(單片機論文)數(shù)顯式電壓表設計.doc

x x x x x x x x x大學畢業(yè)設計（論文）數(shù)顯式電壓表設計年 級： 學 號： 姓 名： 專 業(yè)： 指導老師： 年 月 x x x大學畢業(yè)設計(論文) 第頁專 業(yè) 電子信息工程技術(shù) 學 號 年 級 姓 名 題 目 數(shù)顯式電壓表設計 指導教師評 語 指導教師 (簽章)評 閱 人評 語 評 閱 人 (簽章)成 績 答辯委員會主任 (簽章) 年 月 日 x x x大學畢業(yè)設計(論文) 第頁畢業(yè)設計（論文）任務書班 級 學生姓名 學 號 發(fā)題日期： 年 月 日 完成日期： 年 月 日題 目 數(shù)顯式電壓表設計 一、本論文的目的、意義1、鞏固和加深學生對電子電路基本知識的理解,提高他們綜合運用本課程所學知識的能力.2、培養(yǎng)學生根據(jù)課題需要選學參考書籍,查閱手冊,圖表和文獻資料的自學能力.通過獨立思考,深入鉆研有關問題,學會自己分析并解決問題的方法.3、通過電路方案的分析,論證和比較,設計計算和選取元器件初步掌握簡單實用電路的分析方法和工程設計方法.4、了解與課題有關的電子電路以及元器件的工程技術(shù)規(guī)范,能按設計任務書的要求,完成設計任務,編寫設計說明書,正確地反映設計與實驗的成果,正確地繪制電路圖等.5、培養(yǎng)嚴肅,認真的工作作風和科學態(tài)度.通過課程設計實踐,幫助學生逐步建立正確的生產(chǎn)觀點,經(jīng)濟觀點和全局觀點。二、學生應完成的任務1、方案論證;2、電路工作原理分析;3、 單元電路設計計算;4、 元器件的選擇;5、 總電路工作原理分析;6、 畫出總電路圖,寫出設計工作總結(jié),寫出設計說明書. x x x大學畢業(yè)設計(論文) 第頁三、論文各部分內(nèi)容及時間分配：（共 20 周）第一部分 熟悉畢業(yè)論文的各項要求,收集相關資料 (1-2 周) 第二部分 擬定設計方案,完成寫作大綱 (3-5 周) 第三部分 軟硬件設計、系統(tǒng)綜合調(diào)試及改進 (6-14周) 第四部分 完成論文初稿,指導教師審閱.指導教師提出修改方案 ( 15-17周) 第五部分 修改論文初稿,定稿 (18-19 周)評閱及答辯 將論文交指導教師寫評語及備案 ( 20周)指導教師： 年 月 日審 批 人： 年 月 日 x x x大學畢業(yè)設計(論文) 第頁摘 要本文介紹一種基于89s52單片機的一種電壓測量電路,該電路采用icl7135高精度、雙積分a/d轉(zhuǎn)換電路，測量范圍直流0-2000伏，使用lcd液晶模塊顯示，可以與pc機進行串行通信。正文著重給出了軟硬件系統(tǒng)的各部分電路，介紹了雙積分電路的原理，89s52的特點，icl7135的功能和應用，lcd1601的功能和應用。該電路設計新穎、功能強大、可擴展性強現(xiàn)代檢測技術(shù)中，常需用數(shù)字電壓表進行現(xiàn)場檢測，將檢測到的數(shù)據(jù)送入微計算機系統(tǒng)，完成計算、存儲、控制和顯示等功能。本文在參考了大量數(shù)字電壓表設計的基礎上。利用單片機技術(shù)結(jié)合a/d轉(zhuǎn)換芯片mc14433構(gòu)建了一直流數(shù)字電壓表。該數(shù)字該數(shù)字電壓表采用89s52單片機作為控制核心，以硬件電路實現(xiàn)量程自動切換，并用led顯示被測量的電壓，采用比較器檢測輸入電壓的極性；該系統(tǒng)配置合理，結(jié)構(gòu)簡單，能夠測量0伏到正負2000伏的電壓，完全滿足本設計的要求。文中詳細介紹了直流數(shù)字電壓表的設計流程，以及硬件和軟件的設計，并給出了硬件系統(tǒng)的設計細節(jié)，包括部分電路的走向、芯片的選擇以及方案的可行性分析。關鍵詞： 電壓測量；icl7135；雙積分a/d轉(zhuǎn)換器；1601液晶模塊abstractthe introduction of a cost-based 89s52 mcu a voltage measurement circuits, the circuits used icl7135 high-precision, dual-scoring a/d conversion circuits, measuring scope dc 0-2000 volts, the use of lcd that can be carried out with a pc serial communications. the paper focuses on providing a software and hardware system components circuit, introduced double integral circuit theory, 89s52 features icl7135 functions