ATS的直流數(shù)字電壓表設(shè)計

1、個人收集整理勿做商業(yè)用途封面?zhèn)€人收集整理勿做商業(yè)用途作者： Pan Hongliang僅供個人學(xué)習(xí)基于 AT89S52地直流數(shù)字電壓表設(shè)計摘要：隨著電子科學(xué)技術(shù)地發(fā)展, 電子測量成為廣大電子工作者必須掌握地手段, 對測量地精度和功能地要求也越來越高, 而電壓地測量甚為突出, 因為電壓地測量最為普遍. 本設(shè)計在參閱了大量前人設(shè)計地數(shù)字電壓表地基礎(chǔ)上, 利用單片機技術(shù)結(jié)合A/D 轉(zhuǎn)換芯片A/D574A 構(gòu)建了一個直流數(shù)字電壓表. 本文首先簡要介紹個人收集整理勿做商業(yè)用途了設(shè)計電壓表地主要方式以及單片機系統(tǒng)地優(yōu)勢；統(tǒng)和軟件系統(tǒng)地設(shè)計, 并給出了硬件電路地設(shè)計細節(jié)性分析等 .然后詳細介紹了直流數(shù)字電壓

2、表地設(shè)計流程, 以及硬件系, 包括各部分電路地走向. 芯片地選擇以及方案地可行關(guān)鍵詞：單片機 (MCU)； 電壓； A/D 轉(zhuǎn)換； AD574A； ISD1420Abstract: With the development of electronical scientific technology, electronical measurement became a technic that everyone of engaging electronical had to master it. What s more, the precision is higher and higher an

3、d, the function is more and more powerful, and voltage s measurement is best important. Primarily, I designed a Digital-Voltmeter use MCU technic with A/D-switch chip(AD574A)base on lots of predecessor design. In this article, introduce some methods that design Digital-Voltmeter and the advantages o

4、f use MCU system to do it on the first; then treat the procedure of design of direct- Digital-Voltmeter,contain the hardware and software.Keywords: Micro Controller Unit； Voltmeter ； A/D switch ； AD574A ； ISD14201. 前言在電量地測量中 , 電壓 . 電流和頻率是最基本地三個被測量 , 其中電壓量地測量最為經(jīng)常 . 而且隨著電子技術(shù)地發(fā)展 , 更是經(jīng)常需要測量高精度地電壓 , 所以數(shù)字

5、電壓表就成為一種必不可少地測量儀器 . 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)地模擬量（直流或交流輸入電壓）轉(zhuǎn)換成不連續(xù) . 離散地數(shù)字形式并加以顯示地儀表 . 由于數(shù)字式儀器具有讀數(shù)準(zhǔn)確方便 . 精度高 . 誤差小 . 靈敏度高和分辨率高 . 測量速度快等特點而倍受青睞 . 本設(shè)計從各個角度分析了由單片機組成地數(shù)字電壓表地設(shè)計過程及各部分電路地組成及其原理 , 并且分析了程序如何驅(qū)動單片機進而使系統(tǒng)運行起來地原理及方法.框圖如下：個人收集整理勿做商業(yè)用途ISD1420 語音 芯片量程控制電路單片機系統(tǒng)總框圖A/D模轉(zhuǎn)換擬器電AD5

6、74A壓輸入電壓顯示本設(shè)計主要分為兩部分：硬件電路及軟件程序 . 而硬件電路又大體可分為單片機小系統(tǒng)電路 . 分壓電路 .A/D 轉(zhuǎn)換電路 .LED 顯示電路及語音報讀電路 , 各部分電路地設(shè)計及原理將會在硬件電路設(shè)計部分詳細介紹； 程序地設(shè)計使用 C 語言編程 , 利用 Keil 軟件對其編譯和仿真 , 詳細地設(shè)計算法將會在程序設(shè)計部分詳細介紹 .2. 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計2.1 單片機小系統(tǒng)電路2.1.1. 單片機芯片選擇單片機采用 MCS-51系列單片機 . 由ATMEL公司生產(chǎn)地 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

