畢業(yè)設(shè)計（論文）8路輸入模擬信號顯示電路設(shè)計

1、8路模擬信號數(shù)值顯示電路專業(yè)：電子信息工程 班級：電信051本 姓名： 指導(dǎo)老師： 摘要 本文設(shè)計了8路模擬信號數(shù)值顯示電路，通過對現(xiàn)有的各種方案分析，采用了以at89s52為核心，對采集的模擬信號利用a/d轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并送到單片機進行運算處理并通過顯示電路顯示結(jié)果。本系統(tǒng)具有自動輪流顯示8個通道模擬信號的數(shù)值并可以通過按鍵切換通道的功能。通過對所設(shè)計的8路模擬信號數(shù)值顯示電路進行實驗測試，達到了最小分辨率為0.02v，最大顯示數(shù)值為255，測量電壓最大值為5v的技術(shù)指標，基本達到了任務(wù)書的要求。關(guān)鍵詞 單片機 數(shù)據(jù)采集 adc0809 多路信號8-channel analog signal

2、 input numerical display circuitprofession:electronicinformationengineering class:d051 name: instructor: abstract in this paper, the design of the 8-channel analog signal numerical display circuit, through analysis of existing programs, using a at89c52 as the core, ad conversion of the data collecte

3、d and displayed. automatic rotation of the system show that 8-channel analog signal value and can function button to switch channels. design of the analog signal of the 8 numerical experiments show that the test circuit, achieved. minimum resolution of 0.02v, the maximum display value of 255, measur

4、ing voltage 5v max technical indicators, the basic task of the book met the requirements.keyword mcu data actuation system adc0809 softwaresystem hardwaresystem目 錄引言5第一章 概述61.1選題的意義和目的6第二章 系統(tǒng)的方案論證分析與總體設(shè)計721 設(shè)計目標72.2 方案論證與比較72.3 總體設(shè)計82.3.1單片機的簡介82.3.2at89s52單片機的性能及應(yīng)用8第三章 硬件電路設(shè)計113.1模擬信號采集電路113.2 數(shù)據(jù)處理

5、模塊電路123.3 數(shù)碼顯示模塊電路133.4小結(jié)14第四章 軟件設(shè)計154.1 應(yīng)用軟件設(shè)計原則154.2 主程序154.3 顯示子程序154.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換測量子程序164.5 程序的資源分配：174.7 小結(jié)17第五章 檢測與調(diào)試185.1 系統(tǒng)的調(diào)試185.2 系統(tǒng)改進設(shè)想185.3小結(jié)19總結(jié)20參考文獻22致 謝23附錄一 源程序24附錄二 原理圖29附錄三 pcb圖30附錄四 實物照片31附錄五 數(shù)值量模擬量轉(zhuǎn)換對照表（adc0809的參考電壓為5v）32引言隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展和普及，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也迅速地得到應(yīng)用。在生產(chǎn)過程應(yīng)用這一系統(tǒng)，可對生產(chǎn)現(xiàn)場的工藝參數(shù)進行采集，監(jiān)視和

6、記錄，為提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本提供信息和手段。在科學(xué)研究中，應(yīng)用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可獲得大量的動態(tài)信息，是研究瞬間物理過程的有力工具，也是獲取科學(xué)奧秘的重要手段之一?？傊?，不論在哪個應(yīng)用領(lǐng)域中，數(shù)據(jù)采集與處理越及時，工作效率就越高，取得的經(jīng)濟效益就越好。本系統(tǒng)是基于at89s52單片機設(shè)計的，由具有8通道的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片adc0809采集模擬信號，并將采集到的數(shù)據(jù)送入at89s52進行處理。在設(shè)計中采用了精簡電路及充分利用軟件資源為原則，采用了軟件譯碼，并利用三極管擴流來驅(qū)動數(shù)碼管。同時兼顧系統(tǒng)的性能指標，采用了四位數(shù)碼管進行動態(tài)顯示，分別顯示模擬通道數(shù)以及采集到的模擬電壓的數(shù)值。本系統(tǒng)經(jīng)設(shè)計調(diào)試達到

7、了預(yù)期的設(shè)計要求，能夠標準地自動輪流顯示8路模擬電壓數(shù)值量，精度為0.02v，誤差系數(shù)為0.01。第一章 概述1.1選題的意義和目的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，從嚴格的意義上來說，應(yīng)該是用計算機控制的多路數(shù)據(jù)自動檢測或巡回檢測，并且能夠?qū)?shù)據(jù)實行存儲、處理、分析計算以及檢測的數(shù)據(jù)中提取可用的信息，供顯示、記錄、打印或描繪的系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般由數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，數(shù)據(jù)存儲與管理，數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)輸出及顯示這四個部分組成。輸入通道要實現(xiàn)對被測對象的檢測，采樣和信號轉(zhuǎn)換工作。數(shù)據(jù)存儲與管理要用存儲器把采集到的數(shù)據(jù)存儲起來，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，并進行管理和調(diào)用。數(shù)據(jù)處理就是從采集到的原始數(shù)據(jù)中，刪除有關(guān)干擾噪聲，無關(guān)信

