《微機原理及接口技術》福建工程學院

1、微機原理及接口技術課程設計說明書課題：智能雙路數(shù)字電壓表專業(yè)：電子信息類班級：姓名:學號:指導老師：目錄1彼計任務21.1設計題目21.2設計目的22. 1.3設計任務2總體方案設計與方案論證42.1總體方案設計與論證46. 2.2溫度采集、計算的方案設計與論證53?系統(tǒng)總框圖及總體軟件設計說明64?系統(tǒng)資源分配圖75?局部程序設計說明85.1顯示更新子程序85.2溫度采集存儲子程序95.3PB口消抖和凍結子程序115.4白動巡顯和手動切換子程序125.5轉換成溫度內碼的子程序135.6溫度內碼轉化為BCD碼的子程序155.7鍵盤掃描和節(jié)拍設定的子程序175.8改進后設定溫度上下限的子程序19

2、5.9改進后實時鐘調整的子程序20系統(tǒng)功能及其操作說明-21調試記錄及調試結果-2122課程設計總結-附錄一：源程序清單23附錄二：改進后的程序381設計任務1.1設計題目智能雙路數(shù)字電壓表1.1設計目的通過小型微機應用產品的設計與調試過程，運用微機原理及接口技術課程所學的基本知識，在設計中加以應用，進而得到理解、鞏固和提高，學習掌握分析與解決實際問題的方法與手段，提高設計、編程與調試的實際動手能力，作為工程技術工作的一次基本訓練。1.2設計任務設計一個以單片機為核心的智能雙路數(shù)字電壓表，通過多選一電子模擬開關及A/D轉換器巡回采集兩路被測電壓的數(shù)據，進行信號處理及標度變換，以一定的節(jié)拍時間交

3、替顯示，應有顯示的符號標示被測信號源回路，并可通過按鈕開關操控凍結或切換形式，可通過鍵盤進行參數(shù)設計，編程并在單片機實驗上模擬調試實現(xiàn)。（一）基本設計要求1、八位LED7段數(shù)碼管顯示當前檢測回路的標識、電壓值及其單位或其他界面信息。2、電壓測雖范圍0V4.96V,應有輸入被測電壓超雖程判斷及提示。3、應采取數(shù)字濾波技術提高測雖與顯示的穩(wěn)定性。4、基本顯示模式為：兩路被測電壓值按設定的節(jié)拍交替測雖與顯示,電壓值保留二位小數(shù)。5、設置一個“凍結”按鈕開關以操控進入或退出當前回路的凍結顯示方式，凍結顯示期間每約0.5S更新一次測雖值。6、設置一個“切換”按鈕開關以操控強行切換顯示下一檢測回路數(shù)據。7

4、、對開關雖輸入信號須進行軟件消抖動處理。8鍵盤設定交替測雖顯示的節(jié)拍范圍為0.5S5.0S,設定分辨率0.1V,設定界面應有醒目的當前修改位提示。9、無操作時間超過30秒鐘后自動恢復為基本的運行狀態(tài)。（二）功能擴展提示：（選做）1、開機進行接口部件及數(shù)碼顯示器、指示燈、訊響器等自檢。2、每隔一定的時間，穿插顯示實時鐘信息一定的時間，通過鍵盤設定其間隔參數(shù)。3、擴展顯示模式二：同時顯示兩路電壓測雖數(shù)據，每約0.5S更新一次測雖值，電壓值保留一位小數(shù)。設置一個“模式”撥動開關以選擇兩種顯示模式之一。4、超上限告警功能，通過鍵盤設定電壓上限值范圍為0V4.96V,監(jiān)測到某回路電壓超上限時有相應顯示內

5、容的閃爍提示、超上限LED指示燈亮、訊響告警及繼電器觸點輸出控制功能。5、實現(xiàn)帶有回差的超上限告警功能，通過鍵盤設定回差值的范圍為土0.10V士0.50V，設定回差分辨率0.01V。6、添加超下限告警功能。7、添加多擋雖程功能，如1.24V雖程、0.31Vi程。8其他功能擴展。2.總體方案設計與方案論證2.1總體方案的設計與方案論證.本課程設計的要求是顯示外部采集2路電壓，按一定的節(jié)拍進行巡回顯示，還有兩路之間來回切換功能，某一路的凍結功能，對兩路交替顯示的節(jié)拍進行設定，無操作返回顯示2路電壓的功能，每個功能都是根據相應的按鍵是否操作去執(zhí)行相應地程序，進而實現(xiàn)相應的功能，所以按鍵操作的正確判斷