7、 . 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 . 在單芯片上 , 擁有靈巧地 8 位CPU 和在線系統(tǒng)可編程 Flash, 使得 AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活 . 有效地解決方案 .AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash,256 字節(jié) RAM,32 位I/O 口線 , 看門狗定時器 ,2 個數(shù)據(jù)指針 , 三個 16 位定時器 / 計數(shù)器 , 一個 6向量 2級中斷結(jié)構(gòu) , 全雙工串行口 , 片內(nèi)晶振及時鐘電路 . 空閑模式下 ,CPU停止工作 , 允許 RAM定.時器 / 計數(shù)器 . 串口 . 中

8、斷繼續(xù)工作 . 掉電保護方式下 ,RAM內(nèi)容被保存 , 振蕩器被凍結(jié) , 單片機一切工作停止 , 直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止 . 而且 , 它還具有一個看門狗（ WDT）定時 / 計數(shù)器 , 如果程序沒有個人收集整理勿做商業(yè)用途正常工作 , 就會強制整個系統(tǒng)復(fù)位 , 還可以在程序陷入死循環(huán)地時候 , 讓單片機復(fù)位而不用整個系統(tǒng)斷電 , 從而保護你地硬件電路 .AT89S52有40個引腳 ,32 個外部雙向輸入 / 輸出（ I/O ）端口 , 同時內(nèi)含 2個外中斷口 ,2 個 16位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口 , 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

9、器 . 其將通用地微處理器和 Flash 存儲器結(jié)合在一起 , 特別是可反復(fù)擦寫地 Flash 存儲器可有效地降低開發(fā)成本 . 其芯片引腳圖如下：圖 2.1_1 AT89S52引腳圖2.1.2. 單片機管腳說明VCC：供電電壓 .GND：接地 .P0口：P0口為一個 8位漏級開路雙向 I/O 口, 每腳可吸收 8TTL門流 . 當(dāng)P1口地管腳第一次寫 1時, 被定義為高阻輸入 .P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器 , 它可以被定義為數(shù)據(jù) / 地址地第八位 . 在FIASH編程時 ,P0 口作為原碼輸入口 , 當(dāng) FIASH進行校驗時 ,P0 輸出原碼 , 此時 P0外部必須被拉高 .P1口： P

10、1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻地8位雙向 I/O 口,P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流 .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 , 將輸出電流 , 這是由于內(nèi)部上拉地緣故 . 在FLASH編程和校驗時 ,P1 口作為第八位地址接收 .P2口： P2口為一個內(nèi)部上拉電阻地 8位雙向 I/O 口,P2 口緩沖器可接收 , 輸出 4個 TTL門電流 , 當(dāng) P2口被寫“ 1”時 , 其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高 , 且作為輸入 . 并因此作為輸入時 ,P2 口地管腳被外部拉低 , 將輸出電流 . 這是由于內(nèi)部上拉地緣故 .P2 口當(dāng)用于外部程序存

11、儲器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時 ,P2 口輸出地址地高八位 . 在給出地址 “ 1”時 , 它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢 , 當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時 ,P2 口輸出其特殊功能寄存器地內(nèi)容 .P2 口在 FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號 .P3口： P3口管腳是 8個帶內(nèi)部上拉電阻地雙向 I/O 口 , 可接收輸出 4個TTL門電流 . 當(dāng) P3口寫入“1”后, 它們被內(nèi)部上拉為高電平 , 并用作輸入 . 作為輸入 , 由于外部下拉為低電平 ,P3口將輸出電流（ ILL ）這是由于上拉地緣故 .P3口也可作為 AT89S52地一些特殊功能口 , 如下表所示：個人

12、收集整理勿做商業(yè)用途P3口引腳第二功能P3.0RXD（串行口輸入）P3.1TXD（串行口輸出）P3.2INT0（外部中斷 0輸入）P3.3INT1（外部中斷 1輸入）P3.4T0（定時器 0外部脈沖輸入）P3.5T1（定時器 1外部脈沖輸入）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖輸出）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖輸出）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號.RST：復(fù)位輸入 . 當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時 , 要保持 RST腳兩個機器周期地高電平時間 .ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時 , 地址鎖存允許地輸出電平用于鎖存地址地地位字節(jié) . 在 FLASH編程期間 , 此引腳用于輸入編程脈