8、息和必要的信息，提取出反映被測對象特征的重要信息。另外，就是對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，以便于檢索；或者把數(shù)據(jù)恢復(fù)成原來的物理量形式，以可輸出的形態(tài)在輸出設(shè)備上輸出，例如打印，顯示，繪圖等。數(shù)據(jù)輸出及顯示就是把數(shù)據(jù)以適當?shù)男问竭M行輸出和顯示。高精度的模擬信號顯示不但價格相對高.而且很多只適用于工作的生產(chǎn)中,為了克服以上的缺點,于是選擇了做這樣一個8路輸入模擬信號數(shù)值顯示電路，工作穩(wěn)定可靠，體積小、集成度高、靈敏度高、響應(yīng)時間短、抗干擾能力強等特點。此外該系統(tǒng)成本低廉，器件均為常規(guī)元件，有很高的工程價值。如稍加改動，該系統(tǒng)可以很方便地擴展為電壓測量、控制為一體的產(chǎn)品，具有一定工程應(yīng)用價值。如對該系統(tǒng)進一

9、步擴展，還可以實現(xiàn)利用usb協(xié)議標準與pc機進行數(shù)據(jù)通信，能夠把監(jiān)測到的電壓值保存到pc機中。第二章 系統(tǒng)的方案論證分析與總體設(shè)計2.1 設(shè)計目標設(shè)計一個8路輸入模擬信號數(shù)值顯示電路，具體要求如下：a.8路模擬信號輸入；b.自動輪流顯示8個通道模擬信號的數(shù)值；c.最小分辨率為0.02v；d.最大顯示數(shù)值為255；f.測量電壓最大值為5v。2.2 方案論證與比較該系統(tǒng)要求對模擬輸入信號進行采集存儲并且還要用示波器觀察，同時還要對信號進行處理，并且在發(fā)揮部分還要用led顯示輸入信號波形。由于輸入的是模擬信號，而存儲的是數(shù)字信息，所以要對模擬輸入進行調(diào)理、量化并將其數(shù)字信號存入數(shù)據(jù)存儲器（ram）；

10、而后在顯示時再從存儲器中讀出數(shù)據(jù)并恢復(fù)為模擬信號，作為示波器的模擬輸入，所以在該系統(tǒng)應(yīng)具有ad、da、ram、等主要器件，以便對輸入信號進行量化、存儲和恢復(fù)。在該系統(tǒng)中，控制器一方面控制ad進行數(shù)據(jù)采樣同時還要將采集的數(shù)據(jù)存入ram中；另一方面將ram中的數(shù)據(jù)讀出送給da并控制da進行轉(zhuǎn)換以便示波器顯示；再一方面就是對采得的數(shù)據(jù)進行數(shù)字處理并控制lcd顯示輸入信號的信息特征。所以在該系統(tǒng)中控制器的設(shè)計是至關(guān)重要的。2.2.1 單片機控制方案的選用方案一：采用8031為核心，由于其內(nèi)部沒有存儲器，所以利用2764擴展8kb的外部存儲器，用8031的兩組i/o接口作為外部存儲器接口。方案二：采用a

11、t89c52為核心，對ad轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)進行采集并顯示。其內(nèi)置8k字節(jié)電擦除可編程eeprom片內(nèi)程序存儲器和256字節(jié)ram，無需外部擴展。 綜上所述，方案一要擴展外部存儲器及地址鎖存器，使io大大減少.且增加了電路復(fù)雜程度。所以選用方案二，采用at89c52作為核心。其片內(nèi)程序存儲器空間足夠滿足本系統(tǒng)程序存儲的需要，可以省去對片外eprom程序存儲器和地址鎖存器，使電路結(jié)構(gòu)簡捷。2.2.2 a/d采集方案的選用 方案一：采用雙積分法a/d轉(zhuǎn)換器mc14433（3位半）。由于雙積分方法的二次積分時間比較長，因此a/d轉(zhuǎn)換速度慢（約110次/秒），而精度可以做的比較高。 方案二：采用逐次逼近式a/

12、d轉(zhuǎn)換器adc 0809型8位cmos型a/d轉(zhuǎn)換器，可實現(xiàn)8路模擬信號的分時采集，片內(nèi)有8路模擬選通開關(guān)，以及相應(yīng)的通道地址鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時間約為100s。所以選擇方案二。好的方案的選擇有利于單片機的運行。2.3 總體設(shè)計2.3.1單片機簡介由于at8s52單片機的設(shè)計時間有限其精度不是很高，它的測溫范圍在0255v之間，可以直接應(yīng)用在對電壓精度要求不高的各種現(xiàn)場。除此之外，考慮到測控會用于工業(yè)生產(chǎn)當中，可靠性要求比較重要，并要具有抗干擾能力和避免、消除干擾的能力，以保證系統(tǒng)平穩(wěn)工作。 由以上大致分析，整個系統(tǒng)控制將由at89s52單片機為核心構(gòu)成。選用adc0809作為模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯

13、片，各個檢測信號、控制信號、顯示信號可由單片機的i/o口進行，并由程序保證系統(tǒng)抗干擾的能力。2.3.2 at89s52單片機的性能及應(yīng)用 單片機是早期singlechipmicrocomputer的直譯，它反映了早期單片機的形態(tài)和本質(zhì)。然后，按照面向?qū)ο?，突出控制功能，在片?nèi)集成了許多外圍電路及外設(shè)接口，突破了傳統(tǒng)意義上的計算機結(jié)構(gòu)，發(fā)展成microcontroller的體系結(jié)構(gòu)，目前國外已普遍稱之為微控制器mcu（microcontrollerunit）。鑒于它完全作嵌入應(yīng)用，故又稱為嵌入式微控制器(embedded microcontrolle)。 大多數(shù)單片機采用哈佛（harvard）結(jié)

14、構(gòu)體系，即數(shù)據(jù)存儲空間與程序存儲空間相互獨立的結(jié)構(gòu)體系。它不同于一般通用計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即程序和數(shù)據(jù)共用一個空間的馮諾伊曼(vonneumann)結(jié)構(gòu)。圖2-1 單片機引腳圖at89s51單片機溫度測控儀采用美國intel公司的at89s51單片機，采用雙列直插封裝（dip），有40個引腳，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個i/o口，中斷口線與p3口線復(fù)用。如圖2-1所示為單片機引腳圖：（不要用：號，可用。號，下同）該單片機采用intel公司的高密度非易失性存儲技術(shù)制造，與atmell公司生產(chǎn)的mcs-51系列單片機的指令和引腳設(shè)置兼容。其主要特征如下： 18位cp

15、u2內(nèi)置4k字節(jié)可重復(fù)編程flash，可重復(fù)擦寫1000次3完全定態(tài)操作：0hz24hz，可輸出時鐘信號4128b的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器532根可編程i/o線62個16位定時/計數(shù)器7中斷系統(tǒng)有6個中斷源，可編為兩個優(yōu)先級8一個全雙工可編程串行通道9具有兩種節(jié)能模式：閑置模式和掉電模式值得注意的是，p0、p1、p2、p3口作為普通i/o口使用時都是準雙向口結(jié)構(gòu)，其輸入操作和輸出操作本質(zhì)不同，輸入操作是讀引腳狀態(tài)，輸出是對鎖存器的寫入操作。當內(nèi)部總線給口鎖存器置0或1時，鎖存器中的0、1狀態(tài)立即反映到引腳上。但在輸入操作時，如果鎖存器狀態(tài)為0引腳被鉗位0狀態(tài)，導(dǎo)致無法讀出引腳的高電平輸入。因此，準雙向

16、口作為輸入口時，應(yīng)先使鎖存器置1（稱之為置輸入方式）。然后，再讀引腳，例如：要將p1口的狀態(tài)讀入到累加器a中，應(yīng)執(zhí)行以下兩條指令： movp1，#0ffh；p1口置入方式 mova，p1；讀p1口引腳狀態(tài)到a 另外，i/o口的端口自動識別功能，保證了無論是p1口（低8位地址）p2口（高8位地址）的總線復(fù)用，還是p3口的功能復(fù)用，內(nèi)部資源自動選擇而不需要用指令進行狀態(tài)選擇。 近年來，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，單片機的功能越來越強大。由于單片機的壽命長、速度快、低功耗、低噪聲、可靠性高的特點及16位、32位單片機的出現(xiàn)，在工業(yè)領(lǐng)域仍具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?.3.3 總體設(shè)計方案8路輸入模擬信號數(shù)值顯示電

17、路由a/d轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理及顯示控制等組成。根據(jù)設(shè)計要求，要求能同時輸入8路模擬信號，故在本設(shè)計中采用了8路的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ad0809；由單片機at89c52提供控制信號控制ad0809，并對采集到的數(shù)據(jù)進行處理，通過軟件編程實現(xiàn)8路模擬信號電壓數(shù)值自動輪流顯示；為得到8路模擬信號的數(shù)值進行輪流顯示，本設(shè)計中采用了四個數(shù)碼管，通過軟件直接譯碼，間接驅(qū)動4個共陽極數(shù)碼管，并通過動態(tài)顯示來輪流顯示4個數(shù)碼管。系統(tǒng)總體框圖設(shè)計如圖2-2所示：ad08098路模擬信號采集at89c52控制信號數(shù)據(jù)信號數(shù)值顯示電路圖2-2 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖圖標？，圖中字號為小5號第三章 硬件電路設(shè)計單片機測控系統(tǒng)有時需要進

18、行多路和多參數(shù)的采集和控制，如果每一路都單獨采用各自的輸入回路，即每一路都采用放大、濾波、采樣/保持，a/d等環(huán)節(jié)，不僅成本比單路成倍增加，而且會導(dǎo)致系統(tǒng)體積龐大，且由于模擬器件、阻容元件參數(shù)特性不一致，對系統(tǒng)的校準帶來很大困難；并且對于多路巡檢如8路信號采集情況，每路單獨采用一個回路幾乎是不可能的。因此，除特殊情況下采用多路獨立的放大、a/d外，通常采用公共的采樣保持及ad轉(zhuǎn)換電路(有時甚至可將某些放大電路共用)，利用多路模擬開關(guān)，可以方便實現(xiàn)共用。3.1 模擬信號采集電路模擬信號采集需要用到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，而adc0809具有較高的轉(zhuǎn)換速度和精度，分辨率為8位，且受溫度影響較小，能較長時間保證

