電子信息工程論文修改稿--基于單片機數(shù)字電壓表設計

1、基于單片機的簡易數(shù)字電壓表的設計目錄 內(nèi)容摘要2第1章 數(shù)字電壓表簡介31.1數(shù)字電壓表的介紹31.2 數(shù)字電壓表的基本結(jié)構(gòu)及工作原理31.3 數(shù)字電壓表的發(fā)展趨勢3第2章單片機的概述42.1單片機簡介42.2 單片機的特點52.3 單片機的應用5第3章MCS-51單片機的結(jié)構(gòu)63.1MCS-51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)63.1.1內(nèi)部結(jié)構(gòu)概述63.1.2 CPU結(jié)構(gòu)63.1.3 存儲器和特殊功能寄存器73.2 P0-P3口結(jié)構(gòu)73.3 時鐘電路和復位電路.83.3.1時鐘電路83.3.2 單片機的復位狀態(tài).8第4章硬件電路的設計及原理圖94.1A/D接口技術(shù)94.2 LED 數(shù)碼管顯示器1

2、14.2.1LED數(shù)碼顯示器結(jié)構(gòu)114.2.2 LED數(shù)碼管的原理與接口124.3 AT89S52芯片的簡介124.4 硬件系統(tǒng)的整體框圖.144.5 總原理圖15第5章 軟件編程15后記17參考文獻17附錄18內(nèi)容摘要本報告介紹了基于AT89S52單片機為核心的、以AD0809數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片采樣、以1602液晶屏顯示的具有電壓測量功能的具有一定精度的數(shù)字電壓表。在實現(xiàn)基礎功能要求之上擴展了串口通訊、時鐘功能、高壓報警、短路測試、電阻測量、交流電壓峰峰值和周期測試等功能，使系統(tǒng)達到了良好的設計效果和要求。關鍵詞：AT89S52單片機，模數(shù)轉(zhuǎn)換，液晶顯示，擴展功能ABSTRACT：The repo

3、rt describes the AT89S52 based on the microcontroller as the core, AD0809 digital-to-analog converter chip sampling, to 1602 LCD display with voltage measurement function with a certain precision of digital voltage meter. In achieving functional requirements based upon the expansion of serial commun

4、ications, high-pressure alarm, short circuit, electrical resistivity measurement, AC voltage and the peak of cycle testing and other functions, allowing the system to achieve good results and the design requirements.Keywords : AT89S52 SCM，analog-to-digital，conversion functions LCD，expansion 設計目的自動化專

5、業(yè)的專業(yè)實踐課程。本課程的任務是使學生通過“簡易數(shù)字電壓表的設計”的設計過程，綜合所學課程，掌握目前自動化儀表的一般設計要求，工程設計方法，開發(fā)及設計工具的使用方法，通過這一設計實踐過程，鍛煉學生的動手能力和分析，解決問題的能力；積累經(jīng)驗，培養(yǎng)按部就班，一絲不茍的工作個對所學知識的綜合應用能力。設計任務及要求 設計電壓表并實現(xiàn)簡單測量。具有以下基本功能：可以測量05V的8路輸入電壓值；可在四位LED數(shù)碼管上輪流顯示或單路選擇顯示；測量最小分辨率為0.019V；.測量誤差約為±0.02V；帶有一定的擴展功能；第1章 數(shù)字電壓表簡介1.1數(shù)字電壓表的介紹 數(shù)字電壓表（Digital Vo

6、ltmeter）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。1.2 數(shù)字電壓表的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 數(shù)字電壓表是諸多數(shù)字化儀表的核心與基礎,電壓表的數(shù)字化是將連續(xù)的模擬量如直流電壓轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的離散的數(shù)字形式并加以顯示,這有別于傳統(tǒng)的以指針加刻度盤進行讀數(shù)的方法, 避免了讀數(shù)的視差和視覺疲勞。目前數(shù)字電壓表的內(nèi)部核心部件是A/D轉(zhuǎn)換器, 轉(zhuǎn)換器的精度很大程度上影響著數(shù)字電壓表的準確度,數(shù)字式電壓表是由高阻抗電壓表頭與分壓電路組成的。 1.各部分的功能位A/D轉(zhuǎn)換器：將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。基準電源：提供精密電壓，供A/

