【正文】 ........ 20 LCD12864 模塊顯示程序設(shè)計(jì) ................................................................................. 21 LCD12864 的指令系統(tǒng) ................................................................................... 21 指令描述 ........................................................................................................... 22 LCD12864 顯示程序設(shè)計(jì) .............................................................................. 24 按鍵電路程序設(shè)計(jì) .................................................................................................... 25 5 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 .................................................................................................................... 26 6 結(jié)束語(yǔ) ..................................................................................................................................... 27 7 致謝 .......................................................................................................................................... 28 8 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................. 29 附錄一 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)總圖 .................................................................................................... 30 附錄二 單片機(jī)系統(tǒng)原理圖 .................................................................................................. 31 附錄三 模擬信號(hào)調(diào)理電路總圖 ............................................................................................ 31 附錄四 主函數(shù)程序 .................................................................................................................. 32 附錄五 頭文件程序 .................................................................................................................. 39 附錄六 LCD1602 模塊程序 .................................................................................................... 41 附錄七 LCD12864 模塊驅(qū)動(dòng)程序 ......................................................................................... 46 附錄八 按鍵函數(shù)程序 ............................................................................................................. 55 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘要 數(shù)字電壓表簡(jiǎn)稱(chēng) 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。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，顯示出強(qiáng)大的生命力。 正是基于這種思想，我們?cè)O(shè)計(jì)的可視化數(shù)字電壓表是基于 AVR 單片機(jī)的一種電壓信號(hào)采樣測(cè)量系統(tǒng)，該設(shè)計(jì)采用 AVR 單片機(jī)內(nèi)部自帶的 AD 轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入的低頻電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，采樣的數(shù)據(jù)存放單片機(jī)中，利用相應(yīng)的算法求出輸入電壓信號(hào)的最大值，最小值， 平均值及有效值。 20V(直流、交流均可測(cè) )，使用 1602LCD 液晶模塊顯示各種要測(cè)的參數(shù)，可以顯示一任意周期性的電壓信號(hào)中的最大值，最小值，平均值及有效值， 并用點(diǎn)陣型液晶 12864 顯示輸入的電壓信號(hào)的波形變化曲線。t meet the needs of the digital age, uses the monolithic digital voltmeter, high precision, strong antiinterference, extensibility, integration is convenient, still can and PC for realtime munication, etc. At present, by all sorts of single piece of A/D converter in the position of the digital voltmeter, has been widely used in the electronics and electrical measurement, industrial automation instrument, automatic test system, intelligent measurement field, show strong vitality. At the same time, the expansion of DVM into general and special digital instruments, the power and the power measurement technology to a new level. It is based on the thought of our design of the digital voltmeter is based on single chip microputer AVR a voltage signal sampling system, this design uses the AVR single chip microputer to own AD internal the input voltage converter low frequency signal sampling, sampling data stored in the single chip, using the corresponding algorithm for the input voltage signal of the maximum and minimum values, the average and effective value. Measurement range 0 ~ 177。因此，設(shè)計(jì)了一種實(shí)用的液晶顯示數(shù)字電壓表，其不僅能夠?qū)χ绷麟妷哼M(jìn)行測(cè)量， 還可以方便地進(jìn)行量程的自動(dòng)轉(zhuǎn)換、與計(jì)算機(jī)通信等功能，并在液晶顯示器上顯示?