19、精度，重現(xiàn)性好，功耗較低，且具有8路模擬開關(guān)，滿足本電路的設(shè)計要求，故在該電路模塊中采用了adc0809進行8路模擬信號采集，模數(shù)轉(zhuǎn)換器adc0809各引腳功能下：in7in0：8個模擬量輸入端；start：啟動信號，當start為高電平時，a/d轉(zhuǎn)換開始；eoc：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，當a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束后，發(fā)出一個正脈沖，表示a/d轉(zhuǎn)換完畢。此信號可用做a/d轉(zhuǎn)換是否結(jié)束的檢測信號，或向cpu申請中斷的信號；enable：輸出允許信號。當此信號有效時，允許從a/d轉(zhuǎn)換器的鎖存器中讀取數(shù)字量。此信號可作為adc0809的片選信號，高電平有效；cloclk：實時時鐘，可通過外接rc電路改變時鐘頻率； al

20、e：地址鎖存允許，高電平有效。當ale為高電平時，允許c，b，a所示的通道被選中，并把該通道的模擬量接入a/d轉(zhuǎn)換器；c，b，a：通道號選擇端子。c為最高位，a為最低位；d7d0：數(shù)字量輸出端；vref（+），vref（-）：參考電壓端子。用以提供d/a轉(zhuǎn)換器權(quán)電阻的標準電平。對于一般單極性模擬量輸入信號，vref（+）=+5v，vref（-）=0v；vcc：電源端子，接+5v；gnd：接地端。adc0809是由單一電源，+5v供電，模擬電壓的輸入范圍為05v，故本設(shè)計允許輸入的模擬電壓最大值為5v。該電路模塊的工作過程：第22腳ale為地址鎖存控制，當輸入為高電平時，對地址信號進行鎖存；6腳

21、start為測試控制，當輸入一個2us寬高電平脈沖時，就開始a/d轉(zhuǎn)換；7腳eoc為a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束標志，當a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束時，7腳輸出高電平；9腳enable為a/d轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許控制，當enable腳為高電平時，a/d轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)從端口輸出；則可讀出數(shù)據(jù)。adc0809的轉(zhuǎn)換速度取決于芯片的時鐘頻率，要求時鐘頻率范圍為：101280khz，所以應(yīng)該利用單片機第30腳的6分頻晶振頻率，再通過74ls74二分頻得到1mhz時鐘，但是經(jīng)測試adc0809可直接在2mhz的時鐘頻率下工作，這樣就可以省去二分頻頻集成塊，所以在本設(shè)計中我們采用了由單片機ale腳直接與clock直接相連adc0809的引腳圖

22、如圖3-1所示：圖3-1 adc0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)邏輯圖與引腳圖3.2 數(shù)據(jù)處理模塊電路該電路主要完成將接受到的adc0809轉(zhuǎn)換輸出的二進制數(shù)值進行bcd碼的轉(zhuǎn)換，并根據(jù)設(shè)計要求完成8路數(shù)值輪流顯示的功能，故需借助單片機來完成編程功能。在本設(shè)計中，采用了at89s52單片機，at89s52是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有8k 在系統(tǒng)可編程flash 存儲器。使用atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80c51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位cpu 和在系統(tǒng)可編程flash，由單片機p0

23、口接收二進制數(shù)據(jù)。設(shè)計中單片機中的i/o口都用做普通的輸入輸出口，由p1口接受ad0809送來的二進制數(shù)值，p0口是數(shù)碼管數(shù)值輸出口，p3.0p3.3作為數(shù)碼管的位驅(qū)動口。為得到ad0809的時鐘信號，在設(shè)計中，利用了單片機的ale端口。ale/prog：地址鎖存控制信號（ale）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。在一般情況下，ale可以得到和ad0809轉(zhuǎn)換的時鐘脈沖連接。提供需要的脈沖時間。單片機的p2口輸出控制信號，以此來控制adc0809的轉(zhuǎn)換。具體的數(shù)據(jù)處理過程，將在軟件設(shè)計中進行詳細介紹。3.3 數(shù)碼顯示模塊電路led顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段組成的顯示器，有8

24、字段和“米”字段之分。顯示塊都有dp顯示段，用于顯示小數(shù)點。7段led的字型碼，由于只有7個段發(fā)光二極管，所以字型碼為一個字節(jié)。“米”字段led的字型碼由于有15個段發(fā)光二極管，所以字型碼為兩個字節(jié)。這種顯示塊有共陽極和共陰極兩種。共陰極led顯示塊的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地，當某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽板led顯示塊的發(fā)光二極管的陽極連接在一起，通常此公共陽極接正電壓。 由n片led顯示塊可拼接成n位led顯示器。本設(shè)計是4位led顯示器的結(jié)構(gòu)。 n位led顯示器有n根位選線和8xn(或16xn)根段選線。根據(jù)顯示方式的不

