基于單片機(jī)的數(shù)字電表的設(shè)計(jì)0-5v論文模板(張玉才)哈爾濱華德學(xué)院

摘要數(shù)字電壓表的誕生打破了傳統(tǒng)電子測量儀器的模式和格局。它顯示清晰直觀、讀數(shù)準(zhǔn)確，采用了先進(jìn)的數(shù)顯技術(shù)，大大地減少了因人為因素所造成的測量誤差事件。數(shù)字電壓表是把連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式，并加以顯示的儀表。數(shù)字電壓表把電子技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、自動化技術(shù)的成果與精密電測量技術(shù)密切的結(jié)合在一起，成為儀器、儀表領(lǐng)域中獨(dú)立而完整的一個(gè)分支，數(shù)字電壓表標(biāo)志著電子儀器領(lǐng)域的一場革命，也開創(chuàng)了現(xiàn)代電子測量技術(shù)的先河。本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為開發(fā)平臺，控制系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)，A/D轉(zhuǎn)換采用ADC0809。系統(tǒng)除能確保實(shí)現(xiàn)要求的功能外，還可以方便進(jìn)行8路其它A/D轉(zhuǎn)換量的測量、遠(yuǎn)程測量結(jié)果傳送等擴(kuò)展功能。簡易數(shù)字電壓測量電路由A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、顯示控制等組成。關(guān)鍵詞：數(shù)字電壓表；AT89C51；A/D轉(zhuǎn)換AbstractThebirthofdigitalvoltagemetertobreakthetraditionalmodeofelectronicmeasuringinstrumentsandpatterns.Itshowstheclearandintuitive,accuratereading,theuseofadvanceddigitaltechnology,greatlyreducingthehumanfactorduetomeasurementerrorscausedbytheevent.Digitalvoltmeteristhecontinuousanalog(DCinputvoltage)intoanon-continuous,discretedigitalformanddisplayedintheinstrument.Digitalvoltagemetertoelectronictechnology,computingtechnology,automationtechnologyandprecisionelectricalmeasurementresultsoftheclosecombinationoftechnology,asequipment,instrumentsandcompletethefieldofabranchoftheindependent,digitalvoltagemetermarksarevolutioninthefieldofelectronicdevicesAlsocreatedaprecedentformodernelectronicmeasurementtechnology.Thedesignusesasingle-chipplatformforthedevelopment,controloftheDepartmentoftheuseofAT89C51single-chip,A/DconversionusingADC0809.Inadditiontotherealizationofthesystemtoensurethattherequiredfunctionality,butalsofacilitatethe8otherA/Dconvertermeasurement,distancemeasurementfunctionoftransmissionexpansion.SimpledigitalvoltagemeasuringcircuitismadeoftheA/Dconversion,dataprocessing,displaycontrol,etc.Keywords：Digitalvoltagemeter；AT89C51；A/D目錄TOC\o"1-3"\u摘要 IAbstract II第1章緒論 11.1課題背景 11.2課題的目的及意義 11.2.1課題目的 11.2.2課題意義 21.3設(shè)計(jì)要求 3第2章系統(tǒng)設(shè)計(jì)及方案論證 42.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方框圖 42.2系統(tǒng)分模塊的方案選擇及論證 4本章小結(jié) 6第3章系統(tǒng)單元電路設(shè)計(jì) 73.1測量、轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) 73.2單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 83.2.1MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 83.2.2單片機(jī)AT89C51介紹 93.2.3單片機(jī)復(fù)位電路 123.2.4單片機(jī)時(shí)鐘振蕩電路 133.3顯示電路設(shè)計(jì) 143.4系統(tǒng)電源模塊設(shè)計(jì) 173.5整機(jī)硬件原理圖 18本章小結(jié) 18第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及工作流程 