6、是程序執(zhí)行的關鍵，其總的流程圖如下見如下框圖。芯片上電、復位再次按下PB顯示設定節(jié)拍界面按下圖1-系統(tǒng)軟件設計的整體思路框圖2.2開關雖的方案設計與論證方案一、表決法方案二、滾動濾波法對開關雖得輸入進彳亍滾存的方式，每次調用到開關雖子程序時，就把當前的狀態(tài)值賦給前態(tài)，依次把前幾次的采集值推為舊態(tài)，當這4次的開關雖采集的值一致時，才把當前的采集值采集存為新態(tài)，在通過新態(tài)和舊態(tài)的值比較就可以達到消除抖動的效果，這種方法還可以實現(xiàn)按鍵是上升沿有效還是下降沿有效。2.3顯示查表的方案設計與論證方案一把帶小數(shù)點的斷碼也寫進斷碼表，顯示個位的時候直接查找有帶符號位的斷碼。方案二顯示過程中先判斷顯示是否到達

7、個位，如果到了就把個位的數(shù)據的最高位清零上述的兩種方案中，第一種方案比較麻煩，要編寫特定的帶符號位斷碼，要判斷是否到顯示個位時，才能查找?guī)Х栁坏臄啻a，雖然可以實現(xiàn)顯示個位時可以實現(xiàn)顯示小數(shù)點，但是編寫程序時，邏輯較方案二太過于麻煩，所以我選擇了方案二2.4電壓采集、計算方法與論證方案一、采用ADC0809對兩路的電壓的模擬雖得采集、轉換成數(shù)字雖，在經過標度轉換使其范圍在0?4.98V，采集進來的數(shù)字量采用滾存的方式，存儲最新的4次電壓值，并用其平均值進行標度轉換，在標度轉化中，對第一路和第二路的電壓分別進行計算，最后把其轉換成BCD碼送到顯示緩沖區(qū)等待顯示。方案二、采用ADC0809對兩路的

8、電壓進行采集，轉換成數(shù)字量，經過標度轉換使其雖程在0?4.98,在標度轉換中對第一路的電壓值和第二路的電壓值輪流計算，得到的數(shù)據為16進制數(shù)，最后把其轉換成BCD碼送到顯示緩沖區(qū)等待顯示總上所述，在方案二中，沒有采用滾存的方式，這樣外界的電壓波動很頻繁時，會造成顯示波動，給人的第一感覺好像是這個系統(tǒng)不夠完善，還有在進行標度轉換時，對兩路的電壓輪流進行計算，這樣確實能夠實現(xiàn)系統(tǒng)空間的節(jié)約，但是如果使用切換功能時，此時剛剛還還沒有輪到某一路計算及標度轉換時，這樣顯示緩沖區(qū)得數(shù)據還是前一次的數(shù)據，無法顯示最新的數(shù)據，經過比較，方案一在這兩點上比方案二好，但是方案一在轉換標度時使用系統(tǒng)的空間比方案二大

9、，所以我選擇方案一。LE顯示乜一一轉化tW路電壓輸入ta2-系貌設計的殛件系統(tǒng)的框圖3?系統(tǒng)總框圖及總體軟件設計說明系統(tǒng)自檢初始化包括芯片初始化和工作初始化白檢包括對蜂鳴器、LED、每個數(shù)碼管的開關最掃描子程序一-V包括是開關量得消抖動，切換按鍵、凍結按1鍵，設定節(jié)拍按鍵拆字子程序第一部分：顯示第一路電壓的信息界面第二部分：顯示第二路電壓的信息界面第三部分：顯示設定節(jié)拍的信息界面鍵盤掃才苗子程序?利用鍵反轉法先讀出鍵的狀態(tài)在進行查表查出鍵碼當進行了限定顯示更新一智能雙路數(shù)字電壓表設計說明書包括顯示第一路和第二露南血壓信息1!圖3-系統(tǒng)軟件設計的總流程圖并解釋4?系統(tǒng)資源分配表已用單元功能空間1

10、0H1路電壓內碼低字節(jié)（二進制）29H11H1路電壓內碼筒字節(jié)（二進制）2AH12H2路電壓內碼低字節(jié)（二進制）2BH13H2路電壓內碼筒字節(jié)（二進制）2CH3DH電壓白分位2DH3EH電壓十分位2EH3FH電壓個位2FH40H1路1次30H41H2路1次31H42H1路2次32H43H2路2次33H44H1路3次34H45H2路3次35H46H1路4次36H47H2路4次37H48HAD采樣信號地址低字節(jié)位38H49HAD結果保持單元39H4BH進程碼存放3AHBITO凍結標志位1凍結BIT1更新輸入緩沖使能位BIT3閃20H爍亮滅標志位3BH4CH節(jié)拍時間單位0.1秒3CH4DH節(jié)拍輔助單

