2--《論文》格式與內(nèi)容

1、四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) 第30頁畢業(yè)設(shè)計(論文)題目： 數(shù)字是電壓表設(shè)計 學(xué) 院 電子信息工程系 年 級 2009 專 業(yè) 通信技術(shù) 學(xué) 號 201005240002 學(xué)生姓名 雷 祝 指導(dǎo)教師 辛 川 2012 年 3 月畢業(yè)設(shè)計(論文)鑒定表院 系 電子工程系 專 業(yè) 通信技術(shù) 年 級 09級 姓 名 雷祝 題 目 數(shù)字是電壓表設(shè)計 指導(dǎo)教師評 語 過程得分： (占總成績20%)是否同意參加畢業(yè)答辯 指導(dǎo)教師 (簽字)答辯教師評 語 答辯得分： (占總成績80%) 畢業(yè)論文總成績 等級： 答辯組成員簽字 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書班 級 09級 學(xué)生姓名 雷祝 學(xué) 號 20

2、1005240002 發(fā)題日期：2011 年 10月 31 日 完成日期：2012年3 月 30日題 目 數(shù)字電壓表設(shè)計 1、本論文的目的、意義： DVM的高速發(fā)展，使它已成為實現(xiàn)測量自動化、提高工作效率不可缺少的儀表，數(shù)字化是當(dāng)前計量儀器發(fā)展的主要方向之一，而高準度的DC-DVC的出現(xiàn)，又使DVM進入了精密標準測量領(lǐng)域。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，測量是一種認識過程，就是用實驗的方法將被測量和被選用的相同參量進行比較，從而確定它的大小。DVM廣泛應(yīng)用于測量領(lǐng)域每期測

3、量的準確度和可信度取決于它的主要性能和技術(shù)指標。所示我們要學(xué)習(xí)和掌握如何設(shè)計DVM就顯得十分重要。 2、學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù) （1）了解數(shù)字電壓表的基本概念和原理，熟悉不同量程方法之間的差別和其實現(xiàn)方法。（2）熟悉數(shù)字電壓表的體系結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)方法及其原理。（3）掌握數(shù)字電壓表的各主要性能指標 3、論文各部分內(nèi)容及時間分配：(共 20 周)第一部分 了解課題的內(nèi)容，查找相關(guān)文獻和資料 ( 2 周) 第二部分 熟悉設(shè)計的課題，查閱、整理參考文獻和資料 ( 3 周) 第三部分 進行畢業(yè)設(shè)計方案的進一步的探索、求證 ( 4 周)第四部分 撰寫畢業(yè)本文初稿 ( 5 周) 第五部分 修改畢業(yè)論文，進一步完善硬件

4、電路設(shè)計， 進一步完善軟件設(shè)計，最終完成畢業(yè)設(shè)計，提交 ( 4 周)評閱及答辯 答辯 ( 1 周)備 注 指導(dǎo)教師： 年 月 日審 批 人： 年 月 日目 錄摘要 6緒論 7第一章 概述 81.1 數(shù)字電壓表的發(fā)展前景 8 1.2 電路原理圖 9第二章 硬件電路設(shè)計 10 2.1 輸入電路設(shè)計 10 2.1.1 衰減電路設(shè)計 10 2.1.2衰減電路： 10 2.2 轉(zhuǎn)換電路 11 2.2.1 轉(zhuǎn)化器類型 112.2.2 轉(zhuǎn)換器主要性能： 122.2.3 ICL7135芯片簡紹 132.3 AT89S52介紹 162.3.1 AT89S52芯片特點 16 2.3.2 主要引腳功能描述 172.