13、沖 . 在平時 ,ALE端以不變地頻率周期輸出正脈沖信號 , 此頻率為振蕩器頻率地 1/6. 因此它可用作對外部輸出地脈沖或用于定時目地 . 然而要注意地是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時 , 將跳過一個 ALE脈沖 . 如想禁止 ALE地輸出可在 SFR8EH地址上置 0. 此時 , ALE 只有在執(zhí)行MOVX,MOVC指令是 ALE才起作用 . 另外 , 該引腳被略微拉高 . 如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止 , 置位無效 ./PSEN：外部程序存儲器地選通信號 . 在由外部程序存儲器取指期間 , 每個機器周期兩次 /PSEN有效 . 但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時 , 這兩次有效地 /PSEN

14、信號將不出現(xiàn) ./EA/VPP：當(dāng) /EA保持低電平時 , 則在此期間外部程序存儲器 （0000H-FFFFH）,不管是否有內(nèi)部程序存儲器 . 注意加密方式 1時 ,/EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時 , 此間內(nèi)部程序存儲器 . 在FLASH編程期間 , 此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）.XTAL1：反向振蕩放大器地輸入及內(nèi)部時鐘工作電路地輸入.XTAL2：來自反向振蕩器地輸出.2.1.3. 單片機小系統(tǒng)電路連接電路連接圖如下圖：個人收集整理勿做商業(yè)用途圖 2.1_2 單片機小系統(tǒng)2.2 A/D 轉(zhuǎn)換器與單片機接口電路2.2.1.A/D轉(zhuǎn)換器芯片選擇A/

15、D 轉(zhuǎn)換器是模擬量輸入通道中地一個環(huán)節(jié), 單片機通過A/D 轉(zhuǎn)換器把輸入模擬量變成數(shù)字量再處理.隨著大規(guī)模集成電路地發(fā)展 , 目前不同廠家已經(jīng)生產(chǎn)出了多種型號地 A/D 轉(zhuǎn)換器 , 以滿足不同應(yīng)用場合地需要 . 如果按照轉(zhuǎn)換原理劃分 , 主要有 3 種類型 , 即雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器 . 逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器和并行式 A/D 轉(zhuǎn)換器 . 目前最常用地是雙積分和逐次逼近式 .雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器具有抗干擾能力強 . 轉(zhuǎn)換精度高 . 價格便宜等優(yōu)點 , 比如 ICL71XX 系列等 , 它們通常帶有自動較零 . 七段碼輸出等功能 . 與雙積分相比 , 逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換地轉(zhuǎn)換速

16、度更快 , 而且精度更高 , 比如 ADC0808.ADC0809等 , 它們通常具有 8 路模擬選通開關(guān)及地址譯碼 . 鎖存電路等 , 它們可以與單片機系統(tǒng)連接 , 將數(shù)字量送單片機進行分析和顯示 .本設(shè)計中 , 要求精度小于0.1%, 則必須選用分辨率大于8 位地芯片 , 如 10位 .12 位.14 位或 16 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 , 比如 AD573.AD574A.ADC1140等. 本電路采用AD574A.AD574A是美國 Analog Device 公司在 AD574地基礎(chǔ)上改進過地一種完全 12 位單片 A/D 轉(zhuǎn)換器 . 它采用逐次逼近型地 A/D 轉(zhuǎn)換器 , 最大轉(zhuǎn)換時間為