194.1程序流程圖設(shè)計(jì) 194.2系統(tǒng)硬件連接 194.3局部程序 20本章小結(jié) 23第5章系統(tǒng)安裝與仿真調(diào)試 245.1整機(jī)電路的安裝 245.1.1組裝電路的步驟 245.1.2考前須知 245.1.3布線原那么 255.2整機(jī)電路仿真與調(diào)試 25本章小結(jié) 27結(jié)論 28致謝 29參考文獻(xiàn) 30附錄1整機(jī)原理圖 31附錄2譯文 32附錄3英文參考資料 36第1章緒論1.1課題背景數(shù)字電壓表〔DigitalVoltmeter〕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，不能滿足數(shù)字化時(shí)代的需求，采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表，由精度高、抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)、集成方便，還可與PC進(jìn)行實(shí)時(shí)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(lǐng)域，展示出強(qiáng)大的生命力。與此同時(shí)，由DVM擴(kuò)展而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。新型數(shù)字電壓表以其高準(zhǔn)確度、高可靠性、高分辨率、高性價(jià)比等優(yōu)良特性倍受人們的青睞。目前，數(shù)字電壓表作為數(shù)字化儀表的根底與核心，已被廣泛用于電子和電工測量、工業(yè)自動化儀表、自動測試系統(tǒng)等領(lǐng)域，顯示出強(qiáng)大的生命力。與此同時(shí)，由電壓表擴(kuò)展而成的各種通用及專用儀表〔含數(shù)字萬用表〕，也將電量及非電量測量技術(shù)提高到嶄新水平。本設(shè)計(jì)重點(diǎn)是A/D轉(zhuǎn)換器以及由它們構(gòu)成的基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表的工作原理。數(shù)字電壓表是諸多數(shù)字化儀表的核心和根底，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(jìn)行讀數(shù)的方法，防止了讀數(shù)的視差和視覺疲勞。目前數(shù)字萬用表的內(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)字萬用表的準(zhǔn)確度，本設(shè)計(jì)A/D轉(zhuǎn)換器采用ADC0809對輸入模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，控制核心AT89C51再對轉(zhuǎn)換的結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算和處理，最后驅(qū)動輸出裝置顯示數(shù)字電壓信號1.2課題的目的及意義1課題目的如今，數(shù)字電壓表已經(jīng)絕大局部取代了傳統(tǒng)的模擬指針式電壓表，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的模擬指針式電壓表功能單一，精度低，讀數(shù)的時(shí)候非常不方便還經(jīng)常出錯(cuò)，而采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表由于測量精度高，速度快，讀數(shù)時(shí)也非常方便，抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛應(yīng)用與電子和電工測量，工業(yè)自動化儀表，自動測量系統(tǒng)等領(lǐng)域。顯示出強(qiáng)大的生命力。研究設(shè)計(jì)一個(gè)以AT89C51單片機(jī)為主控芯片，A/D轉(zhuǎn)換采用ADC0809的數(shù)字電壓表。其根本工作原理是將被測電壓信號，送入A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后送到單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理后得到的電壓值再送到LED中顯示1.2.2課題意義如今，數(shù)字電壓表已經(jīng)絕大局部取代了傳統(tǒng)的模擬指針式電壓表，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的模擬指針式電壓表功能單一，精度低，讀數(shù)的時(shí)候非常不方便還經(jīng)常出錯(cuò)，而采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表由于測量精度高，速度快，讀數(shù)時(shí)也非常方便，抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛應(yīng)用與電子和電工測量，工業(yè)自動化儀表，自動測量系統(tǒng)等領(lǐng)域。顯示出強(qiáng)大的生命力。數(shù)字電壓表最初是伺服步進(jìn)電子管比擬式，其優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度比擬高，但是采樣速度較慢，體積重達(dá)幾十公斤。繼之出現(xiàn)了諧波式電壓表，它的速度方面稍有提高但準(zhǔn)確度低，穩(wěn)定性差，再后來出現(xiàn)了比擬式儀表改良逐次漸進(jìn)式結(jié)構(gòu)，它不僅保持了比擬是準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)，而且速度也有了很大的提高，但它有一缺點(diǎn)就是抗干擾能力差，很容易受到外界因素的影響，隨后，在諧波式的根底上雙引申出階梯波式，它的唯一進(jìn)步就是本錢降低了，可是準(zhǔn)確度，速度及抗干擾能力都未提高。