5、4 顯示電路 192.4.1 液晶顯示器的分類及原理 192.4.2 LCD-1601介紹 20第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 223.1 主程序設(shè)計 223.2 中斷程序設(shè)計 23第四章 通訊模塊設(shè)計 254.1 通訊模塊電路組成 254.2 通訊模塊程序設(shè)計 25結(jié)束語 27致謝 28參考文獻 29 摘 要數(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，不能滿足現(xiàn)代測量的需求，采用單片機的數(shù)字電壓表，它的精度高、抗干擾能力強。可擴展性強、集成方便，還可與

6、PC進行實時通信。目前，有各種單片A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表，以被廣泛用于電子及電工測量、工業(yè)自動化儀表、自動測試系統(tǒng)等智能測量領(lǐng)域，與此同時，也能把電量及非電量測量技術(shù)提高到嶄新水平。該系列產(chǎn)品是一種高精度的安裝式儀表.本設(shè)計為簡易直流數(shù)字電壓表, A/D轉(zhuǎn)換器部分采用普通元器件構(gòu)成模擬部分，利用MCS-51單片機借助軟件實現(xiàn)數(shù)字顯示功能，自動校零、LED顯示等功能時采用AT89C51單片機編程實現(xiàn)直流電壓表量程的自動轉(zhuǎn)換。關(guān)鍵詞： AT89C51, A/D轉(zhuǎn)換，電壓測量緒論盡管單片機不斷向縱深發(fā)展，但目前乃至今后若干年，8位機仍舊是實際應(yīng)用中的主導(dǎo)產(chǎn)品。MCS-51系列是目前8位單片機的

7、主流機型，在實時控制、智能化儀表等方面應(yīng)用最廣。因此，本設(shè)計將主要介紹MCS-51系列單片機。MCS-51系列單片機以片內(nèi)有無程序存儲器及存儲的形式，分為3種基本產(chǎn)品：8051，8751和8031。隨著計算機、微電子、信息技術(shù)的快速進步，智能化技術(shù)的開發(fā)速度越來越快，智能度越來越高，應(yīng)用范圍也得到了極大的擴展。在軍事、娛樂、海洋開發(fā)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會服務(wù)等各個領(lǐng)域。在家庭方面，相關(guān)于電器方面都離不開電壓表的使用。在電子顯示方面也采用電壓表的測量。數(shù)字電壓表靈活多變的測量方式，使用方便.特別是大型的電機,在使用安裝、檢測時必然所需要的。是電壓表的應(yīng)用才使得電子、電氣行業(yè)成為有方圓的規(guī)矩。在國內(nèi)外

8、，微控制系統(tǒng)主要采用單片機作為控制核心。因此，單片機的發(fā)展將有助于簡單實用電子產(chǎn)品的開發(fā)。在本設(shè)計中，采用比較先進的AT89C51單片機為控制核心，它的功能很強大。與此同時單片機技術(shù)在社會各領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在直流數(shù)字電壓表系統(tǒng)中，單片機更是取代了由齒輪調(diào)節(jié)延遲時間的表盤舊式市發(fā)展速度，成為日后此系統(tǒng)中的核心部分。由于單片機具有一些突出的優(yōu)點：體積小、重量輕、電源單一、功能強、價格低；數(shù)據(jù)大都在單片機內(nèi)部傳送，運行速度快、抗干擾能力強、可靠性高，所以單片機被廣泛的應(yīng)用于測控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集、智能儀器儀表、機電一體化產(chǎn)品、智能接口、計算機通信以及單片機的多級系統(tǒng)等領(lǐng)域。本文主要講的是單片機，

9、課題名稱為簡易直流數(shù)字電壓表的設(shè)計，它使我們學(xué)會了如何使用單片機控制我們?nèi)粘Ｉ钪械亩嘣O(shè)備設(shè)施的應(yīng)用。通過本課題的設(shè)計以后，使我了解到了單片機的許多方面的應(yīng)用。第一章概述1.1數(shù)字電壓表的發(fā)展前景. 數(shù)字電壓表作為數(shù)字技術(shù)的成功應(yīng)用，發(fā)展相當(dāng)快。數(shù)字電壓表（Digital VoIt Me-ter，DVM），以其功能齊全、精度高、靈敏度高、顯示直觀等突出優(yōu)點深受用戶歡迎。特別是以AD轉(zhuǎn)換器為代表的集成電路為支柱，使DVM向著多功能化、小型化、智能化方向發(fā)展。DVM應(yīng)用單片機控制，組成智能儀表；與計算機接口，組成自動測試系統(tǒng)?，F(xiàn)代數(shù)字電壓表按測量功能可分為直流數(shù)字電壓表和交流數(shù)字電壓表。數(shù)字電壓表