17、 25us, 轉(zhuǎn)換精度為 0.05%, 所以適合于高精度地快速轉(zhuǎn)換采樣系統(tǒng) . 芯片內(nèi)部包含微處理器借口邏輯（有三態(tài)輸出緩沖器） , 故可直接與各種類型地 8 位或者 16 位地微處理器連接 , 而無需附加邏輯接口電路 , 切能與 CMOS及 TTL 電路兼容 .AD574A采用 28 腳雙列直插標(biāo)準(zhǔn)封裝 , 其引腳圖如下 :圖 2.2_12.2.2.A/D轉(zhuǎn)換器管腳說明A/D574A有 5 根控制線 , 邏輯控制輸入信號有：A0：字節(jié)選擇控制信號 .CE：片啟動信號 ./CS：片選信號 . 當(dāng)/CS=0,CE=1同時滿足時 ,AD574 才處于工作狀態(tài) , 否則工作被禁止 .R/-C ：讀數(shù)

18、據(jù) / 轉(zhuǎn)換控制信號 .個人收集整理勿做商業(yè)用途12/-8 ：數(shù)據(jù)輸出格式選擇控制信號 . 當(dāng)其為高電平時 , 對應(yīng) 12 位并行輸出；為低電平時 , 對應(yīng) 8 位輸出 .當(dāng) R/-C=0, 啟動 A/D 轉(zhuǎn)換：當(dāng) A0=0,啟動 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換方式；當(dāng) A0=1,啟動8 位轉(zhuǎn)換方式 .當(dāng) R/-C=1, 數(shù)據(jù)輸出 ,A0=0 時, 高 8 位數(shù)據(jù)有效； A0=1 時, 低 4 位數(shù)據(jù)有效 ,中間 4位為 0,高 4位為三態(tài).輸出信號有：STS：工作狀態(tài)信號線 . 當(dāng)啟動 A/D 進行轉(zhuǎn)換時 ,STS 為高電平；當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時為低電平 . 則可以利用此線驅(qū)動一信號二極管地亮滅

19、, 從而表示是否處于 A/D 轉(zhuǎn)換 .其它管腳功能如下：10Vin,20Vin ：模擬量輸入端 , 分別為 10V 和 20V 量程地輸入端 , 信號地另一端接至 AGND.DB11DB0： 12 位數(shù)字量輸出端 , 送單片機進行數(shù)據(jù)處理 .REF OUT： 10V內(nèi)部參考電壓輸出端 .REF IN：內(nèi)部解碼網(wǎng)絡(luò)所需參考電壓輸入端.BIP OFF ：補償校正端 , 接至正負(fù)可調(diào)地分壓網(wǎng)絡(luò),0 輸入時調(diào)整數(shù)字輸出為0；AGND：接模擬地 .DGND：接數(shù)字地 .2.2.3.AD574A 與單片機接口由于對 AD574A 8.10.12 引腳地外接電路有不同連接方式 , 所以 AD574A與單片機

20、地接口方案有兩種 , 一種是單極性接法 , 可實現(xiàn)輸入信號 0 10V或者 0 20V地轉(zhuǎn)換；另一種為雙極性接法 , 可實現(xiàn)輸入信號 -5 +5V 或者 -10 +10V 之間轉(zhuǎn)換 .我們采用單極性接法 , 電路圖如下 2.2_2 ：圖 2.2_2 AD574A 與單片機接口電路根據(jù)芯片管腳地原理 , 無論啟動 . 轉(zhuǎn)換還是結(jié)果輸出 , 都要保證 CE 端為高電平 , 所以可以將單片機地 /RD引腳和 /WR端通過與非門與 AD574A地 CE端連接起來 . 轉(zhuǎn)換結(jié)果分高 8 位. 低 4 位與 P0 口相連 , 分兩次讀入 , 所以 12/-8 端接地 . 同時 ,個人收集整理勿做商業(yè)用途為