25、同，位選線和段選線的連接方法也各不相同。段選線控制顯示字符的字型，而位選線則控制顯示位的亮、暗； led顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種顯示方式，一是led靜態(tài)顯示方式、二是動態(tài)顯示。led顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時，各位的共陰極(或共陽極)連接在一起并接地(或+5v)，每位的段選線(adp)分別與一8位的鎖存輸出相連。之所以稱為靜態(tài)顯示，是由于顯示器中的各位相互獨立，而且各位的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另一個字符為止。也正因為如此，靜態(tài)顯示器的亮度都較高。本設(shè)計用的是陽極驅(qū)動。圖3.5所示為一個四位動態(tài)態(tài)led顯示器電路。該電路各位可獨立顯示，只要在該位的段選線上保

26、持段選碼電平，該位就能保持相應(yīng)的顯示字符。由于各位分別由一個8位輸出口控制段選碼，故在同一時間里，每一位顯示的字符可以各不相同。這種顯示方式接口，編程容易，管理也簡單，付出的代價是占用口線資源較多。如圖3.5電路所示，若用i/o口線接口，則要占用4個8位i/o口，若用鎖存器(如74ls244)接口，則要用1片74ls244芯片。而如果用“米”字段的led顯示器，則靜態(tài)顯示方式需要更多的硬件資源。如果顯示器位數(shù)增多，則靜態(tài)顯示方式更是無法適應(yīng)。因此在顯示位數(shù)較多的情況下，一般都采用動態(tài)顯示方式。根據(jù)設(shè)計要求，要求自動輪流顯示模擬通道數(shù)，以及8路模擬電壓數(shù)值，根據(jù)功能要求，結(jié)合實際的布局布線復(fù)雜程

27、度及調(diào)試的難易程度，為簡化電路起見，在設(shè)計中我們采用了動態(tài)顯示，并用四個連接的共陽數(shù)碼管取代了單個的數(shù)碼管，以做到調(diào)試簡單，實現(xiàn)容易。由于根據(jù)數(shù)碼管的參數(shù)要求，要求其驅(qū)動電流在10ma20ma之間，在電路中采用9012三極管進行擴流來驅(qū)動四個數(shù)碼管；在本設(shè)計中段碼顯示是由p0口進行輸出，為防止數(shù)碼管灌入單片機的電流超出了允許的電流范圍，在數(shù)碼管與單片機的p1口之間接入了510歐姆的電阻。硬件電路圖如圖3-2所示。同樣為了簡化電路，且充分利用單片機的資源，采用了軟件譯碼代替硬件譯碼的方式，來進行數(shù)值顯示。由于人眼的視覺暫留時間為0.1s（100ms），所以每位顯示的間隔不能超過20ms，并保持延

28、時一段時間，以造成視覺暫留效果，給人看上去每個數(shù)碼管總在亮，在本設(shè)計中每位數(shù)值的顯示時間為1ms，一個通道的數(shù)值顯示包括了通道數(shù)及電壓數(shù)值輪流顯示，共輪番顯示255次，所以每個通道的停留時間為1s。圖3-2 數(shù)碼顯示模塊電路由于本設(shè)計中顯示的數(shù)值不是實際的模擬電壓值，而只是由ad0809采集的到模擬電壓顯示的二進制數(shù)，為使使用者能夠通過數(shù)值得到實際的模擬電壓數(shù)值，可以通過下表進行查閱，例如：如果數(shù)碼管顯示的數(shù)值為2136，則表示，模擬通道in2的電壓值為由數(shù)值量136代表的模擬電壓2.6656v。詳細轉(zhuǎn)換情況見附件三。3.4小結(jié)本章詳細敘述了8路模擬信號數(shù)值顯示的硬件電路的結(jié)構(gòu)，分析了各個硬件

29、電路的工作原理。在設(shè)計硬件電路的同時，充分考慮將軟件和硬件結(jié)合起來，發(fā)揮單片機的智能化優(yōu)勢。簡化硬件電路的設(shè)計，提高硬件電路的可靠性和穩(wěn)定性。第四章 軟件設(shè)計4.1 應(yīng)用軟件設(shè)計原則應(yīng)用系統(tǒng)中的應(yīng)用軟件是根據(jù)系統(tǒng)功能要求設(shè)計的，應(yīng)可靠實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。在本設(shè)計中，軟件設(shè)計要力求做到以下幾點6： 1軟件結(jié)構(gòu)清晰，簡捷，流程合理。 2各功能程序?qū)崿F(xiàn)模塊化，子程序化。這樣，即便于調(diào)試、鏈接，又便于移植、修改。 3程序存儲區(qū)，數(shù)據(jù)存儲區(qū)要合理規(guī)劃，既能節(jié)約內(nèi)存容量，又使操作方便。 4運行狀態(tài)實現(xiàn)標志化管理。各個功能程序運行狀態(tài)，運行結(jié)果以及運行要求都要設(shè)置狀態(tài)標志以便查詢，程序的轉(zhuǎn)移、運行、控制都可