11、元10毫秒計數(shù)4AH21H輸出小數(shù)點標志位54H66H判斷當前按下的矩陣按鍵的值沒有按下位10H60H25H輸入允許標志位61H26H當前輸入位、閃爍標志位62H4EH閃爍計數(shù)63H59H當前輸入位允許輸入最小值64H5AH當前輸入位允許輸入最大值65H55H下限電壓內碼低字節(jié)（二進制）56H下限電壓內碼高字節(jié)（二進制）57H上限電壓內碼低字節(jié)（二進制）58H上限電壓內碼高字節(jié)（二進制）4FH十六進制低字節(jié)50H十六進制高字節(jié)51H個位52H十位53H百位5BH保存當前選擇路對應內存首地址5CH0.1秒計時單元22H報警標志位5DH回差值單位0.01V5EH凍結時保存節(jié)拍值5FH30秒無操作計

12、時C:撤銷D:確認F:功能E:鎖定B:切換5.局部程序設計說明5.1開關雖米集子程序開關雖消除抖動采用滾動慮波的方式消除抖動，其原理如下49H4AH4BH4CH4DH4EH4FH始地址每次采集的信號前，先把49H?4DH內的值一次往后推，再把采集的信號存入49H中，再通過比較49H?4DH的值，如果這四個單元內的值一致，則說明抖動時間已過，再把49H的采集的值存入4EH,最后通過比較4FH和4EH內的值來判斷按鍵是否按下，還可以根據編程邏輯使得按鍵在下降沿有效還是上升沿有效。5.2拆字子程序首先判斷20H里面存的程序代碼,在跳到相應的程序段去執(zhí)行。其原理圖如下：取當前路數(shù)取進程碼Jj禍在工IC

13、芋伐*口0Un界oFTehEMigy拆字子程序流程圖5.3電壓采集子程序兩路電壓米集是米用輪流米集，滾動儲存的方式。通過標志位來判斷是對第一路采集還是對第二路采集。其流程圖如下:采用滾動存儲的方式對采集的數(shù)值進行存儲標志位取反啟動下-路轉換A/D采集流程圖5.4標度轉換子程序這一過程是整個程序的核心所在，主要利用(D1+D2+D3+D4)*125/256這個標度轉換公式，這樣就可以實現(xiàn)所測的電壓量程在0?4.98V，在四次采集的數(shù)值乘以125的原理計算如下，因為計算的結果為3個字節(jié)的16進制數(shù)，所以除以256就相當于把這三個字節(jié)向有移動8位，高位白動補0,當然還要判斷最后的那個字節(jié)是否要向上進

14、位（0舍1入）。4D的高字節(jié)4D的低字節(jié)125存放4D低字廿125存放4D高字節(jié)*125在上述過程中，最后結果取其前面兩個字節(jié)，把最后一個字節(jié)0舍1入后，就相當于除以256,最后得到2個字節(jié)的16進制數(shù)即為轉換標度后的數(shù)值。最后再把16進制數(shù)轉換成BCD碼送到顯示緩沖單元即可。5.5鍵盤掃描子程序鍵盤掃描是利用鍵反轉法讀出鍵盤的電平值，通過查鍵碼表，把電平值轉化為K0-K16鍵分別變?yōu)?-16的數(shù)字，通過判斷寄存器中的鍵號，就能確定是那一個按鍵按下了。鍵反轉法的原理：（1）列線輸出為全0隨后輸入行線電平如有0：則0所在的行就是按鍵所在行。PBO是實現(xiàn)切換功能，其經過消除抖動后實現(xiàn)第一路和第二路

15、電壓信息的切換顯示，其源程序如下MOVA,4EH;判斷PB0是否有按下CJNEA,#0FEH,XDRMOVA,4FH;判斷前態(tài)是否為周電平CJNEA,#0FFH,XDRMOVA,20H；判斷此時的20H中的程序代碼，為1則賦2,為2則賦1CJNEA,#01H,JO;將48H單元清0,即將0.5S更新一次立即執(zhí)行MOV48H,#01;將2AH單元清0,即將白動切換的計數(shù)清0MOV2AH,#0MOV20H,#02H將無操作30S定時清0MOV3AH,#00HSJMPXDRJO:MOV20H,#01H;將48H單元清0,即將0.5S更新一次立即執(zhí)行將無操作30S定時清MOV48H,#01MOV3AH

