【正文】 ........ 15 輸入電路 .......................................................................................................... 15 A/D 轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)的連接 .......................................................................... 16 1602 液晶與單片機(jī)連接 ................................................................................... 16 鍵盤與單片機(jī)的連接如下 ................................................................................. 17 第八章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) ........................................................................................... 18 匯編語言和 C 語言的特點(diǎn)及選擇 ..................................................................... 18 主程序設(shè)計(jì) ...................................................................................................... 18 第九章 系統(tǒng)的調(diào)試 .................................................................................................. 26 硬件調(diào)試 .......................................................................................................... 26 軟件調(diào)試 .......................................................................................................... 26 第十章 總結(jié)與展望 .................................................................................................. 27 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 28 數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì) 第一章 數(shù)字電壓表簡介 數(shù)字 電壓表 (Digital Voltmeter)簡稱 DVM， 作為智能儀表的一種 ， 它是采用數(shù)字化測量技術(shù) ， 把連續(xù)的模擬量 (直流輸入電壓 )轉(zhuǎn)化成不連續(xù) ， 離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表 ， 傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一 ， 精度低 ， 不能滿足數(shù)字化時代的需求采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表 ， 精度高 ， 抗干擾 能力強(qiáng) ， 可擴(kuò)展性強(qiáng) ，集成方便 。 本文就數(shù)字電壓表加以敘述 。數(shù)字電壓表是從電位差計(jì)的自動化過程中研制成 功的。數(shù)字電壓表的體積和功耗越來越小，重量不斷變輕，價格也逐步下降，可靠性越來越高，量程范圍也逐步擴(kuò)大。 簡稱 DVM，它采用的是數(shù)字化測量技術(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) 字處理然后再通過顯示器件顯示 。 所以 ， 數(shù)字化測理儀表的產(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 ， 為革新電子測量中的煩鎖和陳舊方式也催促了它的飛速發(fā)展 。 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)字電壓表由于測量精度高 ， 速度快 ， 讀數(shù)時也非常的方便 ， 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量 ， 工業(yè)自動化儀表 ， 自動測試系統(tǒng)等智能化測量領(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 ， 繼之出現(xiàn)了斜波式電壓表 ， 它的速度方 數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì) 面稍有提高 ， 但是準(zhǔn)確度低 ， 穩(wěn)定性差 ， 再后來出現(xiàn)了比較式儀表改進(jìn)逐次漸近式結(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)是抗干擾能力 差 ， 很容易受到外界各種因素的影響 。 而現(xiàn)在 ， 數(shù)字電壓表的發(fā)展已經(jīng)是非常的成熟 ， 就原理來講 ， 它從原來的一 ,二種已發(fā)展到多種 ,在功能上講 ， 則從測單一參數(shù)發(fā)展到能測多種參數(shù) ； 從制作元件來看 ， 發(fā)展到了集成電路 ， 準(zhǔn)確度已經(jīng)有了很大的提高 ， 精度高達(dá) 3附錄 1NV； 讀數(shù)每秒幾萬次 ， 而相對以前 ， 它的價格也有了降低了很多 。 2. 按顯示位數(shù)來分 ： 有 4位 ， 5位 ， 6 位 ， 7位 ， 8 位等 。 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 —— 時間變換式 ， 積分式等 。 其中 ， 電壓所以數(shù)字電壓表就成 為一種必不可少的測量儀器 。 