30、通過狀態(tài)標志條件來控制。 5經(jīng)過調(diào)試修改后的程序應(yīng)進行規(guī)范化，除去修改的痕跡，以便于交流和借鑒，也為以后的軟件模塊化、標準化打下基礎(chǔ)。 6實現(xiàn)全面軟件抗干擾設(shè)計。軟件抗干擾是單片機應(yīng)用系統(tǒng)提高可靠性的有利措施。具體的軟件抗干擾方法，將在第五章中介紹。下面幾節(jié)將詳細介紹各個模塊要實現(xiàn)的功能以及實現(xiàn)方法。4.2 主程序當進行一次測量后，將顯示出每一通道的a/d轉(zhuǎn)換值。每個通道的數(shù)據(jù)顯示時間在1s左右。主程序在調(diào)用顯示程序和測試程序之間循環(huán)，其流程圖如圖4-1所示。主程序和中斷程序入口的程序如下：這可不是主程序，沒必要出現(xiàn)在此，你可以只出現(xiàn)入口地址，或進行一個入口地址的說明即可。 org 0000h

31、 ;程序執(zhí)行開始地址 ljmp start ;跳至start執(zhí)行 org 0003h ;外中斷0中斷入口地址 reti ;中斷返回(不開中斷) org 000bh ;定時器t0中斷入口地址 reti ;中斷返回(不開中斷) org 0013h ;外中斷1中斷入口地址 reti ;中斷返回(不開中斷) org 001bh ;定時器t1中斷入口地址 reti ;中斷返回(不開中斷) org 0023h ;串行口中斷入口地址 reti ;中斷返回(不開中斷) org 002bh ;定時器t2中斷入口地址 reti ;中斷返回(不開中斷)4.3 顯示子程序系統(tǒng)上電時，將70h77h內(nèi)存單元清零，p2口

32、置零。程序初始化使整體的 程序更簡潔明了。采用動態(tài)掃描法實現(xiàn)四位數(shù)碼管的數(shù)值顯示。測量所得的a/d轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)放在70h77h內(nèi)存單元中。測量數(shù)據(jù)在顯示時需經(jīng)過轉(zhuǎn)換成為十進制bcd碼放在78h7bh中，其中7bh存放通道標志數(shù)。寄存器r3用來作為8路循環(huán)控制，r0用做顯示數(shù)據(jù)地址指針。4.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換測量子程序模數(shù)轉(zhuǎn)換測量子程序是用來控制對0809 8路模擬輸入電壓的a/d轉(zhuǎn)換，并將對應(yīng)的數(shù)值移入70h77h內(nèi)存單元，其程序流程如圖4-2所示。具體程序清單見附件二。啟動測試取數(shù)據(jù)（p2.5=1）開始a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束p3.7=1？0809地址加1地址數(shù)小于8？結(jié)束開始初始化調(diào)用a/d轉(zhuǎn)換子程序調(diào)用顯示

33、子程序圖4-1 主程序流程圖（圖中字號為小5） 圖4-2 a/d轉(zhuǎn)換測量程序流程圖 4.5 程序的資源分配內(nèi)部ram70h77h是8路模擬信號經(jīng)過ad轉(zhuǎn)換得到的二進制數(shù)存儲單元，78h7bh是分別作為數(shù)碼管的的模擬通道數(shù)，電壓數(shù)值的百位、十位、個位。盡管采取了硬件抗干擾措施,但由于干擾信號產(chǎn)生的原因很復(fù)雜,且有很大的隨機性,因此在采取硬件抗干擾措施的基礎(chǔ)上,采取軟件抗干擾措施加以補充。常見的軟件抗干擾技術(shù)有:數(shù)字濾波、指令冗余和“看門狗”技術(shù)、系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)視和提高開關(guān)量輸入、輸出干擾。系統(tǒng)常見的出錯現(xiàn)象:死機、被控對象誤操作和定時不準,他們主要由于內(nèi)部程序指針錯亂使程序進入“死循環(huán)”和ram

34、資料被沖亂或改變導(dǎo)致的。比如加單字節(jié)指令nop或有效的單字節(jié)指令并用引導(dǎo)指令ljmpmain將捕獲的“亂飛”程序引向復(fù)位入口地等措施來校正。4.7 小結(jié)本章詳細敘述了系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)。軟件是整個控制器的重要組成部分，設(shè)計的好壞關(guān)系到系統(tǒng)的性能。在控制器的軟件設(shè)計中，采用匯編語言設(shè)計程序，編程、調(diào)試方便。第五章 檢測與調(diào)試5.1 系統(tǒng)的調(diào)試按照總的電路圖進行布局和布線，焊接完成之后，進行了系統(tǒng)檢測，本電路的檢測步驟如下：a.在通電之前，先檢查電源與地端之間的電阻大小，在正常情況下，電阻值為無窮大，但實際情況為幾千歐姆。如果電阻小，則說明電路中存在短路現(xiàn)象，可通過定點與動點結(jié)合的試觸法進行測試，檢查短