7、D轉(zhuǎn)換器作參考電壓。譯碼器：將二-十進制（BCD）碼轉(zhuǎn)換成七段信號。驅(qū)動器：驅(qū)動顯示器的a、b、c、d、e、f、g七個發(fā)光段，驅(qū)動發(fā)光數(shù)碼管（LED）進行顯示。顯示器：將譯碼輸出的七段信號進行數(shù)字顯示，讀出A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。2電路工作數(shù)字電壓表通過位選信號進行動態(tài)掃描顯示，由于MC1433電路的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果是采用BCD碼多路調(diào)制方法輸出，只要配上一塊譯碼器，就可以將轉(zhuǎn)換結(jié)果以數(shù)字方式實現(xiàn)四位數(shù)字的LED發(fā)光數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示。輸出多路調(diào)制選通脈沖信號，選通脈沖為高電平，則表示對應的數(shù)位被選通，此時該位數(shù)據(jù)在端輸出。每個選通脈沖高電平寬度為18個時鐘脈沖周期，兩個相鄰選通脈沖之間間隔2個時鐘脈沖

8、周期。和的時序關系是在脈沖結(jié)束后，緊接著是輸出正脈沖。以下依次為、和。其中對應最高位（），則對應最低位（）。在對應、和選通期間，輸出BCD全位數(shù)據(jù)，即以8421碼方式輸出對應的數(shù)字09。在選通期間，輸出千位的半位數(shù)0或1及過量程、欠量程和極性標志信號。1.3 數(shù)字電壓表的發(fā)展趨勢傳統(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，還可與PC進行實時通信。目前，由各種單片A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表，已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)等智能化測量領域，示出強大的生命力。與此同時，由DVM擴展而

9、成的各種通用及專用數(shù)字儀器儀表，也把電量及非電量測量技術(shù)提高到嶄新水平。 數(shù)字電壓表是諸多數(shù)字化儀表的核心與基礎,電壓表的數(shù)字化是將連續(xù)的模擬量如直流電壓轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的離散的數(shù)字形式并加以顯示,這有別于傳統(tǒng)的以指針加刻度盤進行讀數(shù)的方法, 避免了讀數(shù)的視差和視覺疲勞。目前數(shù)字電壓表的內(nèi)部核心部件是A/D轉(zhuǎn)換器, 轉(zhuǎn)換器的精度很大程度上影響著數(shù)字電壓表的準確度,本文A/D轉(zhuǎn)換器采用ADC0809對輸人模擬信號進行轉(zhuǎn)換, 控制核心AT89C51再對轉(zhuǎn)換的結(jié)果進行運算和處理,最后驅(qū)動輸出裝置顯示數(shù)字電壓信號。 數(shù)字式電壓表是由高阻抗電壓表頭與分壓電路組成的。數(shù)字式電壓表頭的等效輸入電阻通常在200M

10、歐以上，滿量程時所流經(jīng)的電流通常在1皮安左右。以上述表頭制成的數(shù)字式電壓表，滿量程時所流經(jīng)的電流與量程有關，通常在1皮安至100微安之間。數(shù)字電壓表(數(shù)字面板表)是當前電子、電工、儀器、儀表和測量領域大量使用的一種基本測量工具有關數(shù)字電壓表的書籍和應用已經(jīng)非常普及了。 數(shù)字電壓表的設計和開發(fā),已經(jīng)有多種類型和款式。傳統(tǒng)的數(shù)字電壓表各有特點,它們適合在現(xiàn)場做手工測量,要完成遠程測量并要對測量數(shù)據(jù)做進一步處理,傳統(tǒng)數(shù)字電壓表是無法完成的。然而基于PC通信的數(shù)字電壓表,既可以完成測量數(shù)據(jù)的傳遞,又可借助PC,做測量數(shù)據(jù)的處理。所以這種類型的數(shù)字電壓表無論在功能和實際上,都具有傳統(tǒng)數(shù)字電壓表無法比擬的