and applications, lcd1601 functions and applications.the circuit design innovative, powerful, can be expansionary strong.modern detection technologies, digital voltage meter often required on-site testing, will detect the data into the micro-computer system to complete the calculation, storage, control and display functions. in this paper, a large number of digital voltage reference design based on the table. single-chip technology using a / d converter chip has been constructed flow mc14433 digital voltage meter. the figure of the digital voltage meter used as a control 89s52 core single chip to achieve the range of hardware automatically switch circuit, and led display by measuring the voltage, the comparator input voltage polarity detection; reasonable configuration of the system, simple structure,capable of measuring 0 volts to 200 volts plus or minus voltage, fully meet the requirements of the design. the article detailed the dc digital voltage meter design flow, as well as hardware and software design, and gives details of the hardware system design, including the direction of some of the circuit, the choice of chips, as well as the feasibility analysis.key words : digital voltmeter; icl7135; lcd1601目 錄第1章 緒論11.1電壓表的發(fā)展概況11.2 數(shù)字電壓表的設計背景1第2章 方案論證22.1 系統(tǒng)的設計任務22.2 設計方案3第3章 系統(tǒng)硬件設計53.1 輸入電路53.2 a/d 轉(zhuǎn)換電路63.2.1雙積a/d 轉(zhuǎn)換器的工作原理63.2.2 7135的應用73.3單片機部分93.4液晶顯示部分103.4.1 1601使用說明103.4.2 液晶顯示部分與89s52的接口133.5 通訊模塊13第4章 系統(tǒng)軟件設計144.1主程序設計144.2 a/d中斷程序設計164.3通訊模塊程序設計17第5章 系統(tǒng)調(diào)試與分析195.1 軟硬件開發(fā)環(huán)境195.2 調(diào)試內(nèi)容及問題解決195.3 系統(tǒng)進一步改進方案19結(jié)論21致謝22參考文獻23 x x x大學畢業(yè)設計(論文) 第1頁第1章 緒 論1.1電壓表的發(fā)展概況電壓測量是電子測量的一個重要內(nèi)容。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，對電壓測量提出了一系列的要求，主要可概括為：第一應有足夠?qū)挼碾妷簻y量范圍；第二應有足夠高的測量準確度；第三應有足夠高的輸入阻抗；第四應具有高的抗干擾能力。電壓測量儀器總的可分為兩大類：即模擬式和數(shù)字式的。模擬式電壓表是指針式的。用磁電式電流表作為指示器，并在電流表表盤上以電壓（或db）刻度。數(shù)字式電壓表首先將模擬量通過模/數(shù)（a/d）變換器變成數(shù)字量，然后用電子計數(shù)器計數(shù)，并以十進制數(shù)字顯示被測電壓值。模擬式電壓表由于電路簡單、價廉，特別是在測量高頻電壓時，其測量準確度不亞于數(shù)字電壓表，因此，在電壓測量中仍將占有重要地位。數(shù)字式電壓表在近年來已成為極其精確，靈活多用的電子儀器，并且價格正在逐漸下降。