16、,#00H;將2AH單元清0,即將白動切換的計數(shù)清0MOV2AH,#0PB1是實現(xiàn)凍結顯示某一路的電壓信息，其源程序如下MOVA,4EHCJNEA,#0FDH,XER;判斷PB1是否有按下MOVA,4FHCJNEA,#0FFH,XER;判斷前太是否為高電平MOV48H,#01CPL27H.0MOV3AH,#00H將0.5S更行立即更新;標記進入凍結狀態(tài)將無操作30S定時清0PB2是實現(xiàn)進入、退出設定節(jié)拍，其源程序如下MOVA,4EHCJNEA,#0FBH,XFRMOVA,4FH判斷PB2是否有按下CJNEA,#0FFH,XFRCPL27H.2;判斷前太是否為周電平；標記進入設定狀態(tài)MOV20H

17、,#03HMOV48H,#01MOV3AH,#00HJB27H.2,XFRMOV20H,#01；將程序代碼賦給20H將0.5S更行立即更新將無操作30S定時清0；退出設定界面是馬上顯示第一路,即U15.7改進后的切換功能在沒有改進的源程序，在設定節(jié)拍的時候，按下切換按鍵，也會實現(xiàn)，這樣就導致設定標志位為1,如果這時候按下鍵號，也會實現(xiàn)節(jié)拍的修改。所就不會出現(xiàn)上述現(xiàn)象修改前的源程序：MOVA,4EHCJNEA,#0FEH,XDRMOVA,4FHCJNEA,#0FFH,XDRMOVA,20HCJNEA,#01H,JOMOV48H,#01以我的改進就是在切換功能程序的前面加上節(jié)拍標志位的判斷，這樣;

18、判斷PB0是否有按下；判斷前態(tài)是否為周電平；判斷此時的20H中的程序代碼，為1則賦2,為2則賦1;將48H單元清0,即將0.5S更新一次立即執(zhí)行修改后的程序：MOVA,4EHCJNEA,#0FEH,XDRMOVA,4FHCJNEA,#0FFH,XDRJB27H.2,XDRMOVA,20H;判斷PB0是否有按下;判斷前態(tài)是否為高電平；在設定節(jié)拍時，切換功能無效CJNEA,#01H,JOMOV48H,#01；判斷此時的20H中的程序代碼，為1則賦2,為2則賦1;將48H單元清0,即將0.5S更新一次立即執(zhí)行5.8標度轉換中的完善在沒有改進的源程序中，我是將兩路的電壓輪流計算，最后送到顯示更新緩沖單

19、元，這種方式在正常的第一路和第二路自動切換的情況下，可以滿足系統(tǒng)的要求，但是要是在手動切換的情況下，就不能顯示實時的數(shù)據顯示，原因在于第一路和第二路輪流計算的時候，剛剛好在計算第一路的情況下，手動切換，這時還沒有計算第二路的信息，只能顯示上一次的計算結果，而且在0.5S才進行一次計算的情況下，會出現(xiàn)數(shù)碼管跳竄現(xiàn)象。即切換后顯示的是上次的計算結果，過了0.5S后才能顯示最新的數(shù)據，無法實現(xiàn)一切換就顯示最新的數(shù)據。修改后的程序，只要將兩路的電壓同時計算即可解決上述的問題。六、系統(tǒng)功能與用戶操作使用說明6.1系統(tǒng)的功能定時切換及顯示功能八位LED7段數(shù)碼管顯示當前檢測回路的標識、電壓值及其單位或其他界面信息。設置節(jié)拍功能兩路被測電壓值按設定的節(jié)拍交替測雖與顯示，電壓值保留兩位小數(shù)。凍結功能設置一個“凍結”按鈕開關以操控進入或者退出當前回路的凍結顯示方式，凍結顯示期間每約0.5S更新一次測雖值。無操作時間超過30S后恢復基本運彳亍狀態(tài)功能設置上下限功能超上下限告警功能6.2、使用說明1?電壓表進行短暫開機復位后，八位LED7段數(shù)碼管交替顯示兩路電壓值。2羽下K15鍵可以進行功能選擇，然后按下K1鍵便進入設置節(jié)拍功能。然后用鍵輸入數(shù)值，然后按下K13確定就設置好節(jié)拍了。3羽下K15進行功能選擇，然后按K2,K3分別進入設置上下限。4羽下K14進行凍結功能，可以使當前路的電壓值停止