāng)前通道地址加 1，當(dāng)前通道值轉(zhuǎn)換成電壓值，顯示當(dāng)前通道值。 A/D 子轉(zhuǎn)換程序每隔一定時間調(diào)用一 次。本系統(tǒng)的調(diào)試主要以軟件為主，其中，系統(tǒng)電路圖的繪制和仿真我采用的是 Proteus 軟件，而程序方面，采用的是 c語言，用 Kiel 軟件將程序?qū)懭雴纹瑱C 。 咸陽師范 學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 圖 12 輸入電壓為 0V 時， LCD 顯示結(jié)果 時，顯示結(jié)果如圖 13 所示，測量誤差為 +。 圖 14 輸入電壓為 時， LCD 顯示結(jié)果 5V時，顯示結(jié)果如圖 15所示，測量誤差為 0V。這就決定了電壓表的最高分辨率只能到 ，從上表可看到，測試電壓一般以 的幅度變化。因 為該電壓表設(shè)計時直接用 5V 的。 本課題設(shè)計了一個數(shù)字多用表，這種數(shù)字多用表 以單片機 80C51 作為數(shù)據(jù)處理主控芯片，并以模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADC080液晶顯示模塊作為外圍電路，構(gòu)成了整個的硬件電路。 可以用來測量電壓、電流、電阻，而且還可以進行功能的擴展。比如，本系統(tǒng)能直接測量的電壓范圍為比較小，要想測量大電壓必須先進行分壓處理。 元件清單 序號 產(chǎn)品名稱 規(guī)格型號 數(shù)量 備 注 1 單片機 AT89C51 1 2 晶振 12MHz 1 基于單片機的多路數(shù)字電壓表設(shè)計 3 AD轉(zhuǎn)換器 ADC0808 1 4 電容 1nF 3 5 按鈕 2 6 RJ電阻 10 KΩ 1 7 排阻 510Ω X 7 1 8 RJ電阻 200Ω 1 9 LM016L 1 11 滑動電阻器 1kΩ 2 12 總線 1 注： 電源可用 5V開關(guān)電源，也可用 USB 電源，也可用手機充電器電源等。在本論文完成之際，首先要向我的 指導(dǎo)咸陽師范 學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 老師郝海燕 老師致以誠摯的謝意。在 郝 老師的悉心指導(dǎo)中，我不僅學(xué)到了扎實的專業(yè)知識，也在怎樣處人處事等方面收益很多；同時 她 對工作的積極熱情、認真負責(zé)、有條不紊、實事求是的態(tài)度，給我留下了深刻的印象，使我受益非淺。 同時，我要感謝 物理與電子工程學(xué)院 給我們授課的各位老師，正是由于他們的傳道、授業(yè)、解惑，讓我學(xué)到了專業(yè)知識，并從他們身上學(xué)到了如何求知治學(xué)、如何為人處事。 另外， 我要 衷心感謝我的同學(xué) 們 對我的幫助和指點。在畢業(yè)論文 的 寫作 過程 中，與他們的探討交流使我受益頗多 。 程序附錄 include include include define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit RS=P1^7。 sbit EN=P1^5。 sbit OE=P3^6。 sbit CLK=P1^4。 uchar data chnumber。.39。 uchar data ad_data[8]={0,0,0,0,0,0,0,0}。 void fbusy() { P0=0xff。 RW=1。 EN=0。0x80)) { EN=0。 } } void wc51r(uchar j) { fbusy()。 RS=0。 EN=1。 EN=0。 咸陽師范 學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 EN=0。 RW=0。 P0=j。 } void init() { wc51r(0x01)。 wc51r(0x0c)。 } test() { uchar m。m8。 ST=0。 _nop_()。 _nop_()。 ST=0。 _nop_()。 _nop_()。 OE=1。 OE=0。 for (j=0。j++) { for (y=0。y++) {。 }