而數(shù)字電壓表的開展已經(jīng)非常成熟，就原理來講，它從原來的一兩種已經(jīng)開展到多種，在功能上講，它從測單一的參數(shù)開展到能測多種參數(shù)；從制作原件看，開展到集成電路，準(zhǔn)確度已經(jīng)有了很大的提高，精度已經(jīng)到達(dá)1NV，讀數(shù)速度到達(dá)每秒幾萬次，而相對以前價(jià)格已經(jīng)降低了很多。目前實(shí)現(xiàn)電壓數(shù)字化測量的方法仍然是?！獢?shù)〔A/D〕轉(zhuǎn)換的方法。數(shù)字電壓表分類繁多，日常生活中一般根據(jù)原理的不同進(jìn)行分類，大致分為：比擬式，電壓—時(shí)間變換式，積分式等。在電量的測量中，電壓，電流和頻率是最根本的三個(gè)被測量，其中電壓量的測量最經(jīng)常。而且隨著電子技術(shù)的開展，更是需要經(jīng)常測量高精度的電壓，所以數(shù)字電壓就成為必不可少的測量儀器。另外，數(shù)字測量儀器具有讀數(shù)準(zhǔn)確方便，精度度高，誤差小，靈敏度高，分辨率高，測量速度快等特點(diǎn)倍受用戶親睞，數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)就基于這種需求開展起來。本設(shè)計(jì)將用AD轉(zhuǎn)換芯片AD574對模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，AD轉(zhuǎn)換芯片AD574的基準(zhǔn)電壓端，被測量電壓輸入端分別輸入基準(zhǔn)電壓和被測電壓。AD轉(zhuǎn)換芯片AD574將被測量電壓輸入端所采集到的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號。然后再通過對單片機(jī)AT89SC52進(jìn)行軟件編程，使單片機(jī)按規(guī)定的時(shí)序采集這些數(shù)字信號，通過一定的算法計(jì)算算出被測量電壓值，最后驅(qū)動數(shù)碼管進(jìn)行電壓顯示。1.3設(shè)計(jì)要求1.電路要求完成多路電路電壓的測量并顯示。2.技術(shù)指標(biāo)1〕測量8路輸入電壓值；2〕電壓值范圍：0~5V3〕四位LED數(shù)碼管輪流顯示或單路選擇顯示；4〕測量誤差約為±0.02V。

第2章系統(tǒng)設(shè)計(jì)及方案論證2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方框圖系統(tǒng)主要分為兩局部：硬件電路及軟件程序。硬件電路包括：單片機(jī)及外圍電路，模擬信號采集電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，數(shù)碼管顯示電路，各局部電路的銜接。軟件的程序可采用C語言或匯編，這里采用匯編語言，詳細(xì)的設(shè)計(jì)思路在后面介紹。根據(jù)題目的要求，數(shù)字電壓表的主題設(shè)計(jì)方案如下：數(shù)字電壓表以單片機(jī)為核心控制器件，通過對輸入信號的采集、處理，通過單片機(jī)的控制，最終在數(shù)碼管上顯示出來，其方框圖如圖2-1所示。圖2-1系統(tǒng)的主題設(shè)計(jì)方案示意圖2.2系統(tǒng)分模塊的方案選擇及論證1．A/D轉(zhuǎn)換器的選擇與論證A/D轉(zhuǎn)換器具有抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，在采用零點(diǎn)校準(zhǔn)的前提下，其轉(zhuǎn)換精度也可以做得很高，但顯著的缺乏是轉(zhuǎn)換速度較慢，并且分辨率越高，其轉(zhuǎn)換速度也就越慢，因此本設(shè)計(jì)采用了A/D轉(zhuǎn)換器，可以較好的改善轉(zhuǎn)換速度慢的缺點(diǎn)，它的轉(zhuǎn)換速率分辨率的乘積比傳統(tǒng)的雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器提高至少兩個(gè)數(shù)量級。方案一：采用雙積分A/D轉(zhuǎn)換器MC14433，它有多路調(diào)制的BCD碼輸出端和超量程輸出端，采用動態(tài)掃描顯示，便于實(shí)現(xiàn)自動控制。但芯片只能完成A/D轉(zhuǎn)換功能，要實(shí)現(xiàn)顯示功能還需配合其它驅(qū)動芯片等，使得整局部硬件電路板布線復(fù)雜，加重了電路設(shè)計(jì)和實(shí)際焊接的工作。方案二：逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。它的轉(zhuǎn)換速度更快，而且精度更高，比方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(jī)系統(tǒng)連接，將數(shù)字量送單片機(jī)進(jìn)行分析和顯示。這樣電路設(shè)計(jì)簡單，電路板布線不復(fù)雜，便于焊接、調(diào)試。這里采用這種方案。2．單片機(jī)選擇論證通過對A/D轉(zhuǎn)換器的方案分析，本設(shè)計(jì)采用的單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，脈沖的計(jì)數(shù)功能由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，所以對單片機(jī)的速度提出了較高的要求，根本要求分辨率為11位，轉(zhuǎn)換速度不低于2次/S，發(fā)揮局部要求分辨率15位，采用MCS-51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制和脈沖計(jì)數(shù)，采用16MHZ晶振，完全能滿足分辨率15位和轉(zhuǎn)換速度2次/S的要求。