21、了使 CS.A0.R/-C 在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時保持相應(yīng)地電平 , 可以將來自單片機地控制信號經(jīng) 74LS373鎖存后再接入 .CPU可采用中斷 . 查詢或者程序延時等方式讀取AD574A地轉(zhuǎn)換結(jié)果 , 本設(shè)計采用中斷方式 , 則將轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài) STS端接到 P3.2（外部中斷 /INT0 ）. 其工作過程如下：A.當(dāng)單片機執(zhí)行對外部數(shù)據(jù)存儲器地寫指令,并使 CE=1,/CS=0,R/-C=0,A0=0 時,進行 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換啟動 .B. CPU等待 STS狀態(tài)信號送 P3.2 口, 當(dāng) STS由高電平變?yōu)榈碗娖綍r , 就表示轉(zhuǎn)換結(jié)束 .C. 轉(zhuǎn)換結(jié)束后 , 單片機通過分兩次讀外部數(shù)據(jù)存

22、儲器操作 , 讀取 12 位地轉(zhuǎn)換 結(jié) 果 數(shù) 據(jù) . 當(dāng) CE=1,/CS=0,R/-C=1,A0=0 時 , 讀 取 高 8 位 ； 當(dāng)CE=1,/CS=0,R/-C=1,A0=1 時, 讀取低 4 位 .2.3 量程劃分電路由于本設(shè)計要求測量地范圍是0500V, 而 A/D 轉(zhuǎn)換器地最大輸入電壓為20V, 所以要對輸入地模擬電壓進行分段和降壓處理. 根據(jù) AD574A與單片機地單極性接法 , 可以將量程分為以下三段, 并作相應(yīng)處理：分段電壓降壓輸入 A/D 轉(zhuǎn)換器電壓0 20VV/10 20V20V/102 200VV/100 20V20025V500V降壓處理有多種方法 , 本設(shè)計用固

23、定電阻地分壓電路進行降壓, 分壓電阻分別為 R1=90K,R2=9K,R3=1K,則 R=R1+R2+R3=100K,繼電器 K1 閉合則選擇了 0 20V段電壓；當(dāng)繼電器K2 閉合則選擇了 20 200V 段電壓；當(dāng)繼電器K3 閉合則選擇了 200500V 段電壓 . 電路如下圖：圖 2.3_1 量程劃分電路由圖可見 , 使用了繼電器控制量程地選擇 , 所以為了控制繼電器地閉合 , 又要由單片機地 I/O 口產(chǎn)生持續(xù)地高（低）電平 . 本設(shè)計使用 P3 口控制 . 當(dāng) P3.0 接地按鍵 S0 被按下時 , 單片機由 P3.3 口輸出持續(xù)地高電平 , 接入到 2003 驅(qū)動芯片地輸入口 1,

24、 進而驅(qū)動繼電器 K1 地閉合；當(dāng) P3.1 接地按鍵 S1 被按下時 , 單片機由 P3.4 輸出持續(xù)地高電平 , 接到 2003 芯片地輸入口 2, 進而驅(qū)動繼電器 K2 地閉合；當(dāng) P3.2 接地按鍵 S2被按下時 , 單片機由 P3.5 輸出持續(xù)地高電平 , 接到 2003個人收集整理勿做商業(yè)用途芯片地輸入口 3, 進而驅(qū)動繼電器K3 地閉合 .2.4 電壓顯示電路設(shè)計中采用地是8 段 LED數(shù)碼管來顯示電壓值 .LED 具有耗電低 . 亮度高 . 視角大 . 線路簡單 . 耐震及壽命長等優(yōu)點 , 它由 8 個發(fā)光二極管組成 , 其中 7個按 8字型排列 , 另一個發(fā)光二極管為圓點形狀

25、, 位于右下角 , 常用于顯示小數(shù)點 . 把 8個發(fā)光二極管連在一起, 公共端接高電平 , 叫共陽極接法 , 相反 , 公共端接低電平地叫共陰極接法 , 我們采用共陽極接法 . 當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時 , 相應(yīng)地一段筆畫或點就發(fā)亮 , 從而形成不同地發(fā)光字符 . 其 8 段分別命名為 dp g f e d c b a. 例如 ,要顯示“ 0” , 則 dp g f e d c b a分別為： 1100 0000B；要顯示“ A” , 則 dp gf e d c b a分別為： 0001 0001B（共陽極） . 若要顯示多個數(shù)字 , 只要讓若干個數(shù)碼管地位碼循環(huán)為低電平就可以了.根據(jù)設(shè)計要求 ,

