【正文】 ................................................................................144 程序設(shè)計(jì) ...............................................................................................................................16 程序設(shè)計(jì)總方案 ............................................................................................................16 系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì) ............................................................................................................16 初始化程序 ............................................................................................................16 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 .....................................................................................................16 顯示子程序 ............................................................................................................17 仿真 .................................................................................................................................17 軟件調(diào)試 ..................................................................................................................17 顯示結(jié)果及誤差分析 ..............................................................................................18參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................................21附錄 ...........................................................................................................................................21單片機(jī)數(shù)字電壓表西南科技大學(xué)城市學(xué)院第 1 頁1 引言 數(shù)字電壓表的發(fā)展現(xiàn)狀在電量的測(cè)量中，電壓、電流和頻率是最基本的三個(gè)被測(cè)量，其中電壓量的測(cè)量最為經(jīng)常。數(shù)字電壓表簡(jiǎn)稱 DVM，它是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。 傳統(tǒng)的指針式刻度電壓表功能單一，進(jìn)度低，容易引起視差和視覺疲勞，因而不能滿足數(shù)字化時(shí)代的需要。數(shù)字電壓表是諸多數(shù)字化儀表的核心與基礎(chǔ) [2]。目前，由各種單片機(jī)和 A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表作全面深入的了解是很有必要的。數(shù)字電壓表從 1952 年問世以來，經(jīng)歷了不斷改進(jìn)的過程，從最早采用繼電器、電子管和形式發(fā)展到了現(xiàn)在的全固態(tài)化、集成化（IC 化） ，另一方面，精度也從 %%。 本課題研究的主要內(nèi)容本文是以數(shù)字直流電壓表的設(shè)計(jì)為研究?jī)?nèi)容，本系統(tǒng)主要包括三大模塊：轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊及顯示模塊。單片機(jī)數(shù)字電壓表西南科技大學(xué)城市學(xué)院第 2 頁2 設(shè)計(jì)總體方案 設(shè)計(jì)要求 ⑴以 MCS51 系列單片機(jī)為核心器件，組成一個(gè)簡(jiǎn)單的直流數(shù)字電壓表。⑶電壓顯示用 4 位一體的 LED 數(shù)碼管顯示，至少能夠顯示兩位小數(shù)。 設(shè)計(jì)思路⑴根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇 AT89C51 單片機(jī)為核心控制器件。⑶電壓顯示采用 4 位一體的 LED 數(shù)碼管。 設(shè)計(jì)方案硬件電路設(shè)計(jì)由 6 個(gè)部分組成。硬件電路設(shè)計(jì)框圖如圖 所示。雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器具有抗干擾能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)換精度高、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。一個(gè) n 位的逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器只需要比較 n 次，轉(zhuǎn)換時(shí)間只取決于位數(shù)和時(shí)鐘周期，逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度快，因而在實(shí)際中廣泛使用。它利用內(nèi)部的寄存器從高位到低位一次開始逐位試探比較。其原理框圖如圖 所示：順序脈沖發(fā)生器主次逼近寄存器A D C輸入數(shù)字量 輸入電壓電壓比較器圖 逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器原理圖 ADC0808主要特性ADC0808 是 CMOS 單片型逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，帶有使能控制端，與微機(jī)直接接口，片內(nèi)帶有鎖存功能的 8 路模擬多路開關(guān)，可以對(duì) 8 路 05V 輸入模擬電壓信號(hào)分時(shí)單片機(jī)數(shù)字電壓表西南科技大學(xué)城市學(xué)院第 4 頁進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由于 ADC0808 設(shè)計(jì)時(shí)考慮到若干種模/數(shù)變換技術(shù)的長(zhǎng)處，所以該芯片非常適應(yīng)于過程控制，微控制器輸入通道的接口電路，智能儀器和機(jī)床控制等領(lǐng)域 [5]。 ADC0808的外部引腳特征 ADC0808 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝，其引腳圖如圖 所示。地址輸入控制（4 條）：ALE:地址鎖存允許輸入線，高電平有效，當(dāng) ALE 為高電平時(shí)，為地址輸入線，用于選擇 IN0IN7 上那一條模擬電壓送給比較器進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。EOC: EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出線，該線上高電平表示 A/D 轉(zhuǎn)換已結(jié)束，數(shù)字量已鎖入三態(tài)輸出鎖存器。OE：OE 為輸出允許端，高電平能使 D1D8 引腳上輸出轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。Vcc、GND: Vcc 為主電源輸入端，GND 為接地端，一般 REF+與 Vcc 連接在一起，REF與 GND 連接在一起。 ADC0808的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作流程ADC0808 由 8 路模擬通道選擇開關(guān)，地址鎖存與譯碼器，比較器，8 位開關(guān)樹型A/D 轉(zhuǎn)換器，逐次逼近型寄存器，定時(shí)和控制電路和三態(tài)輸出鎖存器等組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示。（2）地址鎖存與譯碼器用于當(dāng) ALE 信號(hào)有效時(shí)，鎖存從 ADDA、ADDB、ADDC 3 根地址線上送來的 3 位地址，譯碼后產(chǎn)生通道選擇信號(hào)，從 8 路模擬通道中選擇當(dāng)前模擬通道。（4）三態(tài)輸出鎖存器保存當(dāng)前模擬通道轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量，當(dāng) OE 信號(hào)有效時(shí)，把轉(zhuǎn)換的結(jié)果送出。（2）送 START 一高脈沖，START 的上升沿使逐次寄存器復(fù)位，下降沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換，并使 EOC 信號(hào)為低電平。單片機(jī)數(shù)字電壓表西南科技大學(xué)城市學(xué)院第 7 頁（4）當(dāng) CPU 執(zhí)行一讀數(shù)據(jù)指令時(shí)，使 OE 為高電平，則從輸出端 D0D7 讀出數(shù)據(jù)。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容，由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，它為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 AT89C51各引腳功能AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4KB 的 Flash 閃速存儲(chǔ)器，128B 內(nèi)部 RAM，32 個(gè) I/O口線，兩個(gè) 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)震蕩器及時(shí)鐘電路，同時(shí)，AT89C51 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。AT89C51 采用 PDIP 封裝形式，引腳配置如圖 所示。這 8 個(gè)引腳有兩種不同的功能，分別適用于不同的情況，第一種情況是 89C51 不帶外存儲(chǔ)器，P0 口可以為通用 I/O 口使用， 用于傳送 CPU 的輸入/輸出數(shù)據(jù)，這時(shí)輸出數(shù)據(jù)可以得到鎖存，不需要外接專用鎖存器，輸入數(shù)據(jù)可以得到緩沖，增加了數(shù)據(jù)輸入的可靠性；第二種情況是 89C51帶片外存儲(chǔ)器， 在 CPU 訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)先傳送片外存儲(chǔ)器的低 8 位地址，然后傳送 CPU 對(duì)片外存儲(chǔ)器的讀/寫數(shù)據(jù)。P1 口：這 8 個(gè)引腳和 P0 口的 8 個(gè)引腳類似， 為最高位， 為最低位，當(dāng)P1 口作為通用 I/O 口使用時(shí)， 的功能和 P0 口的第一功能相同，也用于傳送用戶的輸入和輸出數(shù)據(jù)。單片機(jī)數(shù)字電壓表西南科技大學(xué)城市學(xué)院第 9 頁P(yáng)3 口：這組引腳的第一功能和其余三個(gè)端口的第一功能相同，第二功能為控制功能，每個(gè)引腳并不完全相同，如下表 2 所示：P3 口各位 第二功能 RXT（串行口輸入） TXD（串行口輸出） /IN