35、路的引腳，并矯正。b.通電之后，檢測單片機是否工作正常，通過檢測單片機的30腳ale看是否有正弦波輸出，且其電壓值是否為電源電壓的一半。如果單片機沒工作，則看振蕩電路是否正常，檢測18，19腳的電壓是否在2.2v左右。c.檢測復(fù)位電路是否工作正常，按下復(fù)位開關(guān)之后，單片機的第9腳是否有高電平。如果沒有，則檢查復(fù)位電路是否連接正確。d.檢測各集成芯片是否工作正常，即檢測各芯片的電源端是否有電壓。經(jīng)檢測完畢無異常情況之后，可以通過燒寫器下載程序進行調(diào)試。以下是在本次調(diào)試過程當中遇到的問題：a.數(shù)碼管只亮了后面兩個，經(jīng)檢測數(shù)碼管是好的，通過檢測電路焊接情況，由于存在虛焊的情況，經(jīng)矯正之后數(shù)碼管亮了三

36、個，為檢查唯一一個不亮的數(shù)碼管，采用了程序檢測與硬件檢測相結(jié)合的方法，最后得出結(jié)論三極管是壞的，換掉三極管之后，數(shù)碼管工作完全正常。b.在數(shù)碼管顯示時，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管在初次采樣顯示為00，經(jīng)調(diào)節(jié)程序的順序并修改，從程序上電之初就開始輪流采集八路模擬電壓，通過數(shù)碼管顯示，可以得到標準的電壓數(shù)值量。c.為檢測得到的電壓數(shù)值量與其代表的模擬電壓是否相一致，用數(shù)字電壓表測量模擬量與理論計算得到的模擬量進行比較，在開始檢測時出現(xiàn)了較大的差值，經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)，電壓輸入端存在虛焊的現(xiàn)象，經(jīng)矯正，得到的測量值與理論值之間的誤差為0.01左右，滿足題目的精度要求。5.2 系統(tǒng)改進設(shè)想本設(shè)計可進一步進行指標和性能的完善

37、，比如：可以擴大電壓的量程范圍，可以通過自動量程轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)；可以采用c語言來編寫，提高顯示數(shù)值顯示精度，并可顯示模擬電壓的實際值。5.3小結(jié)本章中列出了系統(tǒng)檢測和調(diào)試的技術(shù)系統(tǒng)的，并結(jié)合在本系統(tǒng)中的具體應(yīng)用進行了說明，而且對于其它的任何單片機控制系統(tǒng)檢測都有一定的參考意義?？偨Y(jié)本次畢業(yè)設(shè)計綜合運用大學(xué)所學(xué)過的專業(yè)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)選修課，是對大學(xué)四年所學(xué)的知識的一次重要總結(jié)也是重大考驗。經(jīng)過查資料、選方案、設(shè)計電路、畫原理圖、pcb布線、制板、焊接、編程、調(diào)試、撰寫設(shè)計報告，使我得到了一次較全面的工程實踐訓(xùn)練。從而進一步鞏固專業(yè)知識，學(xué)會正確運用所學(xué)知識、查閱有關(guān)資料及手冊的方法。理論聯(lián)系實

38、際，培養(yǎng)了良好的思維習(xí)慣，提高獨立思考和解決問題的能力，提高和培養(yǎng)創(chuàng)新能力，為本專業(yè)工作打下基礎(chǔ)。通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我對本專業(yè)的知識理解得更加透徹，特別是無線遙控涉及到編碼解碼及高頻的知識，都比較抽象，沒有實際運用的經(jīng)驗，這次都有比較深刻的體會，對我也是一大挑戰(zhàn)?？朔耍趯I(yè)道路上我又向前邁進一步。這次設(shè)計選用匯編語言來編寫程序，一方面是因為匯編語言比較精簡，且具有方便的模塊化編程技術(shù)，它本身并不依賴于機器硬件系統(tǒng)，基本上不做修改就可根據(jù)單片機的不同較快地移植過來。另一方面是為了鞏固學(xué)習(xí)匯編語言，以便更快的進入工作崗位，為嵌入式開發(fā)做準備。在這次畢業(yè)設(shè)計中，為了少走彎路和節(jié)省時間，我深深的

39、體會到了應(yīng)充分考慮并滿足抗干擾的要求的重要性，避免在設(shè)計完成后再去進行抗干擾的補救措施。形成干擾的基本要素有三個：1）干擾源，指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號。（2）傳播路徑。（3）敏感器件。具體的抗干擾方案一軟件方面1應(yīng)該將不用的代碼空間全清成“0”，因為這等效于nop，可在程序跑飛時歸位；2、在跳轉(zhuǎn)指令前加幾個nop，目的同1；3、在無硬件watchdog時用軟件模擬watchdog，以監(jiān)測程序的運行；4、涉及處理外部器件參數(shù)調(diào)整或設(shè)置時，為防止外部器件因受干擾而出錯可定時將參數(shù)重新發(fā)送一遍，這樣可使外部器件盡快恢復(fù)正確；5、通訊中的抗干擾，可加數(shù)據(jù)校驗位，可采取3取2或5取3策略；6、在有通