26、顯示電路需要至少 4 位 LED數(shù)碼管來顯示電壓值 , 我們再多加一位用來顯示電壓單位“ V”, 則有 7 位 LED循環(huán)顯示 . 利用單片機地 I/O 口驅(qū)動 LED數(shù)碼管地亮滅 , 設(shè)計中由 P0 口驅(qū)動 LED地段碼顯示 , 即顯示字符 , 由 P2口選擇 LED位碼 , 即選擇點亮哪位 LED來顯示 . 電路如下：圖 2.4_1 電壓顯示電路另外 , 一般 I/O 接口芯片地驅(qū)動能力是很有限地, 在 LED顯示器接口電路中 ,輸出口所能提供地驅(qū)動電流一般是不夠地尤其是設(shè)計中需要用到多位LED,此時就需要增加 LED驅(qū)動電路 . 驅(qū)動電路有多種 , 常用地是 TTL或 MOS集成電路驅(qū)動

27、器 , 在本設(shè)計中采用了 74LS245芯片驅(qū)動電路 , 如上圖所示 .2.5 語音報讀電路2.5.1. 語音芯片選擇近年來 , 語音電路發(fā)展極為迅速 , 在單片機系統(tǒng)中地應(yīng)用越來越廣 . 設(shè)計中使用 ISD1420 作為語音芯片 . 美國信息存儲器件地 ISD1420 語音芯片采用直接模擬存儲技術(shù) , 不需要專用開發(fā)工具和編程器 , 它由振蕩器 . 語音存儲單元 . 前置放大器 . 自動增益控制電路 . 抗干擾濾波器 . 輸出放大器組成 , 先將語音經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后存入存儲器中 , 放音時取出再經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換輸出 . 并且 ISD1420 具有以下特點：1）外圍電路簡單 , 僅需少量阻容

28、元件 . 麥克風(fēng)即可組成一完整錄放系統(tǒng).2）放音時間 20S, 可擴充級聯(lián) .3）可持續(xù)放音 , 也可分段放音 , 最小分段為20S/160 段即 0.125S/ 段, 可分個人收集整理勿做商業(yè)用途為 160 段.4）錄放次數(shù)達 10 萬次 .5）斷電信息存儲 , 無需備用電池 , 信息可保存 100 年.6）操作簡單 , 無需專用編程器及語音開發(fā)器, 典型 +5V供電 .2.5.2.ISD1420管腳說明ISD1420 封裝為 28 腳 , 引腳圖如下圖：圖 2.5_1其各引腳功能如下：1）A0A7 腳, 地址或操作模式控制端 .2）NC腳, 空腳 .3）Vssd, 數(shù)字地； Vssa, 模

29、擬地 .4）MIC 腳, 話筒輸入端 , 可用駐極體話筒通過電容偶合.5）MIC Ref 腳 , 話筒輸入?yún)⒖级?, 若不用 , 浮空 .6）AGC腳, 自動增益控制端 , 調(diào)整芯片內(nèi)部前置放大器增益, 使錄入信號不失真 .7）ANAIN.ANAOUT腳, 模擬信號輸入 . 輸出端 , 兩端間接接電容 , 該端可用于模擬信號地直接輸入 .8）/PLAYL 腳, 電平放音控制 , 低電平有效 .9）/PLAYE腳, 邊沿觸發(fā)放音控制 .10）/RECLED腳, 錄音指示 .11）XCLK腳, 外部時鐘或接地 .12）/REC腳, 錄音 / 放音控制 , 高電平為放音 , 低電平為錄音 .13）V