3．顯示電路選擇論證方案一：用液晶LCD1602來顯示電壓讀數(shù)可進(jìn)行片選，實(shí)現(xiàn)液晶的動態(tài)點(diǎn)亮。因?yàn)橹恍枰黄壕Ь涂梢酝瓿涩F(xiàn)示工作，所以當(dāng)單片機(jī)控制前兩個(gè)控制端時(shí)，最高位控制端應(yīng)接地。用軟件作為液晶的驅(qū)動顯示，且具體譯碼由軟件控制。方案二：同方案一選用ADC0809進(jìn)行片選，在譯碼驅(qū)動局部選用液晶LCD1602，用軟件譯碼。方案三：顯示是電路采用數(shù)碼管顯示器，可顯示各種字體的數(shù)字、字母，還可以自定義內(nèi)容，增加了顯示的美觀性與直觀性，是重要的是提供了友好的人機(jī)界面。同時(shí)LED8段數(shù)碼管有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種方式。靜態(tài)顯示方式的各位數(shù)碼管相互獨(dú)立，公共端恒定接地或接正電源。每一個(gè)字段都要獨(dú)占一條I/O口只要有斷碼輸出，顯示器就可以顯示出所要顯示的字符，如果CPU不改寫，那么一直保持下去。動態(tài)顯示方式下各位數(shù)碼管的段選線相應(yīng)并連在一起，由一個(gè)8位的I/O口控制；各位的為選線有另外的I/O口控制。終上所述：由于兩個(gè)方案都可以實(shí)現(xiàn)同樣的功能，但方案三設(shè)計(jì)簡單、系統(tǒng)開銷小、反響速度較快，因此選擇此方案。本章小結(jié)本章介紹了數(shù)字電壓表的整體設(shè)計(jì)思路和軟硬件設(shè)計(jì)方案，本設(shè)計(jì)采用了基于單片機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，由于引入了模塊化的設(shè)計(jì)思想，其硬件電路與軟件程序一一對應(yīng)，各單元結(jié)構(gòu)明確，條理清晰，給后續(xù)安裝調(diào)試工作帶來了便利。第3章系統(tǒng)單元電路設(shè)計(jì)3.1測量、轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)使用ADC0809作為數(shù)模轉(zhuǎn)換元件，其引腳圖如3-1所示。原理圖見附錄一。圖3-1ADC0809引腳圖ADC0809的主要特性：1〕8路輸入通道，8位A／D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。2〕具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫恕?〕轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs(時(shí)鐘為640kHz時(shí))，130μs〔時(shí)鐘為500kHz時(shí)〕4〕單個(gè)＋5V電源供電5〕模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。6〕工作溫度范圍為-40～＋85攝氏度7〕低功耗，約15mW。ADC0809的外部特性：ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，下面說明各引腳功能。IN0～I(xiàn)N7：8路模擬量輸入端。2-1～2-8：8位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。START：A／D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖〔至少100ns寬〕使其啟動〔脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換〕。EOC：A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平〔轉(zhuǎn)換期間一直為低電平〕。OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能翻開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZ。REF〔+〕、REF〔-〕：基準(zhǔn)電壓。Vcc：電源，單一＋5V。GND：地。A/D轉(zhuǎn)換有集成電路ADC0809完成。ADC0809具有8路模擬輸入端口，地址線(第23-25腳)可決定對哪一路模擬輸入作A/D轉(zhuǎn)換。第22腳位地址鎖存控制，當(dāng)輸入為高電平時(shí)，對地址信號進(jìn)行鎖存。第6腳位測試控制，當(dāng)輸入一個(gè)2μｓ寬高電平脈沖時(shí)，就開始A/D轉(zhuǎn)換。第7腳為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，第7腳輸出高電平。第9腳為A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許控制，當(dāng)OE腳為高電平時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)從端口輸出。第10腳為ADC0809的時(shí)鐘輸入端，利用單片機(jī)第30腳嘚分頻晶振頻率，再通過14024二分頻得到1MHz時(shí)鐘。3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)Atmel公司的AT89S51是51內(nèi)核的單片機(jī)。AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能的CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8KB空間的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀存儲器，具有256B的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)的存儲器〔ram〕，32個(gè)I/O口，2個(gè)16位可編程定時(shí)器。3.2.1MCS-51單片機(jī)內(nèi)部根本結(jié)構(gòu)圖如圖3-2所示。它是由8個(gè)根本部件組成，即中央處理器，片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器，輸入輸出接口電路，可編程串行口，定時(shí)/計(jì)數(shù)器,中斷系統(tǒng)，特殊功能計(jì)數(shù)器。各局部通過總線相連接，在功能單元的控制上，采用了特殊功能存放器的控制方法。圖3-2MCS-51根本結(jié)構(gòu)框圖3.2.2單片機(jī)ATAT89C51是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)帶有4K字節(jié)的可反復(fù)擦寫的程序存儲器〔PENROM〕。和128字節(jié)的存取數(shù)據(jù)存儲器〔RAM〕，這種器件采用ATMEL公司的高密度、不容易喪失存儲技術(shù)生產(chǎn)，并且能夠與MCS-51系列的單片機(jī)兼容。片內(nèi)含有8位中央處理器和閃爍存儲單元，可有較強(qiáng)的被應(yīng)用到控制領(lǐng)域中。AT89C51引腳如圖3-3所示。圖3-3AT89C51單片機(jī)引腳圖其主要特性包括以下幾個(gè)方面：與MCS-51兼；4K字節(jié)可編程閃爍存儲器；壽命：1000寫/擦循環(huán)；數(shù)據(jù)保存時(shí)間：10年；全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz；三級程序存儲器鎖定；128×8位內(nèi)部RAM；32可編程I/O線；兩個(gè)16位定時(shí)器計(jì)數(shù)器；5個(gè)中斷源；可編程串行通道；低功耗的閑置和掉電模式；片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。各引腳功能描述如下：VCC：電源電壓GND：地P0口：P0口是一組8位漏極開路雙向I/O口，即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口時(shí)，每一個(gè)管腳都能夠驅(qū)動8個(gè)TTL電路。當(dāng)“1”被寫入P0口時(shí)，每個(gè)管腳都能夠作為高阻抗輸入端。P0口還能夠在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時(shí)，轉(zhuǎn)換地址和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，并在這時(shí)激活內(nèi)部的上拉電阻。P0口在閃爍編程時(shí)，P0口接收指令，在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令，需要接電阻。P1口：P1口一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動4個(gè)TTL電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作為輸入口。因?yàn)閮?nèi)部有電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)輸出一個(gè)電流。閃爍編程時(shí)和程序校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址。P2口：P2口是一個(gè)內(nèi)部帶有上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動4個(gè)TTL電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的電阻把端口拉到高電平，此時(shí)，可作為輸入口。因?yàn)閮?nèi)部有電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出一個(gè)電流。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P2口線上的內(nèi)容在整個(gè)運(yùn)行期間不變。閃爍編程或校驗(yàn)時(shí)，P2口接收高位地址和其它控制信號。P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部電阻的8位雙向I/O口，P3口輸出緩沖故可驅(qū)動4個(gè)TTL電路。對P3口寫如“1”時(shí)，它們被內(nèi)部電阻拉到高電平并可作為輸入端時(shí)，被外部拉低的P3口將用電阻輸出電流。P3口除了作為一般的I/O口外，更重要的用途是它的第二功能，如表3-1所示。另外，P3口還接收一些用于閃爍存儲器編程和程序校驗(yàn)的控制信號。表3-1P3口功能表端口引腳第二功能RXDTXDINT0INT1T0T1WRRDRST：復(fù)位輸入。當(dāng)震蕩器工作時(shí)，RET引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，ALE輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE以時(shí)鐘震蕩頻率的1/16輸出固定的正脈沖信號，因此它可對輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖時(shí)，閃爍存儲器編程時(shí)，這個(gè)引腳還用于輸入編程脈沖。