數(shù)字式電壓表能很好地與其它數(shù)字儀器相交接，因此在電壓測量系統(tǒng)的發(fā)展中是非常重要的。討論數(shù)字式電壓表的主要內(nèi)容可歸結(jié)為電壓測量的數(shù)字化方法。模擬量的數(shù)字化測量，其關鍵是如何把隨時間作連續(xù)變化的模擬量變換成數(shù)字量，完成這種變換的電路叫模/數(shù)變換器。所以，數(shù)字式電壓表可以簡單理解為模/數(shù)變換。1.2 數(shù)字電壓表的設計背景隨著電子科學技術(shù)的發(fā)展，電子測量成為廣大電子工作者必須掌握的手段，對測量的精度和功能的要求也越來越高，而電壓的測量甚為突出，因為電壓的測量最為普遍。傳統(tǒng)的模擬電壓表，已有百年的發(fā)展歷史，雖然經(jīng)過改進，但是仍然遠遠不能滿足測量的需要。近幾十年來隨著電子技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)常需要測量高精度的電壓，因此數(shù)字電壓表應運而生，發(fā)展的數(shù)度很快。數(shù)字電壓表（digital voltmeter）簡稱dvm，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)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，采用單片機的數(shù)字電壓表，由精度高、抗干擾能力強，可擴展性強、集成方便。 x x x大學畢業(yè)設計(論文) 第23頁第2章 方案論證2.1 系統(tǒng)的設計任務 設計單片機主電路、數(shù)據(jù)采集接口電路、led顯示電路、撥碼控制電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對8路電壓值進行測量，能夠顯示當前測量通道號及電壓值，電壓精度小數(shù)點后1位，可以通過鍵盤選擇循環(huán)顯示8路的檢測電壓值和指定通道的檢測電壓值。 2.2方案論證與設計根據(jù)題目要求，各模塊方案論證如下： （一）數(shù)據(jù)采集部分直流電壓測量采用簡單的電阻分壓方式實現(xiàn)分檔，電流測量采用取固定電阻兩端電壓的方法實現(xiàn)，這是一種。交流電壓與電流測量部分方案論證如下：方案一：采用簡單的二極管半波或全波整流實現(xiàn)。電路簡單，頻率響應較好，但是二極管會有0.7v或1.4v的壓降，導致電壓表無法測量0.7v以下的小信號，故沒有采用此方案。方案二:采用由高性能運算放大器lf353構(gòu)成的精密檢波電路實現(xiàn)。運放構(gòu)成的電路可以避免0.7v或1.4v的壓降，采用高頻性能比較好的檢波二極管，能夠在克服非線性失真的基礎上保證頻率響應。我們最終選擇了這個方案。（二）a/d轉(zhuǎn)換部分方案一：采用常用的逐次比較式a/d轉(zhuǎn)換芯片,電路成熟，與單片機接口簡單，轉(zhuǎn)換速率快，但是如果要滿足任務要求中的3位半精度必須選用12位以上分辨率的器件，這種器件抗干擾性能較差，而且成本很高購買比較困難，故沒有采用。方案二：采用常用4位半雙積分a/d轉(zhuǎn)換芯片icl7135實現(xiàn)。icl7135采用雙積分轉(zhuǎn)換方式，比逐次比較式轉(zhuǎn)換精度高，4位半相當于14位的分辨率，遠遠滿足任務的設計要求，而且價格低廉。盡管雙積分式a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速率比較慢，但是任務對精度要求比較高，對轉(zhuǎn)換速率并沒有提出要求，而且經(jīng)過軟件編程，實現(xiàn)了icl7135與單片機的接口連接，而且雙積分形式的a/d轉(zhuǎn)換方式能夠大大提高抗干擾能力，能夠完全消除平均值為0的干擾，所以我們采用了這個方案。（三）數(shù)字顯示與鍵盤輸入部分方案一：使用單片機本身i/o口通過掃描與編碼實現(xiàn)顯示與鍵盤輸入。這種方法不需要外圍硬件，接口簡單，但需要占用大量i/o口與單片機內(nèi)部資源，容易造成各個功能模塊之間的沖突，使系統(tǒng)的反應速度下降，而且編程比較復雜，故沒有采用。（四）芯片的選擇電力系統(tǒng)參數(shù)一般包括電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)等等。在電網(wǎng)調(diào)度自動化的設備中需要配置多只測量顯示上述電_工參數(shù)的鑲嵌式面板表，如電壓表、電流表、功率表等等，其一般均為指針式面板表，精度低，可視距離近，數(shù)據(jù)需要人工抄錄，浪費人力資源，數(shù)據(jù)管理不便，容易出錯。本設計采用atmel生產(chǎn)的mcs-51系列的at80s51單片機芯片作為主芯片。沒有采用其他公司芯片的理由是我們單片機課程詳細修過mcs-51系列單片機，且mcs-51單片機所占的市場分額很大，在單片機領域影響力很大，幾十年居于單片機領域領頭羊地位，其產(chǎn)品大量作為單片機教材范例使用。