30、CCD腳, 數(shù)字電源 .2.5.3.ISD1420與單片機接口電路圖如下圖：圖 2.5_2 ISD1420 與單片機接口電路單片機通過 P1.0 P1.5 分別與 ISD1420地 A2A7地址線連接 , 其接口地址為 7FFFH,P1.6 控制放音開始 ,D7 控制錄音及放音選擇 ,A0.A1 固定接地 . 單片機輸出數(shù)據(jù) P1.0P1.7 與 ISD1420 地錄放控制碼對應(yīng)關(guān)系見下表：單片機P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0分段段控制碼個人收集整理勿做商業(yè)用途ISD1420RDPLA7A6A5A4A3A2第 0 段40H錄音01000000141H01000

31、001242H.01100110第 38段66H011001113967H放音10000000第 0 段80H10000001181H.10100110第 38段A6H1010011139A7H由于設(shè)計中要求報讀地數(shù)值中有“ 0.1.2.3.4.5.6.7.8.9. 百. 十. 點. 伏”幾個字符 , 則至少要分為 14 段 , 而為了使報讀時地流暢性和合理利用性考慮 , 本設(shè)計將地址分為 20 段, 即每段為 1S.另外 , 由于每報一次數(shù)值就至少需要 (6*1)S, 最大需要 (10*1)S, 則我們最快也只能每隔 10S 報一次數(shù)據(jù) , 所以我們每隔 12S 報一次電壓值 .在單片機調(diào)用

32、即讀出 ISD1420 芯片中地字符之前 , 得利用錄音功能將以上 14 個字符逐個地錄音并分別放在對應(yīng)地地址上 , 單片機執(zhí)行報讀程序時 , 就可以到相對應(yīng)地地址上將數(shù)值讀出 . 需要注意地是：在單片機放音時 , 控制碼 =錄音時地控制碼 +40H.3. 系統(tǒng)程序設(shè)計3.1 軟件總體框架設(shè)計系統(tǒng)軟件地總體框架如下圖所示：個人收集整理勿做商業(yè)用途在系統(tǒng)上電開始測量前, 要用萬用表地電壓檔對被測電壓進行估測, 然后以開始系統(tǒng)初始化啟動 A/D 轉(zhuǎn)換采集 A/D 轉(zhuǎn)換值N是否采集了十次？Y對十次數(shù)據(jù)求平均值顯示數(shù)值N是否到 12S？Y報讀電壓值END圖 3.1_1 軟件總體框架個人收集整理勿做商業(yè)

33、用途此選擇適當(dāng)?shù)亓砍?, 防止過大電壓燒壞A/D 轉(zhuǎn)換器 . 選擇好量程之后就可以對系統(tǒng)上電測量了 .系統(tǒng)上電即初始化 , 首先 , 單片機片選 A/D 轉(zhuǎn)換器 , 然后發(fā)出信號啟動A/D 轉(zhuǎn)換 . 此時單片機內(nèi)部定時 / 計數(shù)器也開始工作 , 不斷掃描 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束端口有無結(jié)束信號 . 若有 , 即啟動信號采集 , 對 A/D 轉(zhuǎn)換器地數(shù)據(jù)輸出口送來地數(shù)值進行存儲 ,定時 / 計數(shù)器重新置零 , 并且準(zhǔn)備下一次地采集； 若沒有 , 則繼續(xù)等待 . 每當(dāng)采集系統(tǒng)采集一次 ,a 地值就自增 1, 直至采集滿 10 次時歸零 , 然后單片機一邊對數(shù)據(jù)處理 , 一邊進入下一次地掃描 . 數(shù)據(jù)處理

34、完之后 , 利用查表法將電壓數(shù)值送顯示器顯示出來 . 與此同時另一定時 / 計數(shù)器在顯示一次數(shù)值后開始12S 定時 / 記數(shù) , 并利用查表法對電壓值報讀出來.4. 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析設(shè)計完成之后 , 我們要對系統(tǒng)進行調(diào)試 . 調(diào)試過程可以利用對部分給定電壓地測量結(jié)果分析來完成 . 首先要校對零點：將 A/D 轉(zhuǎn)換器地模擬輸入端口接地 , 即讓電壓為 0V, 此時可以調(diào)整 R2地值 , 直至顯示電壓為 0V時為止 . 校準(zhǔn)零點之后 , 就可以進行調(diào)試了 . 以下表所示對系統(tǒng)進行測試并調(diào)節(jié)：實際電壓（ V）顯示電壓（ V）語音報讀電壓（ V）0.0000.0000.0000.0051.00010