10、一般由模擬部分和數(shù)字部分組成，模擬部分主要功能是獲取電壓并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量，數(shù)字部分完成邏輯控制、譯碼和顯示等功能。數(shù)字電壓表的核心是A/D轉(zhuǎn)換器，由A/D轉(zhuǎn)換器工作原理的不同，數(shù)字電壓表又可分為逐次比較型和雙積分型。傳統(tǒng)模擬式電壓表具有電路簡單、成本低、測量方便等特點，但測量精度較差，特別是受表頭精度的限制，即使采用0.5級的高靈敏度表頭，讀測時的分辨力也只能達到半格。再者，模擬式電壓表的輸入阻抗不高，測高內(nèi)阻源時精度明顯下降。本設(shè)計為克服以上缺點選用ICL7135芯片實現(xiàn)雙積分A/D轉(zhuǎn)換，提高精度，它是一種四位半的雙計分A/D轉(zhuǎn)換器，具有精度高（精度相當(dāng)于14位二進制數(shù)）、價格低廉、

11、抗干擾能力強等優(yōu)點。本設(shè)計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(shè)計方案。 在當(dāng)今的數(shù)字時代，從大到空間雷達，地球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，移動通信，計算機，醫(yī)用斷層掃描設(shè)備，小到家用計算機，數(shù)碼影像設(shè)備，數(shù)字錄音筆，數(shù)碼微波爐等設(shè)備中，數(shù)字技術(shù)與數(shù)字電路組成的數(shù)字系統(tǒng)已經(jīng)成為這些現(xiàn)代電子系統(tǒng)的重要組成部分。數(shù)字電壓表正進入一個蓬勃發(fā)展的新時期，一方面它開拓了電子測量領(lǐng)域的先河，另一方面它本身正朝著高準確度、智能化、低成本的方向發(fā)展。此外，數(shù)字電壓表在安裝工藝、外觀設(shè)計、安全性、可靠性等方面也在不斷改進，日臻完善。1.2電路原理圖輸入電路A/D轉(zhuǎn)換89S52單片機L

12、CD顯示通訊模塊 圖1.2.1系統(tǒng)基本方框圖 如圖（1.2.1）所示，模擬電壓經(jīng)過檔位切換到不同的分壓電路衰減后，經(jīng)隔離干擾送到A/D轉(zhuǎn)換器進行A/D轉(zhuǎn)換，然后送到單片機中進行數(shù)據(jù)處理。處理后的數(shù)據(jù)送到LCD中顯示，同時通過串行通訊與上位機通信。第二章硬件電路設(shè)計2.1 輸入電路設(shè)計 由于該電壓表要實現(xiàn)多量程測量，故而在本設(shè)計通過衰減電路與量程切換開關(guān)實現(xiàn)此功能，具體電路將在本節(jié)詳細介紹。2.1.1 衰減電路設(shè)計 圖2.1.1量程切換開關(guān) 輸入電路（如圖2.1.1）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

13、求輸入電壓0-±2V。2.1.2 衰減電路： 圖2.1.2衰減輸入電路本儀表設(shè)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 (.1.)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(guān)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2.1.1）的硬件連接。2.2 轉(zhuǎn)換電路 數(shù)字電壓表最終顯示結(jié)果是數(shù)字信號，但輸入時卻是模擬量，故而需要轉(zhuǎn)電路使模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。本設(shè)計采用A/D轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)此過程。本節(jié)將著重介紹轉(zhuǎn)化器基本知識和ICL7135芯片的功能。2.2.1 轉(zhuǎn)化器類型 A