本想用最常見并主修過的at89c51，但現(xiàn)在，89s51目前已經(jīng)成為了實際應用市場上新的寵兒，89s51在工藝上進行了改進，89s51采用0.35新工藝，成本降低,而且將功能提升,增加了競爭力，并增加了很多新功能，內(nèi)置看門狗記時器，所以我選擇它2.3 設計方案 將數(shù)據(jù)采集接口電路輸入電壓傳入adc0809數(shù)模轉(zhuǎn)換元件，經(jīng)轉(zhuǎn)換后通過d0至d7與單片機p0口連接，把轉(zhuǎn)換完的模擬信號以數(shù)字信號的信號的形式傳給單片機，信號經(jīng)過單片機處理從led數(shù)碼顯示管顯示。撥碼開關連p3口，實現(xiàn)通道選擇。p2口接數(shù)碼管位選，p1接數(shù)碼管，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示，如下圖所示。89c51 p0p1p2 alep3數(shù)碼管位選撥碼開關adc0809d0d7 in0 : in7clock vref+vref-圖2-1系統(tǒng)總體方案結(jié)構(gòu)圖 圖2-2電壓表總體電路圖第3章 系統(tǒng)硬件設計3.1 輸入電路圖3-1 量程切換開關 量程切換開關。它是在普通開關上增加由特殊導電滑環(huán),常通觸頭,觸頭和絕緣層組成的附加層,當常通觸頭和電流輸出觸頭間的電位差與同輸出端相接的高值電阻的電壓降之比小于0.1時,開關輸出層觸頭間的絕緣電阻就明顯提高,此比值越小,效果越明顯,不難把它提高三到五個數(shù)量級,高值電阻的封裝絕緣外殼經(jīng)適當?shù)谋砻嫣幚?就保證用此開關取得的pa級輸出電流不受環(huán)境相對濕度的影響,在高達90時,1015量級的輸出電流仍是穩(wěn)定的圖3-2衰減輸入電路輸入電路的作用是把不同量程的被測的電壓規(guī)范到a/d轉(zhuǎn)換器所要求的電壓值。智能化數(shù)字電壓表所采用的單片雙積分型adc芯片icl7135，它要求輸入電壓0-2v。本儀表設計是0-1000v電壓，靈敏度高所以可以不加前置放大器，只需衰減器，如圖3-2所示9m、900k、90k、和10k電阻構(gòu)成1/10、1/100、1/1000的衰減器。衰減輸入電路可由開關來選擇不同的衰減率，從而切換檔位。為了能讓cpu自動識別檔位，還要有圖3-1的硬件連接。3.2 a/d 轉(zhuǎn)換電路a/d 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度對測量電路極其重要，它的參數(shù)關系到測量電路性能。本設計采用雙積a/d 轉(zhuǎn)換器，它的性能比較穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換精度高，具有很高的抗干擾能力，電路結(jié)構(gòu)簡單，其缺點是工作速度較低。在對轉(zhuǎn)換精度要求較高，而對轉(zhuǎn)換速度要求不高的場合如電壓測量有廣泛的應用。3.2.1雙積a/d 轉(zhuǎn)換器的工作原理圖3-3 雙積a/d 轉(zhuǎn)換器 如圖所示：對輸入模擬電壓和基準電壓進行兩次積分，先對輸入模擬電壓進行積分，將其變換成與輸入模擬電壓成正比的時間間隔 t1，再利用計數(shù)器測出此時間間隔，則計數(shù)器所計的數(shù)字量就正比于輸入的模擬電壓；接著對基準電壓進行同樣的處理。在常用的a/d轉(zhuǎn)換芯片（如adc -0809、icl7135、icl7109等）中，icl7135與其余幾種有所不同，它是一種四位半的雙積分a/d轉(zhuǎn)換器，具有精度高（精度相當于14位二進制數(shù)）、價格低廉、抗干擾能力強等優(yōu)點。本文介紹用單片機并行方式采集icl7135的數(shù)據(jù)以實現(xiàn)單片機電壓表和小型智能儀表的設計方案。圖3-4 雙積a/d 轉(zhuǎn)換器的波形圖3.2.2 7135的應用7135是采用cmos工藝制作的單片4位半a/d轉(zhuǎn)換器，其所轉(zhuǎn)換的數(shù)字值以多工掃描的方式輸出，只要附加譯碼器，數(shù)碼顯示器，驅(qū)動器及電阻電容等元件，就可組成一個滿量程為2v的數(shù)字電壓表。7135主要特點如下：雙積型a/d轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換速度慢。在每次a/d轉(zhuǎn)換前，內(nèi)部電 路都自動進行調(diào)零操作，可保證零點在常溫下的長期穩(wěn)定。在20000字（2v滿量程）范圍內(nèi)，保證轉(zhuǎn)換精度1字相當于14bita/d轉(zhuǎn)換器。 具有自動極性轉(zhuǎn)換功能。