11、特點,這使得它的開發(fā)和應用具有良好的前景。第2章單片機的概述 計算機已被廣泛應用于社會生活的各個領域。在自動控制領域，計算機是監(jiān)測?？刂频暮诵摹Ｉa(chǎn)過程以及大型設備的監(jiān)測、控制一般使用帶標準鍵盤、顯示和外部存儲設備的計算機系統(tǒng)，但小型儀器儀表、家用電器等設備的自動控制對體積、價值和功能有所要求，均不可能使用常規(guī)的計算機 系統(tǒng)，于是出現(xiàn)了單片微型計算機，簡稱單片機。2.1單片機簡介單片機是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)將具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器，隨機存取存儲器、輸入/輸出電路，可能還包括定時/計數(shù)器、串行通信口、顯示驅(qū)動電路、脈沖調(diào)制電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等電路集成到一片芯片上，構(gòu)成一

12、個既小而又完善的計算機系統(tǒng)。有以上分析可以看出，單片機除了具備微處理器的功能外，還可以單獨地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能，這也是單片機最大的特點。2.2單片機的特點單片機的一塊半導體芯片集成了一太微型計算機的基本部件，在硬件結(jié)構(gòu)、指令功能方面均有獨特之處，主要特點如下：（1）單片機內(nèi)集成了存儲器。（2）單片機存儲結(jié)構(gòu)將ROM和RAM嚴格分工。（3）為了滿足工業(yè)控制的需要，單片機有很強的位處理功能，在其他邏輯控制功能方面也都優(yōu)于一般的8位微處理器。（4）8位處理器的引腳功能一般都是固定的。（5）單片機類型多，并且便于擴展功能。（6）單片機 把微型計算機的各個部分集成在一塊芯片上，大大縮

13、短了系統(tǒng)內(nèi)信號的傳送距離，從而提高了系統(tǒng)的可靠性及運行速度。由于單片機具有體積小、速度快、功耗低、性能可靠、使用方便、價格低廉等特點，因此在工業(yè)控制、智能儀器儀表、數(shù)據(jù)采集和處理、通信系統(tǒng)、家用電器等領域得到了日益廣泛的應用。2.3 單片機的應用單片機廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程控制等領域，大致可分如下幾個范疇： 1.在智能儀器儀表上的應用 單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理

14、量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強大。例如精密的測量設備（功率計，示波器，各種分析儀）。 2.在工業(yè)控制中的應用 用單片機可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。 3.在家用電器中的應用 可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機控制，從電飯褒、洗衣機、電冰箱、空調(diào)機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備，五花八門，無所不在。 4.在計算機網(wǎng)絡和通信領域中的應用 現(xiàn)代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機進行數(shù)據(jù)通信，為在計算機

15、網(wǎng)絡和通信設備間的應用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設備基本上都實現(xiàn)了單片機智能控制，從手機，電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機等。 5.單片機在醫(yī)用設備領域中的應用 單片機在醫(yī)用設備中的用途亦相當廣泛，例如醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 此外，單片機在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領域都有著十分廣泛的用途 第3章MCS-51單片機的結(jié)構(gòu)3.1MCS-51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.1.1內(nèi)部結(jié)構(gòu)概述典型的MCS-51單片機芯片集成了以下幾個基本組成部分。 1 一

16、個8位的CPU2 128B或256B單元內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器（RAM）3 4KB或8KB片內(nèi)程序存儲器（ROM或EPROM）4 4個8位并行I/O接口P0P3。5 兩個定時/計數(shù)器。6 5個中斷源的中斷管理控制系統(tǒng)。7 一個全雙工串行I/O口UART（通用異步接收、發(fā)送器） 8 一個片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路。3.1.2 CPU結(jié)構(gòu)CPU 是單片機的核心部件。它由運算器和控制器等部件組成。1.     運算器 運算器以完成二進制的算術(shù)/邏輯運算部件ALU為核心。它可以對半字節(jié)（4）、單字節(jié)等數(shù)據(jù)進行操作。例如，能完成加、減、乘、除、加1、減1、BCD碼十