35、0.000200.000500.000若顯示電壓與實際電壓地誤差在誤差范圍之內(nèi), 并且語音報讀電壓與顯示電壓地差別不大地話 , 則表示系統(tǒng)運行正常；若顯示電壓與實際電壓地誤差很大,則有可能是校零電阻沒有調(diào)整, 可以進一步地校準(zhǔn) . 此外需要注意地是 , 由于語音報讀相對于顯示來說有一定地延時, 所以跟顯示電壓存在誤差是必然地, 如果差別不大 , 是正常地；但是如果相差很大地話 , 就有可能是語音模塊內(nèi)部存儲地字符地址與單片機調(diào)用存在誤差, 或者程序存在一定問題 , 可以分別排除 .5. 系統(tǒng)改進及優(yōu)化5.1 量程自動化使用手動控制電壓表地量程, 不僅使用不方便 , 而且有可能因為按錯按鍵選個人

36、收集整理勿做商業(yè)用途錯量程而導(dǎo)致?lián)p壞A/D 轉(zhuǎn)換器 , 而自動化已經(jīng)發(fā)展成電子產(chǎn)品中一個必不可少地部分了 , 所以在本設(shè)計中也可以利用優(yōu)化軟件地方法將量程地選擇設(shè)計成自動化 .首先將三個按鍵去掉 , 而將繼電器 K3 地默認(rèn)狀態(tài)設(shè)為閉合 , 則系統(tǒng)一上電 K3 就閉合 , 也即選擇了 V/100 檔 , 將電壓衰降了 100 倍, 從而確保了模擬輸入電壓被限制在 5V 以內(nèi) , 不會對 A/D 轉(zhuǎn)換器造成損害 . 電路如下：圖 5.1_1當(dāng)單片機采集到地電壓 V2v,則不再選擇其它繼電器 , 所測電壓即為實際電壓；若 V2v, 并且 V0.2v, 則選擇繼電器 K1, 即 V/1 檔量程；若

37、V0.2v,則選擇繼電器 K2, 即 V/100 檔量程 . 條件語句地設(shè)計完成了量程地自動化.6. 系統(tǒng)總圖及程序見附圖 .7. 結(jié)束語由于使用地是高效單片機作為核心地測量系統(tǒng), 以及靈敏度和精度較高地A/D轉(zhuǎn)換器 , 使本直流電壓表具有精度高. 靈敏度強 . 性能可靠 . 電路簡單 . 成本低地特點 , 加上經(jīng)過優(yōu)化地程序 , 使其有很高地智能化水平.單片機地應(yīng)用如今已經(jīng)在工業(yè). 電子等方方面面展示出了它地優(yōu)越性, 利用單片機在設(shè)計電路逐漸成了趨勢 , 它與外圍地簡單電路再加上優(yōu)化程序就可以構(gòu)建任意地產(chǎn)品 , 使得本設(shè)計成為現(xiàn)實 . 隨著單片機地日益發(fā)展 , 它必將在未來顯示出更大地活力 , 為電子設(shè)計增加更多精彩 .參考文獻1 謝自美 . 電子線路設(shè)計 * 實驗 * 測試 . 華中科技大學(xué)出版社 .2 張友德等 . 單片微型機原理 . 應(yīng)用和實驗 . 電子工業(yè)出版社 .3 吳經(jīng)國等 . 單片機應(yīng)用技術(shù) . 中國電力出版社 .4 李群芳 . 單片機微型計算機與接口技術(shù) . 電子工業(yè)出版社 .5 閹石 . 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) . 高等教育出版社 .6 黃智偉 . 全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽訓(xùn)練教程 . 電子工業(yè)出版社 .7 周立功 . 單片機實驗與實踐 . 北京航空航天大學(xué)出版社 .8 全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽組委會 . 全國大學(xué)生