能在但極性參考電壓下對雙極性模擬輸入電壓進行a/d轉(zhuǎn)換，模擬電壓的范圍為01.9999v。 模擬出入可以是差動信號，輸入電阻極高，輸入電流典型值1pa。 所有輸出端和ttl電路相容。 有過量程（or）和欠量程（ur）標志信號輸出，可用作自動量程轉(zhuǎn)換的控制信號。 輸出為動態(tài)掃描bcd碼。 對外提供六個輸入,輸出控制信號(r/h,bush,st,pol,or,ur),因此除用于數(shù)字電壓表外,還能與異步接收 /發(fā)送器,微處理器或其它控制電路連接使用。 采用28外引線雙列直插式封裝，外引線功能端排列如圖所示。圖3-5 icl7135引腳圖7135數(shù)字部分數(shù)字部分主要由計數(shù)器、鎖存器、多路開關及控制邏輯電路等組成。7135一次a/d轉(zhuǎn)換周期分為四個階段：1、自動調(diào)零（az）；2、被測電壓積分（int）；3、基準電壓反積分（de）；4、積分回零（zi）。具體內(nèi)部轉(zhuǎn)換過程這里不做祥細介紹，主要介紹引腳的使用。r/h（25腳）當r/h=“1”（該端懸空時為“1”）時，7135處于連續(xù)轉(zhuǎn)換狀態(tài)，每40002個時鐘周期完成一次a/d轉(zhuǎn)換。若r/h由“1”變“0”，則7135在完成本次a/d轉(zhuǎn)換后進入保持狀態(tài)，此時輸出為最后一次轉(zhuǎn)換結(jié)果，不受輸入電壓變化的影響。因此利用r/h端的功能可以使數(shù)據(jù)有保持功能。若把r/h端用作啟動功能時，只要在該端輸入一個正脈沖（寬度300ns），轉(zhuǎn)換器就從az階段開始進行a/d轉(zhuǎn)換。注意：第一次轉(zhuǎn)換周期中的az階段時間為9001-10001個時鐘脈沖，這是由于啟動脈沖和內(nèi)部計數(shù)器狀態(tài)不同步造成的。/st（26腳）每次a/d轉(zhuǎn)換周期結(jié)束后，st端都輸出5個負脈沖，其輸出時間對應在每個周期開始時的5個位選信號正脈沖的中間，st負脈沖寬度等于1/2時鐘周期。第一個st負脈沖在上次轉(zhuǎn)換周期結(jié)束后101個時鐘周期產(chǎn)生。因為每個選信號（d5-d1）的正脈沖寬度為200個時鐘周期（只有az和de階段開始時的第一個d5的脈沖寬度為201個clk 周期），所以st負脈沖之間相隔也是200個時鐘周期。需要注意的是，若上一周期為保持狀態(tài)（r/h=“0”）則st無脈沖信號輸出。st信號主要用來控制將轉(zhuǎn)換結(jié)果向外部鎖存器、uarts或微處理器進行傳送。busy（21腳）在雙積分階段（int+de），busy為高電平，其余時為低電平。因此利用busy功能，可以實現(xiàn)a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果的遠距離雙線傳送，其還原方法是將busy和clk“與”后來計數(shù)器，再減去10001就可得到原來的轉(zhuǎn)換結(jié)果。or（27腳）當輸入電壓超出量程范圍（20000），or將會變高。該信號在busy信號結(jié)束時變高。在de階段開始時變低。ur（28腳）當輸入電壓等于或低于滿量程的9%（讀數(shù)為1800），則一當bust信號結(jié)束，ur將會變高。該信號在int階段開始時變低。pol（23腳）該信號用來指示輸入電壓的極性。當輸入電壓為正，則pol等于“1”，反之則等于“0”。該信號de階段開始時變化，并維持一個a/d轉(zhuǎn)換調(diào)期。位驅(qū)動信號d5、d4、d3、d2、d1（12、17、18、19、20腳）每一位驅(qū)動信號分別輸出一個正脈沖信號，脈沖寬度為200個時鐘周期，其中d5對應萬位選通，以下依次為千、百、十、個位。在正常輸入情況下，d5-d1輸出連續(xù)脈沖。當輸入電壓過量程時，d5-d1在az階段開始時只分別輸出一個脈沖，然后都處于低電平，直至de階段開始時才輸出連續(xù)脈沖。利用這個特性，可使得顯示器件在過程時產(chǎn)生一亮一暗的直觀現(xiàn)象。 b8、b4、b2、b1（16、15、14、13腳）該四端為轉(zhuǎn)換結(jié)果bcd碼輸出，采用動態(tài)掃描輸出方式，即當位選信號d5=“1”時，該四端的信號為萬位數(shù)的內(nèi)容，d4=“1”時為千位數(shù)內(nèi)容，其余依次類推。在個、十、百、千四位數(shù)的內(nèi)容輸出時，bcd碼范圍為0000-1001，對于萬位數(shù)只有0和1兩種狀態(tài)，所以其輸出的bcd碼為“0000”和“0001”。當輸入電壓過量程時，各位數(shù)輸出全部為零，這一點在使用時應注意。 最后還要說明一點，由于數(shù)字部分以dgng端作為接地端，所以所有輸出端輸出電平以dgng作為相對參考點。基準電壓，基準電壓的輸入必須對于模擬公共端com是正電壓。 