17、進制調(diào)整、比較等算術(shù)運算，完成與、或、異或、求反、循環(huán)等邏操作，操作結(jié)果的狀態(tài)信息送至狀態(tài)寄存器。運算器還包含有一個布爾處理器，用以處理位操作。它以進位標志位C為累加器，可執(zhí)行置位、復位、取反、位判斷轉(zhuǎn)移，可在進位標志位與其他可位尋址的位之間進行位數(shù)據(jù)傳誦等操作，還可以完成進位標志位與其他可位尋址的位之間進行邏輯與、或操作。2.程序計數(shù)器PCPC是一個16位的計數(shù)器，用于存放一條要執(zhí)行的指令地址，尋址范圍為64kB，PC有自動加1功能，即完成了一條指令的執(zhí)行后，其內(nèi)容自動加1。3.指令寄存器 指令寄存器用于存放指令代碼。CPU執(zhí)行指令時，由程序存儲器中讀取的指令代碼送如指令寄存器，經(jīng)指令譯碼器

18、譯碼后由定時有控制電路發(fā)出相應的控制信號，完成指令功能。3.1.3     存儲器和特殊功能寄存器 1. 存儲器（Memory）是計算機系統(tǒng)中的記憶設備，用來存放程序和數(shù)據(jù)。計算機中的全部信息，包括輸入的原始數(shù)據(jù)、計算機程序、中間運行結(jié)果和最終運行結(jié)果都保存在存儲器中。它根據(jù)控制器指定的位置存入和取出信息。  2.特殊功能寄存器 特殊功能寄存器（SFR）的地址范圍為80HFFH。在MCS51中，除程序計數(shù)器PC和四個工作寄存器區(qū)外，其余21個特殊功能寄存器都在這SFR塊中。其中5個是雙字節(jié)寄存器，它們共占用了26個字節(jié)。各特殊功能寄存器的符號和

19、地址見附表2。其中帶號的可位尋址。特殊功能寄存器反映了8051的狀態(tài)，實際上是8051的狀態(tài)字及控制字寄存器。用于CPU PSW便是典型一例。這些特殊功能寄存器大體上分為兩類，一類與芯片的引腳有關，另一類作片內(nèi)功能的控制用。與芯片引腳有關的特殊功能寄存器是P0P3，它們實際上是4個八位鎖存器（每個I/O口一個），每個鎖存器附加有相應的輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器就構(gòu)成了一個并行口。MCS51共有P0P3四個這樣的并行口，可提供32根I/O線，每根線都是雙向的，并且大都有第二功能。其余用于芯片控制的寄存器中，累加器A、標志寄存器PSW、數(shù)據(jù)指針DPTR等的功能前已提及。3.2 P0-P3口結(jié)構(gòu)

20、0;  P0口功能 ：P0口具有兩種功能：第一，P0口可以作為通用I/O接口使用，P0.7P0.0用于傳送CPU的輸入/輸出數(shù)據(jù)。輸出數(shù)據(jù)時可以得到鎖存，不需外接專用鎖存器，輸入數(shù)據(jù)可以得到緩沖。第二，P0.7P0.0在CPU訪問片外存儲器時用于傳送片外存儲器de低8位地址，然后傳送CPU對片外存儲器的讀寫    P1口 功能  ：P1口的功能和P0口de第一功能相同，僅用于傳遞I/O輸入/輸出數(shù)據(jù)。   P2口的功能 ：P2口的第一功能和上述兩組引腳的第一功能相同，即它可以作為通用I/O使用。它的第二功能和P0口引腳的第二功能相配合，作為地址

21、總線用于輸出片外存儲器的高8位地址。 P3口功能 ：P3口有兩個功能：第一功能與其余三個端口的第一功能相同；第二功能作控制用，每個引腳都不同。 P3.0RXD    串行數(shù)據(jù)接收口 P3.1TXD    串行數(shù)據(jù)發(fā)送口 P3.2INT0  外中斷0輸入 P3.3INT1  外中斷1輸入 P3.4T0    計數(shù)器0計數(shù)輸入 P3.5T1    計數(shù)器1計數(shù)輸入 P3.6WR  

