【正文】 ftheinputoftheconversionintoadigital signalthroughthe ADC0832,lertothedigitalcontrol digitalsignal,controlthelight,sothedisplayednumber. Inaddition,thearticlealsodiscussesthe designprocessofsoftwareusedinthehardwareenvironment,debuggingtheproblemsandsoon. Keywords: SCM。digitalvoltmeter。 數(shù)字式儀表是能把連續(xù)的被測(cè)量自動(dòng)地變成斷續(xù)的、用數(shù)字編碼方式的 、并 以十進(jìn)制數(shù)字自動(dòng)顯示測(cè)量結(jié)果的一種測(cè)量?jī)x表。成為 儀器、儀表領(lǐng)域中獨(dú)立而完整的一個(gè)分支。因此，數(shù)字電壓表被廣泛地應(yīng)用于科研和生 產(chǎn)測(cè)試中。回顧一下電壓表的發(fā)展過程，大致可分為以下三個(gè)階段 : 數(shù)字化階段。 高準(zhǔn)確度階段。 60 智能化階段。 1972 年，美國(guó) Intel 公司首創(chuàng)微處理器，不久即研制出微處理器式數(shù)字電壓表，實(shí)現(xiàn)了電壓表數(shù) 據(jù)處理自動(dòng)化和可編程序。這些儀表除了完成原有電壓表 的各種功能外，還能夠自校、自檢，保證了自動(dòng)測(cè)量的高準(zhǔn)確度，實(shí)現(xiàn)了儀器、 儀表的所謂 “智能化”。智能化的電壓表為實(shí)現(xiàn)各種物理量的動(dòng)態(tài)測(cè)量提供了可能 。在測(cè)量時(shí)可以按程序完成自動(dòng)校準(zhǔn)、自動(dòng)調(diào)零、自選量程，然后進(jìn)行自動(dòng)測(cè) 量。在測(cè)量系統(tǒng) 發(fā)生故障時(shí)或者利用測(cè) 量的間隙，它又有自動(dòng)診斷、自動(dòng)排除故障的能力。人在做測(cè)量工作時(shí)還可能因?yàn)榫? 因素引入各種人為的誤差甚至造成重大失誤，而這種自動(dòng)測(cè)量卻可以二十四小時(shí) 不停地工作，且出錯(cuò)概率小。數(shù)字電壓表智能化以后，由于它有記憶 、 判斷、運(yùn)算和貯存數(shù)據(jù)的功能，因此它可以在測(cè)量的間隙中，自動(dòng)對(duì)工作條件 如 溫度、濕度．氣壓、頻率等 的變化按給定的關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算，求出修正值。在下一個(gè)測(cè)量周期內(nèi)，智能電壓表能從測(cè)得的結(jié) 果中自動(dòng)地扣除這個(gè)系統(tǒng)誤差。再加上雙積分電路可以集 成化，于是使得智能化的數(shù)字電壓表體積縮小 、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、成本降低，而質(zhì)量仍 很高，這對(duì)提高數(shù)字電壓表的準(zhǔn)確度和推動(dòng)數(shù)字儀表的普及是極有利的。例如我們可以從測(cè)量 的電容量 c 或電感量 L 通過關(guān)系式求出 Q 值、頻率、周期、波形等等。 有自檢、自我修復(fù)能力――智能電壓表可以按程序?qū)x表進(jìn)行自檢，如果發(fā) 現(xiàn)了故障還可以立即轉(zhuǎn)入自我修復(fù)程序，自動(dòng)找出故障并修復(fù) 。 由于智能儀表的這些優(yōu)點(diǎn)，從上世紀(jì)七十年代末開始，各國(guó)的數(shù)字儀表已轉(zhuǎn) 向智能化儀表生產(chǎn)。 2 第 1 章引言 數(shù)字電壓表的功能 數(shù)字電壓表 （ DigitalVoItMete ， DVM），以其功能齊全、精度高、靈敏度高、 A D 顯示直觀等突出優(yōu)點(diǎn)深受用戶歡迎。 DVM 應(yīng)用單片機(jī)控制， 智能儀表與計(jì)算機(jī)接口，組成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。 數(shù)字電壓表 （ DigitalVoltmete ）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 （直流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。目前，由各種單片 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(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，示出強(qiáng)大的 生命力。這里重點(diǎn)介紹單片 A/D 轉(zhuǎn)換器以及由它們構(gòu) 成的基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表的工作原理。 。 ADC0832 實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換。 數(shù)據(jù)采集 A/D 轉(zhuǎn)換器 模 擬 量 轉(zhuǎn) 換 成 數(shù) 字 量 A/D 轉(zhuǎn)換 和 數(shù) 字 量 轉(zhuǎn) 換 成 模 擬 量 D/A 是計(jì)算機(jī)與外部 環(huán)境進(jìn)行聯(lián)系的主要形式。 計(jì)算機(jī)控制過程如圖 21： 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)→ A/D 轉(zhuǎn)換 → 計(jì)算機(jī) → D/A 轉(zhuǎn)換 →現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備 圖 21 計(jì)算機(jī)控制過程示意圖 A/D 轉(zhuǎn)換的種類很多，主要的有逐次比較式、雙積分式、并行式。本次使用的 ADC0832 就是逐次比較式 A/D 轉(zhuǎn)換器。其轉(zhuǎn)換的基本原理如下：在啟動(dòng)信號(hào)控制下，首先置數(shù)選擇邏輯電路給 逐次比較式寄存器最高位置 “ 1”，經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換成模擬量與輸入的模擬量 V1 進(jìn)行 比較，電壓比較器給出比較結(jié)果。經(jīng)過若干次修改后的數(shù)字量，就是 A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果。分辨率 8位， 轉(zhuǎn)換時(shí)間 100μ s，輸入電壓范圍為 0－ 5V，增加某些外部電路后，輸入模擬電壓 5V 可為 。 ADC0832 芯片外引腳圖如 圖 23 下所示： 圖 23 ADC0832 引腳圖 5 電子科技大學(xué)成都學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)論文 其特點(diǎn)如下： ?? 8 位分辨率； ?? 雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換； ?? 