圖3-6 icl7135的波形圖與單片機系統(tǒng)的串行連接在icl7135與單片機系統(tǒng)進行連接時，使用并行采集方式，要連接bcd碼數(shù)據(jù)輸出線，可以將icl7135的/stb信號接至at89c52的p3.2（int0）。 icl7135需要外部的時鐘信號，本設計采用cd4060來對4m信號進行32分頻得到125khz的時鐘信號。cd4060計數(shù)為級進制計數(shù)器，在數(shù)字集成電路中可實現(xiàn)的分頻次數(shù)最高，而且cd4060還包含振蕩電路所需的非門，使用更為方便。圖3-7 icl7135與系統(tǒng)的連接圖3.3單片機部分單片機選用的是atmel公司新推出的at89s52，如圖 3.2.1.1所示。該芯片具有低功耗、高性能的特點，是采用cmos工藝的8位單片機，與at89c51完全兼容。at89s52還有以下主要特點： 采用了atmel公司的高密度、非易失性存儲器（nv-sram）技術(shù)； 其片內(nèi)具有256字節(jié)ram，8kb的可在線編程（isp）flash存儲器； 有2種低功耗節(jié)電工作方式：空閑模式和掉電模式 片內(nèi)含有一個看門狗定時器（wdt），wdt包含一個14位計數(shù)器和看門狗定時器復位寄存器(wdtrst)，只要對wdtrst按順序先寫入01eh，后寫入0e1h，wdt便啟動，當cpu由于擾動而使程序陷入死循環(huán)或“跑飛”狀態(tài)時，wdt即可有效地使系統(tǒng)復位，提高了系統(tǒng)的抗干擾性能。3.4液晶顯示部分顯示接口用來顯示系統(tǒng)的狀態(tài)，命令或采集的電壓數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)顯示部分用的是lcd液晶模塊，采用一個161的字符型液晶顯示模塊， 點陣圖形式液晶由 m 行n 列個顯示單元組成，假設 lcd 顯示屏有64行，每行有 128列，每 8列對應 1 個字節(jié)的 8 個位，即每行由 16 字節(jié)，共 168=128個點組成，屏上 6416 個顯示單元和顯示 ram 區(qū) 1024 個字節(jié)相對應，每一字節(jié)的內(nèi)容和屏上相應位置的亮暗對應。一個字符由 68 或 88點陣組成，即要找到和屏上某幾個位置對應的顯示 ram區(qū)的 8 個字節(jié)，并且要使每個字節(jié)的不同的位為1，其它的為0，為1的點亮，為0的點暗，這樣一來就組成某個字符。但對于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在lcd 上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示 ram對應的地址，設立光標，在此送上該字符對應的代碼即可。3.4.1 1601介紹圖3-8 1601引腳圖表3-1 lcd1601液晶模塊的引腳引腳符號功能說明1gnd接地2vcc5v3vl驅(qū)動lcd，一般將此腳接地4rs寄存器選擇 0：指令寄存器（write）busy flag,位址計數(shù)器（read） 1：數(shù)據(jù)寄存器（write,read）5r/wread/write選擇 1：read 0：wtite6e讀寫使能（下降沿使能）7db0低4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線8db19db210db311db4高4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線另外db7也是一個busy flag12db513db614db7寄存器選擇，如表所示：表3-2 寄存器選擇控制線操作rsr/w操作說明00寫入指令寄存器（清除屏幕等）01讀busy flag(db7),以及讀取位址計數(shù)器（db0db6)值10寫入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字型等）11從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù)busy flag(db7):在此位未被清除為“0”時，lcd將無法再處理其他指令要求。(1)顯示地址：內(nèi)部地址計數(shù)器的計數(shù)地址：sb7=0(db0db6)第一行00、01、02 等，第二行40、41、42 等，可配合檢測db7=1 (rs=0,r/w=1)讀取目前顯示字的地址，判斷是否需要換行。表3-3 lcd1601 161 顯示字的地址1234567891011121314151600010203040506074041424344454647(2)外部地址：db7=1,亦即80h內(nèi)部計數(shù)地址，可以用此方式將字顯示在某一位置。