22、  外部RAM寫選通信號 P3.7RD    外部RAM讀選通信號 3.3 時鐘電路和復位電路 單片機的時鐘信號用來提供單片機內(nèi)各種微操作的時間基準；復位操作則使單片機的片內(nèi)電路初始化，使單片機從一種確定的狀態(tài)開始運行。3.3.1時鐘電路單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩和外部振蕩方式。在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器或陶瓷諧振蕩器，構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，當外接晶振后，就構(gòu)成了自積振蕩，并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。晶振通常選用6MHZ、12MHZ、或24MHZ。單片機的時序單位 振蕩

23、周期： 晶振的振蕩周期，又稱時鐘周期，為最小的時序單位。 狀態(tài)周期： 振蕩頻率經(jīng)單片機內(nèi)的二分頻器分頻后提供給片內(nèi)CPU的時鐘周期。因此一個狀態(tài)周期包含2個振蕩周期。 機器周期：1個機器周期由6個狀態(tài)周期12個振蕩周期組成，是計算機執(zhí)行一種基本操作的時間單位。 指令周期：執(zhí)行一條指令所需的時間。一個指令周期由1-4個機器周期組成，依據(jù)指令不同而不同.3.3.2 單片機的復位狀態(tài)當MCS-5l系列單片機的復位引腳RST(全稱RESET)出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平時，根據(jù)應用的要求，復位操作通常有兩種基本形式：上電復位和上電或開關復位。 上電復位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復位操作。上電或開關復位要

24、求電源接通后，單片機自動復位，并且在單片機運行期間，用開關操作也能使單片機復位。上電后，由于電容C3的充電和反相門的作用，使RST持續(xù)一段時間的高電平。當單片機已在運行當中時，按下復位鍵K后松開，也能使RST為一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電或開關復位的操作。單片機的復位操作使單片機進入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計數(shù)器PC0000H，這表明程序從0000H地址單元開始執(zhí)行。單片機冷啟動后，片內(nèi)RAM為隨機值，運行中的復位操作不改變片內(nèi)RAM區(qū)中的內(nèi)容，21個特殊功能寄存器復位后的狀態(tài)為確定值 統(tǒng)復位是任何微機系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，使整個控制芯片回到默認的硬件狀態(tài)下。51單片機的復位是由RESET引腳

25、來控制的，此引腳與高電平相接超過24個振蕩周期后，51單片機即進入芯片內(nèi)部復位狀態(tài)，而且一直在此狀態(tài)下等待，直到RESET引腳轉(zhuǎn)為低電平后，才檢查EA引腳是高電平或低電平，若為高電平則執(zhí)行芯片內(nèi)部的程序代碼，若為低電平便會執(zhí)行外部程序。51單片機在系統(tǒng)復位時，將其內(nèi)部的一些重要寄存器設置為特定的值，至于內(nèi)部RAM內(nèi)部的數(shù)據(jù)則不變。第4章 硬件電路的設計及原理圖4.1A/D接口技術(shù)ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關以及微處理機兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機直接接口。1 .ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)ADC0809由一個8路模擬開關、一個地址

26、鎖存與譯碼器、一個A/D轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換.ADC0809內(nèi)部邏輯電路圖如下：ADC0809引腳圖如下：ADC0809各腳功能：D7-D0：8位數(shù)字量輸出引腳。IN0-IN7：8位模擬量輸入引腳。VCC：+5V工作電壓。GND：地。REF（+）：參考電壓正端。REF（-）：參考電壓負端。START：A/D轉(zhuǎn)換啟動信號輸入端。ALE：地址鎖存允許信號輸入端。.EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出引腳，開始轉(zhuǎn)換時為低電平，當轉(zhuǎn)換結(jié)束時為高電平。OE：輸出允許控制端，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。CLK：時鐘信號輸入端（一般