如果必要，可對特殊存放器區(qū)中的8EH單元的D0位置禁止ALE操作。這個(gè)位置后只有一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE才會被應(yīng)用。此外，這個(gè)引腳會微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE無效。PSEN：程序儲存允許輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89C51由外部程序存儲器讀取指令時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的PSEN信號不出現(xiàn)。EA/VPP：外部訪問允許。欲使中央處理器僅訪問外部程序存儲器，EA端必須保持低電平。需要注意的是：如果加密位LBI被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平，CPU那么執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。閃爍存儲器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電壓VPP，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓VPP。XTAL1：震蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：震蕩器反相放大器的輸出端。時(shí)鐘震蕩器：AT89C51中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部震蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反響元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自然震蕩器，如圖3-4〔a〕所示。外接石英晶體及電容C1，C2接在放大器的反響回路中構(gòu)成并聯(lián)震蕩電路。對外接電容C1，C2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響震蕩頻率的上下、震蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30PF±10PF，而如果使用陶瓷振蕩器建議選擇40PF±10PF。用戶也可以采用外部時(shí)鐘。采用外部時(shí)鐘的電路如圖3-4〔b〕所示。這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2那么懸空。由于外部時(shí)鐘信號是通過一個(gè)2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號的，所以對外部時(shí)鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。〔a〕內(nèi)部振蕩〔b〕外部振蕩圖3-4時(shí)鐘振動器3.2.3單片機(jī)的復(fù)位電路是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。例如，復(fù)位后CPU=0000H，使單片機(jī)從第一個(gè)單元取指令。無論是在單片機(jī)剛開始接上電源時(shí)，還是斷電后，或者發(fā)生故障時(shí)，都要復(fù)位。單片機(jī)復(fù)位的條件是：必須使RST/VPD或者RST引腳(9)加上持續(xù)兩個(gè)周期〔即24個(gè)振蕩周期〕的高電平。本系統(tǒng)中的時(shí)鐘頻率為12MHZ，每個(gè)機(jī)器周期為1us，那么只需要2us以上時(shí)間的高電平，在RST引腳出現(xiàn)高電平后的第二個(gè)機(jī)器周期執(zhí)行復(fù)位。單片機(jī)的復(fù)位電路如圖3-5所示。圖中電容為上電復(fù)位電路，它是利用電容充放電來實(shí)現(xiàn)的。在接電的瞬間，RESET端的電平與VCC相同，隨著充電電流的減少，RESET的電位慢慢下降，只要保證RESET的電位為高電平的時(shí)間大于兩個(gè)機(jī)器周期，便能正常復(fù)位。按鍵手動復(fù)位電路見圖3-5。圖3-5系統(tǒng)復(fù)位電路除了上電復(fù)位外，有的時(shí)候還需要手動復(fù)位。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動復(fù)位。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過RST端經(jīng)過電阻與電源VCC接通而實(shí)現(xiàn)的。3.2.4晶振電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號，使用晶體震蕩器時(shí)，C1，C2取值20~40PF，使用陶瓷震蕩器時(shí)C1，C2取值30~50PF。在設(shè)計(jì)電路板時(shí)，晶振和電容應(yīng)盡量靠近芯片，以減小分布電容，保證震蕩器的穩(wěn)定性。MCS51單片機(jī)各功能部件運(yùn)行都是以時(shí)鐘信號為基準(zhǔn)，有條不紊的一步一步的工作，因此時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的工作速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)的穩(wěn)定性。