lcd各地址列舉如下表： 表3-4 lcd1601 161 顯示字的外部地址161 16字1行 1601123456789101112131415168081828384858687c0c1c2c3c4c5c6c7表3-5 lcd1601 的指令組指 令說 明設置碼rs r/wd7d6d5d4d3d2d1d0清除顯示幕000000000*光標回到原點000000001*進入模式設定00000001i/ds顯示幕on/off0000001dcb移位000001s/cr/l*功能設定00001dlnf*字發(fā)生器地址設定0001agc設置顯示地址0001add忙碌標志位bf001bf顯示數(shù)據(jù)10寫入數(shù)據(jù)讀取數(shù)據(jù)11讀取數(shù)據(jù)i/d i/d=1 表示加1， i/d=0 表示減1s s=1 表示顯示幕on s=0表示offd d=1 表示顯示屏幕on d=0表示顯示屏幕offc c=1 表示光標on c=0表示光標offb b=1 表示閃爍on b=0表示顯示閃爍offs/c s/c=1表示顯示屏幕移位 s/c=0光標移位r/l r/l=1表示右移 r/l=0表示左移dl dl=1表示8位 dl=0表示4位f f=1表示510點矩陣 f=0表示57點矩陣n n=1表示2行顯示行 n=0表示1行顯示行bf bf=1:內(nèi)部正在動作 bf=0:可接收指令或數(shù)據(jù)碼3.4.2 液晶顯示部分與89s52的接口 如圖所示：用89s52的p2口作為數(shù)據(jù)線，用p0.1、p0.2、p0.3分別作為lcd的e、r/w、rs。其中e是下降沿觸發(fā)的片選信號，r/w是讀寫信號，rs是寄存器選擇信號本模塊設計要點如下：顯示模塊初始化：首先清屏，再設置接口數(shù)據(jù)位為8位，顯示行數(shù)為1行，字型為57點陣，然后設置為整體顯示，取消光標和字體閃爍,最后設置為正向增量方式且不移位。向lcd的顯示緩沖區(qū)中送字符，程序中采用2個字符數(shù)組，一個顯示字符，另一個顯示電壓數(shù)據(jù)，要顯示的字符或數(shù)據(jù)被送到相應的數(shù)組中，完成后再統(tǒng)一顯示.首先取一個要顯示的字符或數(shù)據(jù)送到lcd的顯示緩沖區(qū)，程序延時2.5ms,判斷是否夠顯示的個數(shù)，不夠則地址加一取下一個要顯示的字符或數(shù)據(jù)。3-9 液晶與89s52的接口3.5 通訊模塊89s52內(nèi)部已集成通信接口urt，只需擴展一片max232芯片將輸出信號轉(zhuǎn)換成rs-232協(xié)議規(guī)定的電平標準, max232 是 一 種 雙 組 驅(qū) 動 器 / 接 收 器 ，每個接收器將eia/tia-232-e電平輸入轉(zhuǎn)換為5vttl/cmos電平。 每個驅(qū)動器將ttl/cmos輸入電平轉(zhuǎn)換 為 eia/tia-232-e電平。即eia接口，就是把5v轉(zhuǎn)換為-8v到-15v電位0v轉(zhuǎn)換為8v到15v再經(jīng)rxd輸出，接收時由rxd輸入，把-8v到-15v電位轉(zhuǎn)換為5v，8v到15v轉(zhuǎn)換為0v。max232的工作電壓只需5v，內(nèi)部有振蕩電路產(chǎn)生正負9v電位。圖3-10 max232引腳功能圖第4章 系統(tǒng)的軟件設計4.1主程序設計icl7135a/d與單片機連接電路的軟件設計系統(tǒng)的程序流程圖如圖所示。主程序一開始運行則設置堆棧起始地址為70h，設置中斷寄存器，用來對icl7135的中斷進行計數(shù)，每5次后清零，完成一次數(shù)據(jù)采集工作，然后設置icl7135的stb端的中斷的優(yōu)先級。緊接著lcdm1601b進行一次清屏，使其各個指令、數(shù)據(jù)寄存器的值進行清空，屏幕不顯示任何字符。以前面對1601b的介紹，只要將01h送到數(shù)據(jù)總線，使rs=0，r/w=0，e有個下降沿的脈沖就可以完成清屏工作。用以下指令實現(xiàn) mov p2,#01h ;送到數(shù)據(jù)db7-db0，調(diào)用子程序 enable，由于下降沿時，內(nèi)部數(shù)據(jù)要送到ram區(qū)，所以要有一個延時子程序，使這個下降沿持續(xù)2.5毫秒。內(nèi)部ram有指令代碼后就開始對ram進行清零，所以屏幕原有的字符將被清除。接著對1601進行功能的設定。mov p2,#01111000b，按表3-5來看是設定，顯示器按2行顯示，每行8位，57點陣。調(diào)用一次子程序enable程序，寫入cpu的指令寄存器中。每次向lcdm中寫入一個指令，就調(diào)用一次enable，然后再對顯示器進行閃爍、光標等功能進行設定。顯示器的ram地址按加方法進行讀寫。再設定第一行字符，也就是voltage的顯示地址80h。