設(shè)計(jì)意義 這個課題的目的和意義在于使自己掌握對數(shù)字電壓表的理解，自己動手設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表與仿真，它可以廣泛的應(yīng)用于電壓測量外，通過各種變換器還可以測量其他電量和非電量，測量是一種認(rèn)識過程，就是用實(shí)驗(yàn)的方法將被測量和被選用的相同參量進(jìn)行比較， 從而確定它的大小。所示我 們要學(xué)習(xí)和掌握如何設(shè)計(jì) DVM 就顯得十分重要 。 又由于在現(xiàn)實(shí)的工作生活中 ， 電壓表的測量測程范圍是比較大的 ， 所以必須要對輸入電壓作分壓處理 ，而各個數(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 。 由數(shù)字電路及芯片構(gòu)建 這種設(shè)計(jì)方案是由模擬電路與 數(shù)字電路兩大部分組成 ， 模擬部分包括輸入放大器 。 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 。 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果通過計(jì)數(shù)譯碼電路變換成段碼 ， 最后驅(qū)動顯示器顯示出相應(yīng)的數(shù)值 。 但設(shè)計(jì)不靈活 ， 都是采用純硬件電路 ， 很難將其在原 有的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展 。 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 ， 可以組裝出來 。 模數(shù) (A/D)轉(zhuǎn)換芯片將被測量電壓輸入端所采集到的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng) 的數(shù)字信號 ， 然后通過對單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行軟件編程 ， 使單片機(jī)系統(tǒng)能按規(guī)定的時序來采集這些數(shù)字信號 ， 通過一定的算法計(jì)算出被測量電壓 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 。 單片機(jī)是指一個集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng) ， 具有一個完整計(jì)算機(jī)5 系列單片機(jī) ， AVR 單片機(jī) ， PIC 單片機(jī) 。 51 系列單片機(jī)的特點(diǎn)是 ： 硬件結(jié)構(gòu)合理 ， 指令系統(tǒng)規(guī)范 ， 加之生產(chǎn)歷史悠久 ， 世界有許多芯片公司都買了 51 的芯片核心專利技術(shù) ， 并在其基礎(chǔ)上擴(kuò)充其性 能 ， 使得芯片的運(yùn)行速度變得更快 ， 性價比更高 。 有專門的 I/O方向寄存器 。 PIC單片機(jī)系列是美國微芯公司的產(chǎn)品 ， 也是市面上增長最快的單片機(jī)之一 ， 屬精簡指令集單片機(jī) ， 其特點(diǎn)是 ： 高速度 ， 高性能 ， 但在性格方面比 51 單片機(jī)要高 ，也有專門的 ,I/O 方向寄存器 ， 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) . 本設(shè)計(jì)使用的單片機(jī)的簡介 本設(shè)計(jì)中選用是 51 系列的 AT89C52， 它是低電壓 ， 低功耗 ， 高性能的 CMOS8 位單片機(jī) ， 片內(nèi)含 8KB 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器和 256B 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器 ， 2個 I/O 口線 , 3 個 16 位定時 /計(jì)數(shù)器 ， 片內(nèi)振蕩器及時鐘電路 ， 并與 MCS51 系列單片機(jī)兼容 。 顯示器和語音芯片等通過 I/O 口地址線和數(shù)據(jù)線連接起來 ； 另一方面 ， 它將用戶下 載的程序通過控制總線控制數(shù)據(jù)的輸入輸出 ， 從而實(shí)現(xiàn)冊電壓的功能 。 數(shù)碼管是最常用的一種顯示器件 ， 它是由幾個發(fā)光二極管組成的 8 字段顯示器件 ， 其特點(diǎn)是價格非常的便宜 ， 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) 。 LED 陣顯示器件是由好多個發(fā)光二極管組成的 。 但用 LED點(diǎn)陣顯示的軟件程序設(shè)計(jì)比較麻煩 32 個字符 。 使用時直接編寫軟件程序按一定的時序驅(qū)動即可 。 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 個中文漢字和一些簡單的圖片 ， 顯示信息也非常的清楚 。 不過它的價格比 1602 液晶貴了很多 。 而點(diǎn)陣顯示器件驅(qū)動顯示軟件程序編寫麻煩 ， 占用的引腳相對也較多 。 所以在本設(shè)計(jì)中 ， 我們考慮用液晶顯示器件 ， 雖然 12864 液晶比 1602 液晶的功能 強(qiáng) ， 不過在價格方面貴了好多 。 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 液晶的各方面我們選擇了 1602 液晶做為本設(shè)計(jì)的顯參數(shù) : 接口信號說明 : 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì) 2 VDD 電源正極 3 WL 液晶顯示偏壓信號 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇器 5 R/W 讀 /寫選擇器 6 E 使能信號 714 D0D7 Data I/0 15 BLA 背光源正極 16 BLK 背光源負(fù)極 基本操作時序 : 1. 讀狀態(tài) :輸入 :RS=0， RW=1， E= 輸出 :D0D7 為狀態(tài)字 2. 寫狀態(tài) :輸入 :RS=0， RW=0， D0D7 為指令碼 ， E為高脈沖 、 輸出 :無 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 。 N=0 當(dāng)讀或?qū)懸粋€字符后地址指針減一，且 數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)