14、/D轉(zhuǎn)換器（ADC）的作用是把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，以便于計算機進行處理。隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛躍發(fā)展，現(xiàn)在有很多類型的A/D轉(zhuǎn)換器芯片，不同的芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)不一樣，轉(zhuǎn)換原理也不僅相同，各種轉(zhuǎn)換芯片根據(jù)轉(zhuǎn)換原理可分為：計數(shù)型A/D轉(zhuǎn)換器，逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，雙重積分型A/D轉(zhuǎn)換器，和并行式A/D轉(zhuǎn)換器等，按轉(zhuǎn)換方法可分為直接A/D轉(zhuǎn)換器和間接A/D轉(zhuǎn)換器；按其分辨率分為4-16位轉(zhuǎn)換器。計數(shù)型A/D轉(zhuǎn)換器 計數(shù)型A/D轉(zhuǎn)換器由D/A轉(zhuǎn)換器，計數(shù)器和比較器組成，工作時：計數(shù)器由零開始計數(shù)每計一次數(shù)后，計數(shù)器送往D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，并將生成的模擬信號與輸入的模擬信號在比較器內(nèi)進行比較，若小于后

15、者，則計數(shù)值加1，D/A轉(zhuǎn)換和比較過程，直到D/A轉(zhuǎn)換生成的模擬信號與輸入模擬信號相同時，則停止計數(shù)，這時計數(shù)器中的當(dāng)前值就為輸入模擬量對應(yīng)的數(shù)字量。這種A/D轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)簡單，原理清楚，但轉(zhuǎn)換精度與速度之間存在矛盾。當(dāng)提高速度時，精度就回有所下降，當(dāng)提高精度時，速度就回有所下降。現(xiàn)實中很少使用。逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器 逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器是由一個比較器，D/A轉(zhuǎn)換器，寄存器及控制電路組成。與計數(shù)型相同，也要進行比較以得到轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，但逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器使用寄存器從高位到低位依次開始逐次比較。轉(zhuǎn)換過程如下：開始時寄存器各位都為零，轉(zhuǎn)換時先將高位置1，送D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果與輸入的模

16、擬量比較，如果前者小于后者，則1保留，否則，不保留。重復(fù)上述過程直到最低位，最后寄存器內(nèi)容就為輸入模擬量對應(yīng)的數(shù)字量。一個n位逐次逼近型轉(zhuǎn)換器只需要比較n次，轉(zhuǎn)換時間取決于位數(shù)和時鐘周期。逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速度快，在實際中廣泛應(yīng)用。 雙重積分型A/D轉(zhuǎn)換器 雙重積分型A/D轉(zhuǎn)換器將輸入電壓先變成與其平均值成正比的時間間隔，然后再把此時間間隔轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，它屬于間接型。它的轉(zhuǎn)換過程分采樣和比較兩個過程。采樣就是積分器對輸入模擬電壓進行固定時間積分，輸入量越大，采樣值越大。比較就是用基準電壓對積分器進行反向積分，直到值為零，由于基準電壓固定，所以采樣越大，反向積分時間越長，積分時間與輸入電

17、壓成正比，最后把積分時間轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，則該數(shù)字量就為輸入模擬量對應(yīng)的數(shù)字量。由于轉(zhuǎn)換過程進行了兩次積分，所以稱為雙重積分型。，雙重積分型A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度高，穩(wěn)定性能好，抗干擾能力強，但轉(zhuǎn)換速度慢。2.2.2 轉(zhuǎn)換器主要性能：分辨率 分變率是指A/D轉(zhuǎn)換器能分辨的最小輸入量。通常用轉(zhuǎn)換的數(shù)字量的位數(shù)來表示，如8位，10位，12位，16位等。位數(shù)越高，分辨率越高。轉(zhuǎn)換時間。 轉(zhuǎn)換時間是指A/D完成一次轉(zhuǎn)換需要的時間，指從啟動轉(zhuǎn)換器開始到轉(zhuǎn)換結(jié)束并得到穩(wěn)定數(shù)字量為止的時間。一般而言，轉(zhuǎn)換時間越短，轉(zhuǎn)換速度越快。量程 量程是指所能轉(zhuǎn)換的輸入電壓范疇。轉(zhuǎn)換精度 分為絕對轉(zhuǎn)換精度和相對轉(zhuǎn)換精度。絕對