27、為500KHz）。A、B、C：地址輸入線。從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。2.ADC0809應用說明（1） ADC0809內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S51單片機直接相連。（2） 初始化時，使ST和OE信號全為低電平。（3） 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C端口上。（4） 在ST端給出一個至少有100ns寬的正脈沖信號。（5） 是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號來判斷。（6） 當EOC變?yōu)楦唠娖綍r，這時給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機了。4.2 LED 數(shù)碼管顯示器4.2.1LED數(shù)碼顯示器結(jié)構(gòu)基本的半導體數(shù)碼管是由七個條狀發(fā)光二極管芯片排列而成的?？蓪崿F(xiàn)09的顯示。其具體結(jié)

28、構(gòu)有“反射罩式”、“條形七段式”及“單片集成式多位數(shù)字式”等 （1）反射罩式數(shù)碼管一般用白色塑料做成帶反射腔的七段式外殼，將單個LED貼在與反射罩的七個反射腔互相對位的印刷電路板上，每個反射腔底部的中心位置就是LED芯片。在裝反射罩前，用壓焊方法在芯片和印刷電路上相應金屬條之間連好30m的硅鋁絲或金屬引線，在反射罩內(nèi)滴入環(huán)氧樹脂，再把帶有芯片的印刷電路板與反射罩對位粘合，然后固化。 反射罩式數(shù)碼管的封裝方式有空封和實封兩種。實封方式采用散射劑和染料的環(huán)氧樹脂，較多地用于一位或雙位器件?？辗夥绞绞窃谏戏缴w上濾波片和勻光膜，為提高器件的可靠性，必須在芯片和底板上涂以透明絕緣膠，這還可以提高光效率。

29、這種方式一般用于四位以上的數(shù)字顯示（或符號顯示）。 （2）條形七段式數(shù)碼管屬于混合封裝形式。它是把做好管芯的磷化鎵或磷化鎵圓片，劃成內(nèi)含一只或數(shù)只LED發(fā)光條，然后把同樣的七條粘在日字形“可伐”框上，用壓焊工藝連好內(nèi)引線，再用環(huán)氧樹脂包封起來。 （3）單片集成式多位數(shù)字顯示器是在發(fā)光材料基片上（大圓片），利用集成電路工藝制作出大量七段數(shù)字顯示圖形，通過劃片把合格芯片選出，對位貼在印刷電路板上，用壓焊工藝引出引線，再在上面蓋上“魚眼透鏡”外殼。它們適用于小型數(shù)字儀表中。 （4）符號管、米字管的制作方式與數(shù)碼管類似。 （5）矩陣管（發(fā)光二極管點陣）也可采用類似于單片集成式多位數(shù)字顯示器工藝方法制作

30、。4.2.2 LED數(shù)碼管的原理與接口 八段LED顯示器與單片機的接口比較簡單，只要將一個8位并行口與顯示器的引腳對應相接即可，由8位并行口輸出不同的字節(jié)數(shù)據(jù)，顯示出不同的數(shù)字或字符。 控制LED顯示出不同的數(shù)字或字符的8位字節(jié)數(shù)據(jù)稱為“段選碼”。共陰極LED與共陽極LED的段選碼互為補碼。數(shù)碼管的接口有靜態(tài)和動態(tài)接口兩種。靜態(tài)接口為固定顯示方式，無閃爍，其電路可采用一個并行口接一個數(shù)碼管，數(shù)碼管的公共端按共陰或共陽分別接地。動態(tài)接口采用各數(shù)碼管循環(huán)輪流顯示的方法，當循環(huán)顯示的頻率教高時，利用人眼的暫留性，看不出閃爍顯示現(xiàn)象，這種顯示與要一個接口完成字形碼的輸出，另一接口 完成各數(shù)碼管的輪流點

31、亮。4.3 AT89S52芯片的簡介 AT89S52，它是一個低功耗,高性能CMOS 8位單片機,片內(nèi)含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造,兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu),芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元,功能強大的微型計算機的AT89S52可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。單片機基礎電路如下： 功能特性概述：40個引腳，8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)