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)顯示，該液晶顯示數(shù)字電壓表具有轉(zhuǎn)換速度快、可靠性高、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的使用價(jià)值 。數(shù)字電壓表 (Digital Voltmeter)簡(jiǎn)稱(chēng) 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。液晶顯示數(shù)字電壓表是將連續(xù)的模擬量，如直流電壓，轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的離散的數(shù)字形式，并在液晶顯示器上顯示出來(lái)，這有別于傳統(tǒng)的以指針加刻度盤(pán)進(jìn)行讀數(shù)的方法，避免了讀數(shù)的視差和視覺(jué)疲勞。 DVM 廣泛應(yīng)用于測(cè)量領(lǐng)域，每次測(cè)量的準(zhǔn)確度和可信度取決于它的主要性能和技術(shù)指標(biāo)。 國(guó)內(nèi)外數(shù)字電壓表的發(fā)展及現(xiàn)狀 數(shù)字電壓表出現(xiàn)在上世紀(jì) 50年代初， 60年代末發(fā)張起來(lái)的電壓測(cè)量?jī)x表，簡(jiǎn)稱(chēng) 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)字處理然后通過(guò)顯示器件顯示。所以，數(shù)字化測(cè)量?jī)x表的產(chǎn)生與發(fā)展與電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展是密切相關(guān)的；同時(shí)，為革新電子測(cè)量中的煩瑣與陳舊方式也促進(jìn)了它的飛速發(fā)展。 如今，數(shù)字電壓表已經(jīng)絕大部分取代了傳統(tǒng)的模擬指針式電壓表，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的模擬指針式電壓表功能單一，精度低，讀數(shù)的時(shí)候非常不方 便還經(jīng)常出錯(cuò)，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)已被廣泛應(yīng)用與電子和電工測(cè)量，工業(yè)自動(dòng)化儀表，自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)等領(lǐng)域。繼之出現(xiàn)了諧波式電壓表，它的速度方面稍有提高但準(zhǔn)確度低，穩(wěn)定性差，再后來(lái)出現(xiàn)了比較式儀表改進(jìn)逐次漸進(jìn)式結(jié)構(gòu)，它不僅保持了比較式準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)，而且速度也有了很大的提高，但它有一缺點(diǎn)就是抗干擾能力差，很容易受到外界因素的影響，隨后，在諧波式的 基礎(chǔ)上雙引申出階梯波式，它的唯一進(jìn)步就是成本降低了，可是準(zhǔn)確度，速度及抗干擾能力都未提高。 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)量最經(jīng)常。另外，數(shù)字測(cè)量?jī)x器具有讀數(shù)準(zhǔn)確方便，精度度高，誤差小，靈敏度高，分辨率高，測(cè)量速度快等特點(diǎn)倍受用戶親睞，數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)就基于這種需求發(fā)展起來(lái)。 本文分為以下幾個(gè)章節(jié)來(lái)詳細(xì)介紹： （ 1） 第 1 章：緒論，論述了 本設(shè)計(jì)的目的意義、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、本文研究?jī)?nèi)容及論文結(jié)構(gòu)的安排等； 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 （ 2） 第 2 章：數(shù)字電壓表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，分塊介紹數(shù)字電壓表的方案設(shè)計(jì)； （ 3） 第 3 章：數(shù)字電壓表系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，分別介紹數(shù)字電壓表各個(gè)模塊的硬件設(shè)計(jì)，使用 proteus 軟件繪制硬件電路圖； （ 4） 第 4 章：系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，運(yùn)用 C 語(yǔ)言對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程； （ 5） 第 5 章：系統(tǒng)的仿真及調(diào)試。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)及工作原理 總體方案設(shè)計(jì) 數(shù)字電壓表整體結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)如圖 1 所示， 系統(tǒng)主要由模擬信號(hào)調(diào)理電路、 A/D轉(zhuǎn)換電路、按鍵輸入電路、單片機(jī)控制系統(tǒng)、 LCD 顯示系統(tǒng)等幾個(gè)模塊組成 。 圖 1 數(shù)字電壓表整體方案結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要基于自動(dòng)控制原理，實(shí)現(xiàn)電壓量程的自動(dòng)切換、數(shù)據(jù)采樣、電壓顯示等功能。對(duì)于求輸入電壓的有效值 ,目前常用的方法是采用 RMSDC 的方法，即用集成電路直接把交流信號(hào)變成 直流輸出，然后對(duì)直流輸出信號(hào)進(jìn)行處理，比如采用 A/D 公司的 AD536A 真有效值轉(zhuǎn)換芯片。還有采用直接對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行整流的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)直流變換的，價(jià)格便宜，但是精度更低，很難滿足實(shí)際應(yīng)用中的要求。因此，我們決定用數(shù)據(jù)采集的思想來(lái)完成。 然后再將處理完成的信號(hào)送入到 ATMEGA128 單片機(jī)內(nèi)部自帶的 AD 轉(zhuǎn)換器武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 中去，啟動(dòng) AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)送入到單片機(jī)中。 最后將計(jì)算所得到的數(shù)據(jù)通過(guò)外部顯示模塊 LCD1602 將其顯示出來(lái)，并且利用點(diǎn)陣型 LCD12864 顯示模塊實(shí)時(shí)顯示輸入的電壓信號(hào)的波形曲線。 51 系列單片機(jī)目前得到廣泛使用，如 89S51 它除了 89C51 所具有的優(yōu)點(diǎn)外，還具有可在線編程，可在線仿真的功能，這讓調(diào)試變得方便。編程技術(shù)及外圍功能電路的配合使用都很成熟，這對(duì)于在網(wǎng)上查找相關(guān)資料和在圖書(shū)館查找相關(guān)資料時(shí)非常方便的。 方案二：選用 AVR 系列單片機(jī)。根據(jù)題目要求，綜合考慮上述方案，我們選用ATMEGA128 單片機(jī)作主控芯片。采樣得到數(shù)據(jù)，然后通過(guò)其與單片之間的接口將數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)。但要測(cè)量一個(gè)小信號(hào)，除了要求 AD 的精度要達(dá)到外 ，還要模擬電路的前端處理部分要求低噪聲，穩(wěn)定性好。而且不利于快速開(kāi)發(fā)。其主要特點(diǎn)如下： 10 位精度 ,我們可以降低 AD轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)的電壓，以獲得較高的精度。可選的 的 ADC 參考電壓源。所以我們選項(xiàng)