40、訊線時，如i2c、三線制等，實際中發(fā)現(xiàn)將data線、clk線、inh線常態(tài)置為高，其抗干擾效果要好過置為低。二硬件方面：1、地線、電源線的部線肯定重要了！2、線路的去偶；3、數(shù)、模地的分開；4、每個數(shù)字元件在地與電源之間都要104電容；5、在有繼電器的應(yīng)用場合，尤其是大電流時，防繼電器觸點火花對電路的干擾，可在繼電器線圈間并一104和二極管，在觸點和常開端間接472電容，效果不錯！6、為防i/o口的串擾，可將i/o口隔離，方法有二極管隔離、門電路隔離、光偶隔離、電磁隔離等；7、當然多層板的抗干擾肯定好過單面板，但成本卻高了幾倍。 8、選擇一個抗干擾能力強的器件比之任何方法都有效，我想這點應(yīng)該最

41、重要。因為器件天生的不足是很難用外部方法去彌補的，但往往抗干擾能力強的就貴些參考文獻1 張大明.單片機控制實訓(xùn)指導(dǎo)及綜合應(yīng)用實例. 機械工業(yè)出版社. 2008：23-452 徐惠民，安德寧 單片微型計算機原理接口與應(yīng)用 第1版 北京：北京郵電大學(xué)出版社，2006 20-563 趙曉安.mcs-51單片機原理及應(yīng)用. 天津：天津大學(xué)出版社，2008.3 1-604 萬福君,潘松峰.單片微機原理系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2006 15-31.5 陳曉文.電子線路課程設(shè)計.電子工業(yè)出版社 2007：12-356 劉亮. 先進傳感器及應(yīng)用. 化學(xué)工業(yè)出版社北京, 2005: 48-527

42、2 關(guān)鍵.電子cad 技術(shù).電子工業(yè)出版社.2006 :37-558 張永瑞，劉振起，楊林耀.電子測量技術(shù)基礎(chǔ)m.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2007:188-231.9 付家才.eda原理與應(yīng)用m.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007：225-250.10 j. roychowd hury. efficient methods for simulating highly nonlinear multi-rate circuitsj. in proceedings of the 34th dac: 269274, 1997.11 albert leon garcia,indra widjaja.

43、radio frequency and microwave applicationsm. communication networks: fundamental concepts and key architectures. prentice hall, 2006.參考文獻格式請參考指導(dǎo)書第8頁，注意標點符號。致 謝在本次設(shè)計中，我要感謝我的指導(dǎo)老師吳曉飛，感謝吳老師對我的指導(dǎo)和幫助，使我的水平得到了顯著的提高。同時也要感謝系里各位老師給予的指導(dǎo)和幫助。也感謝家人和同學(xué)對我支持。感謝校方給予我這樣一次機會，能夠獨立地完成一個課題，并在這個過程當中，給予我們各種方便，使我們在即將離校的最后一段時

44、間里，能夠更多學(xué)習(xí)一些實踐應(yīng)用知識，增強了我們實踐操作和動手應(yīng)用能力，提高了獨立思考的能力，讓我認識到自己的不足，再一次對我的母校表示感謝。 在這里我還要感謝計算機與信息工程學(xué)院各位老師四年來對我的學(xué)習(xí)的諄諄教誨。在此期間還要感謝家人及朋友對我學(xué)習(xí)的支持。謝謝！附錄一 源程序;*;八路模擬數(shù)據(jù)采集顯示電路; 2001.10.08編 ;*;70h-77h存放采樣值，78h-7bh存放顯示數(shù)據(jù)，依次為個位、十位、百位、通道標志;*;* *;* 主程序和中斷程序入口 *;* *;*org 0000h ;程序執(zhí)行開始地址ljmp start ;跳至start執(zhí)行org 0003h ;外中斷0中斷入口地

45、址reti ;中斷返回（不開中斷）org 000bh ;定時器t0中斷入口地址reti ;中斷返回（不開中斷）org 0013h ;外中斷1中斷入口地址reti ;中斷返回（不開中斷）org 001bh ;定時器t1中斷入口地址reti ;中斷返回（不開中斷）org 0023h ;串行口中斷入口地址reti ;中斷返回（不開中斷）org 002bh ;定時器t2中斷入口地址reti ;中斷返回（不開中斷）;*;* *;* 初始化程序中的各變量 *;* *;*clearmemio: clr a ; mov p2,a ;p2口置0 mov r0,#70h ;內(nèi)存循環(huán)清0（70h-7bh） mov

46、r2,#0ch ;loopmem: mov r0,a ; inc r0 ; djnz r2,loopmem ; mov a,#0ffh ; mov p0,a ;p0、p1、p3端口置1 mov p1,a ; mov p3,a ; ret ;子程序返回;*;* *;* 主 程 序 *;* *;*start: lcall clearmemio ;初始化main: jb p3.0,main1jnb p3.0,$mov 84h,#70hmov 7bh,#01hmain2: jb p3.0,main3jnb p3.0,$ sjmp mainmain3:lcall display1lcall test ;測量一次ajmpmain2 ;返回main循環(huán)nop ;pc值出錯處理nop ;空操作nop ;空操作ljmpstart ;重新復(fù)位起動main1:lcall display ;顯示數(shù)據(jù)一次 lcall test ;測量一次ajmpmain ;返回main循環(huán)nop ;pc值出錯處理nop ;空操作nop ;空操作ljmpstart ;重新復(fù)位起動;display: m