18、精度是指實際輸入的模擬量與理論上模擬量之差。相對精度是指當(dāng)滿刻度值校準后，任意數(shù)字量對應(yīng)的實際模擬量（中間值）與理論值之差（中間值）。 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(guān)系到測量電路性能。本設(shè)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(yīng)用。2.2.3 ICL7135芯片簡紹 ICL7135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

19、量程為2V的數(shù)字電壓表 。雙積型A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換速度慢。 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0±1.9999V。 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。IC

20、L7135完成一次A/D轉(zhuǎn)換周期分為四個階段：自動調(diào)零（AZ）、被測電壓積分（INT）、基準電壓反積分（DE）、積分回零（ZI）。ICL7135引腳功能1 R/H（25腳）當(dāng)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。 /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(yīng)在每個周期開始時的5個位選信號正脈沖的中間，ST負脈

21、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。 OR（27腳）當(dāng)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

22、段開始時變低。 UR（28腳）當(dāng)輸入電壓等于或低于滿量程的9%（讀數(shù)為1800），則一當(dāng)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(dāng)輸入電壓為正，則POL等于“1”，反之則等于“0”。 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(yīng)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(dāng)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

23、。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(dāng)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。ICL7135芯片參數(shù)選擇1、時鐘頻率fcp的選擇從ICL7135的設(shè)計上看，時鐘頻率范圍可以很寬（一般為40kHZ1MHZ），但若考慮到工頻干擾問題，根據(jù)我國的市場電頻率為50HZ，選fcp=2/（20*0.000001）kHZ合適。2、基準電壓的Vr選擇 基準電壓的選擇一般按照ICL7135的輸出讀數(shù)10000Vi/Vr來確定。通

24、常選Vr=1V,則當(dāng)輸入電壓Vi=1 V時，顯示1.0000；當(dāng)Vi=1.9999V時，顯示1.9999V。3、基準電壓的Cr選擇 均取1uF。ICL7135與AT89S52的連接 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(shè)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 2.2.3.2

25、ICL7135與系統(tǒng)的連接圖 圖2.2.3.3 CD4060時鐘發(fā)生電路2.3 AT8S952介紹 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，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、非常有效的解決方案。2.3.1 AT8S952芯片特點AT8S952簡介：/與MCS-51單片機產(chǎn)品兼容 /8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Fla

26、sh存儲器 /全靜態(tài)操作：0Hz33Hz/32個可編程I/O口線 /全雙工UART串行通道/掉電后中斷可喚醒/雙數(shù)據(jù)指針 /三個16位定時器/計數(shù)器/1000次擦寫周期/低功耗空閑和掉電模式/掉電標識符/看門狗定時器/八個中斷源/三級加密程序存儲器 單片機選用的是ATMEL公司新推出的AT8S952。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AT89S51完全兼容。AT89S52還有以下主要特點： 1、采用了ATMEL公司的高密度、非易失性存儲器（NV-SRAM）技術(shù)； 2、其片內(nèi)具有256字節(jié)RAM，8KB的可在線編程（ISP）FLASH存儲器；3、片內(nèi)含有一個看門狗

27、定時器（WDT），WDT包含一個14位計數(shù)器和看門狗定時器復(fù)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(dāng)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(fù)位，提高了系統(tǒng)的抗干擾性能。2.3.2 主要引腳功能描述 P0 口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指 令字節(jié)

28、。程序校驗時，需要外部上拉電阻。P1 口：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如下表所示。在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。引腳號第二功能 P1.0 T2（定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 P1.1 T2EX（定時器/計數(shù)器T2

29、的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制） P1.7 SCK（在系統(tǒng)編程用） P2 口：P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗時，P2口也