32、存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。此外，AT89S52設計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設置省電模式。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。引腳功能：·VCC：電源電壓·GND：地·RST：復位輸入。當振蕩器工作時，R

33、ST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。·ALE/PROG：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ALE禁止位無效。·PSEN：程序存儲允許PSE

34、N輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。·EA/VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。·XTAL1:振蕩器反相放大器的內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。·XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。4.4 硬件系統(tǒng)的整體框圖R

35、S232AD采樣AT89S52程序燒錄硬件框圖：1602液晶顯示高壓，短路報警ADC0809串口通訊控制鍵盤 電源電源 電源電源部分提供整個系統(tǒng)的電能，單片機部分控制系統(tǒng)，顯示部分顯示測量結(jié)果以及模式狀態(tài)，模數(shù)轉(zhuǎn)換采集電壓以及電阻值發(fā)送到單片機，如果電壓過高超過量程或者測量短路，單片機控制蜂鳴器報警。通過程序燒錄模塊可以通過燒錄線燒入程序。通過串口通訊可以實現(xiàn)上位機與電壓表的通訊，通過上位機選擇，可以切換電壓表模式，從而實現(xiàn)上位機功能選擇的功能。4.5 總原理圖 第5章 軟件編程5.1 流程圖 后記我們本來想擴展12個鍵盤，但是等到把ADC0809焊接上去的時候發(fā)現(xiàn)ADC0809占了15個I/

36、O口，蜂鳴器占了一個I/O口，串口通訊占2個I/O口，液晶1602占11個I/O口，這樣就只有3個I/O口，我們就只能就擴展了2個鍵盤做模式切換用。通過“簡易數(shù)字電壓表的設計”的設計過程，我們結(jié)合所學過的課程，了解了簡易儀表的發(fā)展狀況，掌握了目前自動化儀表的一般設計要求，工程設計方法，開發(fā)及設計工具使用方法，最重要的是通過這一設計實踐過程，我們不在是約束在理論上而是鍛煉了我們的動手能力和分析，解決問題的能力，積累經(jīng)驗，培養(yǎng)按部就班，一絲不茍的工作和對所學知識的綜合應用能力，了解了很多課本上學不到的知識，我想這樣的實踐環(huán)節(jié)在我的學生生涯是很難得的，也為我們以后步入社會開始工作打下了一定的基礎，最

37、后我也要感謝組里的同學們，只有在他們團結(jié)協(xié)作下，本次課程設計才可以順利進行并實現(xiàn)所有功能，同時我也明白了團結(jié)協(xié)作的重要性。 附錄1.元件清單：AT89S52一片；ADC0809一片；1602顯示屏一塊；2.程序:ORG:  0000H        SJMP  START  START：MOV SP，#60H        MOV 50H，#00H     

38、   MOV B，#00H        MOV R6，#04H        MOV DPTR，#7FF8H TTO： MOVX DPTR,A       NOP        NOP       

39、 JB P3.2,$       MOVX A,DPTR       ADD A,50H       MOV 50H,A       JNC TT1       INC  B   TT1:DJNZ&#

40、160;R6,TTO       CLR C       XCH A,B       RRC A       XCH A,B       RRC A       CLR C

41、60;     XCH A,B       RRC A       XCH A,B       RRC A       MOV 50H,A       SJMP DATA  

42、60;*數(shù)據(jù)處理*   DATA:MOV A,50H        MOV B,#33H        DIV AB        MOV 20H,A        XCH A,B      

43、0; MOV B,#05H        DIV AB        MOV 21H,A        MOV 22H,B    *顯示程序*    MODE:MOV R3,#00H        &

44、#160;MOV A,#80H         MOV DPTR,#7FFFH         MOV DPTR,A    DISP:MOV R0,#22H         MOV R2,#01H     LOOP:MOV A,#

45、00H         MOV DPTR,#7FFFH         MOVX DPTR,A         MOV A,R2         MOV DPTR,#7FFEH         MOVX DPTR,A         MOV DPTR,#7FFCH