輸入輸出電平與 TTL/CMOS 相兼容； ?? 5V 電源供電時(shí)輸入電壓在 0~5V 之間； ?? 工作頻率為 250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32μ S； ?? 一般功耗僅為 15mW； ??工作電壓： 5V ??輸出為三態(tài)結(jié)構(gòu) ADC0832 的工作方式 1 轉(zhuǎn)換時(shí)序 ADC0832 控制信號(hào)的時(shí)序圖如圖 24 所示，由圖可見各控制信號(hào)時(shí)序關(guān)系為： 當(dāng) CS 與 WR 同時(shí)為低電平 A/D 轉(zhuǎn)換器被啟動(dòng)，且在 WR 上升延后 100 模數(shù)完成 轉(zhuǎn)換 ，轉(zhuǎn)換結(jié)果存入數(shù)據(jù)鎖存器，同時(shí)， INTR 自動(dòng)變?yōu)榈碗娖?，表示本次轉(zhuǎn)換已 結(jié)束。 2 零點(diǎn)和滿刻度調(diào)節(jié) ADC0832 的零點(diǎn)無須調(diào)整。當(dāng)輸入電壓最大值與輸出電壓最小值相當(dāng) FEH FFH 時(shí)，調(diào)整端電壓值的輸出碼為 或 。如輸 入電壓動(dòng)態(tài)范圍較小，則可調(diào)節(jié)參考電壓 ，以保證小信號(hào)輸入時(shí) ADC0832 芯片 8 位的轉(zhuǎn)換精度。 A/D、 D/A 及取樣保持芯片上都提供了獨(dú)立的模擬地 （ AGND）和數(shù)字地 （ DGND）的引腳。 6 第 2 章電路系統(tǒng)設(shè)計(jì) 圖 24 ADC0832 控制信號(hào)時(shí)序圖 數(shù)據(jù)處理 數(shù)字電壓表的核心為 STC89C52 單片機(jī)和 ADC0832A/D 轉(zhuǎn)換集成芯片。 端 接 地 ， 由 單 片 機(jī) 選 擇 控 制 模 擬 信 號(hào) 輸 入 ， 給 選擇信號(hào)一個(gè)負(fù) 脈沖，開始 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后， INTR 端輸出低電平，單片機(jī)開 始讀取 A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)?？赏ㄟ^調(diào)節(jié) 輸入端的電位器，實(shí)現(xiàn)更大范圍的電壓測(cè)量，但精度會(huì)相應(yīng)降低，誤差也會(huì)相應(yīng) 增加。 STC89C52 具有如下特點(diǎn)： 40 個(gè)引腳， 4kBytesFlash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128bytes RAM 32 / I/O 5 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 （ ）， 個(gè)外部雙向輸入輸出 （ ）口， 個(gè)中斷優(yōu) 先級(jí) 2 層中斷嵌套中斷， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè) 全雙工串行通信口，看 門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 GND：接地。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口， FIASH P0 P0 當(dāng) 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， 輸出原碼，此時(shí) 外部必須被拉高。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被 外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸 4 TTL P2 1 出 個(gè) 門電流，當(dāng) 口被寫“”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電 阻拉高，且作為 輸入。這是由于內(nèi)部 上拉的緣故。在給出地址“”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八 9 電子科技大學(xué)成都學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)論文 位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P3 P3 8 I/O 4 TTL 口： 口管腳是 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 口，可接收輸出 個(gè) 門電流。作為輸 入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 I/O 口作為輸入口時(shí)有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳。只有讀端口時(shí)才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到 內(nèi)部總線。這是由硬件自動(dòng)完成的，不需 要我們操心，然后再實(shí)行讀引腳操作，否則就可能讀入出錯(cuò)，為什么看上面的圖， 1 0Q 0Q^ 1 如果不對(duì)端口置 端口鎖存器原來的狀態(tài)有可能為 端為 為 加到場(chǎng)效應(yīng)管 柵極的信號(hào)為 1，該場(chǎng)效應(yīng)管就導(dǎo)通對(duì)地呈現(xiàn)低阻抗，此時(shí)即使引腳上輸入的信號(hào) 為 1，也會(huì)因端口的低阻抗而使信號(hào)變低使得外加的 1 信號(hào)讀入后不一定是1。 89C51 的 P0/P1/P2/P3 口作為輸入時(shí)都是準(zhǔn)雙向口。 10 第 2 章電路系統(tǒng)設(shè)計(jì) RST：復(fù)位輸入。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的 地位字節(jié)。在平時(shí)， ALE 端以不 變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將 跳過一個(gè) ALE 脈沖。此時(shí)，ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。 如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī) 器周期兩次 /PSEN 有效。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ) 器（ 0000HFFFFH）， 不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于 施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。該反向放大器可以配置 為片內(nèi)振蕩器。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件 ,X