30、接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。P3 口：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。引腳號第二功能 P3.0 RXD（串行輸入） P3.1 TXD（串行輸出） P3.2 INT0(外部中斷0) P3.3 INT0(外部中斷0) P3.4 T0（定時器0外部輸入） P3.5 T1

31、（定時器1外部輸入） P3.6 WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) P3.7 RD(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) RST: 復(fù)位輸入。晶振工作時，RST腳持續(xù)2 個機器周期高電平將使單片機復(fù)位?？撮T狗計時完成后，RST 腳輸出96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。 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flash編程時，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特

32、別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無效。這一位置“1”，ALE僅在執(zhí)行MOVX 或MOVC指令時有效。否則，ALE將被微弱拉高。這個ALE使能標志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。 PSEN:外部程序存儲器選通信號（PSEN）是外部程序存儲器選通信號。當(dāng)AT89S52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，PSEN在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，PSEN將不被激活。 EA/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H 到FFFFH的外部程序存儲器

33、讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。 XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出。2.4 顯示電路 本設(shè)計的是一四位半液晶顯示數(shù)字電壓表，因此在顯示電路設(shè)計過程中采用了LCD1601模塊，本節(jié)將著重介紹液晶顯示器基本知識，并對LCD1601模塊功能及使用情況進行簡單說明。2.4.1 液晶顯示器的分類及原理 液晶顯示器簡稱LCD顯示器，它是利用液晶經(jīng)過處理后能改變光線的傳輸方向的特性實現(xiàn)顯示信息的。液晶顯示器具有體積小，重量輕，功耗低，顯示內(nèi)容豐富等特點，在單片機應(yīng)

34、用系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。液晶顯示器按功能可分為三類：筆段式液晶顯示器，字符型點陣式液晶顯示器和圖形點陣式液晶顯示器。 字符型點陣式液晶顯示器顯示模塊是一種專門用于顯示字符，數(shù)字，符號等的點陣式液晶顯示模塊，每一個點陣字符位都可以顯示一個字符。點陣字符位之間有一定點距的間隔，這樣就起到了字符間距與行距的作用。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16×1的字符型液晶顯示模塊。2.4.2 LCD-1601介紹 圖2.4.2.1 1601引腳圖GND 接地Vcc 5VDB0- DB3 低4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線DB4- DB7 高4位

35、三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線VL 驅(qū)動LCD，一般將此腳接地E 讀寫使能（下降沿使能）RS 寄存器選擇0：指令寄存器（WRITE）1：數(shù)據(jù)寄存器（WRITE,READ）R/W READ/WRITE選擇 1：READ 0：WTITELCD-1601與AT89S52的接口 如圖2.4.2.2所示：用AT89S52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(shè)計要點如下：顯示模塊初始化：首先清屏，再設(shè)置接口數(shù)據(jù)位為8位，顯示行數(shù)為1行，字型為5×7點陣，然后設(shè)置為整體顯示，取消光標和字體

36、閃爍,最后設(shè)置為正向增量方式且不移位。向LCD的與顯示緩沖區(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(yīng)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)。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。 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 多路液晶顯示數(shù)字電壓表系統(tǒng)軟件程序由主程序，A/D轉(zhuǎn)換子程序和顯示子程序組成。3.1

37、主程序設(shè)計主程序一開始運行則設(shè)置堆棧起始地址為70H，設(shè)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(shè)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

38、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(shè)定。 MOV P2,#01111000B，設(shè)定顯示器按2行顯示，每行8位，5×7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(shè)定。顯示器的RAM地址按加方法進行讀寫。再設(shè)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

39、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。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），

40、負號顯示“”（#2DH）。3.2 中斷程序設(shè)計 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(wù).中斷響應(yīng)后關(guān)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。第四章 通訊模塊設(shè)計4.1 通訊

41、模塊電路組成 AT89S52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5V TTL/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。4.2 通訊模塊程序設(shè)計 AT89S52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)

42、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(luò)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。AT89S52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(shè)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(shè)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(shè)定：定時器T1工作在方式2的初值為：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(shè)SMO