字符voltage的table表地址送到dptr中，然后調(diào)用遠程查表命令，依次把數(shù)據(jù)送到p2口，這時再調(diào)用子程序write3，使lcd1601的rs=1，r/w=0使使能端e產(chǎn)生一個下降沿脈沖，將數(shù)據(jù)送入到數(shù)據(jù)寄存器中，接下來執(zhí)行子程序display1，它的主要功能是將table表中的字符輸出到lcd中去。調(diào)定好顯示字符數(shù)即遠程查表的次數(shù)，就開始查表了。 圖4-1 主程序流程圖例如第一個字符“v”的ascii碼是56h，就將這個碼送到p2口，再調(diào)用使能數(shù)據(jù)子程序，使rs=1（數(shù)據(jù)區(qū)使能）寫入顯示數(shù)據(jù)區(qū)，r/w=0表示寫，e=來個下降沿延時2.5毫秒，使數(shù)據(jù)寫入ram內(nèi)。完成table表輸出以后，向指令ram中寫入第2行的起始地址為och，再調(diào)用顯示采樣數(shù)據(jù)的子程序。采樣數(shù)據(jù)存放的數(shù)據(jù)地址安排如下圖所示,首先將60h中的數(shù)顯示在正負號的位置上，按照ascii碼表，正號不顯示（#20h），負號顯示“”（#2dh）。圖4-2 數(shù)據(jù)地址4.2 a/d中斷程序設計圖4-3 中斷子程序流程圖icl7135每一分鐘完成3次據(jù)的采集工作，1/3秒完成后向cpu申請中斷,cpu這時暫停工作，為中斷服務.中斷響應后關中斷，將psw、acc壓棧，判斷是否首次中斷，如果是首次中斷，則將正負號標志位置入60h，再把萬位置入61h中，如果不是首次中斷，則跳到next處，如果是第二次中斷，則將千位數(shù)置入62h中，如果是第三次中斷，再將百位數(shù)置入63h中，第四次中斷則將十位數(shù)置入64h中，第五次中斷則將小數(shù)點位置入65h中，同時個位置入66h中。同時清除中斷次數(shù)寄存器30h中的值，完成中斷后將acc、psw出棧，開中斷。消隱的思想：每次電壓采集后，cpu將數(shù)據(jù)送到lcd顯示，將可能出現(xiàn)以下幾種需要消隱的情況。例如：2000v檔量程：0199.9此時萬位的值0不符合人們的視覺習慣，需要把萬位的值消隱掉，編程是將#20h送入萬位，使其在lcd中不顯示任何字符即可。同樣的情況如下：需要消隱萬位、千位需要消隱萬位、千位、百位2000v檔量程：0019.90001.9需要消隱萬位需要消隱萬位、千位200v檔量程：019.99001.99需要消隱萬位20v檔量程：01.999在采集到數(shù)據(jù)之后，置數(shù)之前判斷檔位，是2v檔不消隱，是其他檔位時再看要消隱的位之前有幾個是零。例如2000v檔量程，-0001.9v，在2次中斷時判斷檔位是2000v檔，第1位是零，消隱第2位千位。4.3通訊模塊程序設計89s52單片機內(nèi)部有一個全雙工的串行通信口，即串行接收和發(fā)送緩沖器（sbuf），這兩個在物理上獨立的接收發(fā)送器，既可以接收數(shù)據(jù)也可以發(fā)送數(shù)據(jù)。但接收緩沖器只能讀出不能寫入，而發(fā)送緩沖器則只能寫入不能讀出，它們的地址為99h。這個通信口既可以用于網(wǎng)絡通信，亦可實現(xiàn)串行異步通信，還可以構(gòu)成同步移位寄存器使用。如果在傳行口的輸入輸出引腳上加上電平轉(zhuǎn)換器，就可方便地構(gòu)成標準的rs-232接口。89s52的串行口有4種工作方式，1種同步方式，3種異步方式。本方式選方式1，一幀數(shù)據(jù)有10位，包括起始位0、8位數(shù)據(jù)位和1位停止位1。串行口電路在發(fā)送時能自動加入起始位和停止位。在接收時，停止位進入scon中的rb8位。方式1的波特率是可變的，由定時器1的溢出率決定。由定時器1最好工作在方式2上（自動重裝載模式），這樣只需對th1設置一次即可。數(shù)據(jù)通過txd輸出，在8個位輸出完畢后，scon寄存器的ti位被設為1，cpu只要判斷ti是1，接著發(fā)送下一個字節(jié)。波特率的設定：定時器t1工作在方式2的初值為：(4-1)為了減小誤差，時鐘振蕩頻率采用11.0592mhz,選用定時器t1工作在方式2作波特率發(fā)生器，波特率為300，設smod為0，依公式（4.1）得初值為：(4-2)所以th1 = tl1 = a0hmov scon ，#50h ；urat工作在方式1上mov tmod ，#20h ；time1工作在方式2上mov th1 , #0a0h ；設置波特率為300本設計的中斷十分重要，為了減少相互間的干擾，保證可靠性，采用查詢方式判斷是否發(fā)送完畢。 a6: jbc ti , a5 ；如果發(fā)送完畢跳，清標志位，跳到a5。 ajmp a6 ；否則跳到a6，等待 a5: i