常用的時(shí)鐘電路有兩種方式：一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另一種是外部時(shí)鐘方式，本電路采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，具體電路如圖3-6所示。本電路的時(shí)鐘頻率為12MHZ，電容的容量為30PF左右，該電容的大小會影響振蕩頻率的上下、振蕩器的穩(wěn)定性合起振的快速性，本電路采用33PF的瓷片電容。圖3-6晶振電路3.3顯示電路設(shè)計(jì)顯示電路主要采用數(shù)碼管顯示。1、數(shù)碼管簡介LED數(shù)碼管以發(fā)光二極管作為發(fā)光單元，顏色有單紅，黃，藍(lán)，綠，白，七彩效果，它屬于一種照明裝飾、亮化燈具。具有的特性如下：〔1〕LED數(shù)碼管以發(fā)光二極管作為發(fā)光單元，顏色有單紅，黃，藍(lán)，綠，白，七彩效果。單色，分段全彩管可用大樓，道路，河堤輪廓亮化，LED數(shù)碼管可均勻排布形成大面積顯示區(qū)域，可顯示圖案及文字，并可播放不同格式的視頻文件。通過電腦下flash、動畫、文字等文件，或使用動畫設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)個(gè)性化動畫，播放各種動感變色的圖文效果；〔2〕可放在PCB電路板上按紅綠蘭順序呈直線排列，以專用驅(qū)動芯片控制，構(gòu)成變化無窮的色彩和圖形。外殼采用阻燃PC塑料制作，強(qiáng)度高，抗沖擊，抗老化，防紫外線，防塵，防潮。LED護(hù)欄管具有功耗小，無熱量，耐沖擊，長壽命等優(yōu)點(diǎn)，配合控制器，即可實(shí)現(xiàn)流水，漸變，跳變，追逐等效果。如果應(yīng)用于大面積工程中，連接電腦同步控制器，還可顯示圖案，動畫視頻等效LED數(shù)碼全彩燈管可以組成一個(gè)模擬LED顯示屏，模擬顯示屏可以提供各種全彩效果及動態(tài)顯示圖像字符，可以采用脫機(jī)控制或計(jì)算機(jī)連接實(shí)行同步控制；可以顯示各式各樣的全彩動態(tài)效果?？刂葡到y(tǒng)采用三泰VISS專用燈光編程軟件編輯，數(shù)碼管控制把戲更改方便，只需將編輯生成的把戲格式文件復(fù)制進(jìn)CF卡即可，數(shù)碼管控制器可以單獨(dú)控制，也可多臺聯(lián)機(jī)控制，數(shù)碼管安裝編排方式任意，適合各種復(fù)雜工程需求。數(shù)碼管、控制器以及電源等以標(biāo)準(zhǔn)公母插頭連接，方便快捷，并具有獨(dú)特的外形設(shè)計(jì)，全新的戶外防水結(jié)構(gòu)。2、LED數(shù)碼管構(gòu)成LED數(shù)碼管顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件，也稱為數(shù)碼管。其外形結(jié)構(gòu)如下圖。它由8個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成，通過不同的組合可用來顯示0-9、A-F及小數(shù)點(diǎn)“.〞等字符。數(shù)碼管有共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)規(guī)格，如圖3.6所示。圖中電阻為外接。共陰極數(shù)碼管的發(fā)光二極管陰極共地，當(dāng)某發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，二極管點(diǎn)亮；共陽極數(shù)碼管的發(fā)光二極管是陽極，并接高電平，對于需點(diǎn)亮的發(fā)光二極管將其陰極接低電平即可。對照圖3-7中的字段：7段發(fā)光二極管,在加上1個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)8段，因此提供應(yīng)LED顯示器的字形碼正好一字節(jié)。圖3-7(a)共陰極圖3-7(b)共陽極圖3-7〔C〕字段顯示3、顯示方式顯示方式主要有兩種：靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示?！?〕靜態(tài)顯示方式直接利用并行口輸出。LED顯示工作于靜態(tài)顯示方式時(shí),各位的共陰極連接在一起接地;每位的段選線分別于一個(gè)8位的鎖存輸出相連。一般稱之為靜態(tài)顯示,是由于顯示器中的各位相互獨(dú)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(gè)字符為止。利用通信號串行輸出。在實(shí)際應(yīng)用中,多位LED顯示時(shí)，為了簡化電路，在系統(tǒng)不需要通信功能時(shí)，經(jīng)常采用串行通信口工作方式0，外接移位存放器74LS164、CD4094來實(shí)現(xiàn)靜態(tài)顯示。〔2〕動態(tài)顯示方式對多位LED顯示器的動態(tài)顯示，通常都時(shí)采用動態(tài)掃描的方法進(jìn)行顯示，即逐個(gè)循環(huán)點(diǎn)亮各位顯示器。這樣雖然在任一時(shí)刻只有一位顯示器被點(diǎn)亮，但是由于間隔時(shí)間較短，且人眼具有視覺殘留效應(yīng)，看起來與全部顯示器持續(xù)點(diǎn)亮一樣。為了實(shí)現(xiàn)LED顯示器的動態(tài)掃描，除了要給顯示器提供的輸入之外，還要對顯示器加位選擇控制，這就是通常所說的段控和位控。因此多位LED顯示器接口電路需要有兩個(gè)輸出口，其中一個(gè)用于輸出8位控信號；另一個(gè)用于輸出段控信號，其連接圖如3-8所示。LED的段選碼表如3-2所示。圖3-8LED顯示電路表3-2七段LED段選碼表顯示字符共陰極段顯示字符共陰極段03FHC39H106HD5EH25BHE79H34FHF71H466HP73H56DHU3EH67DHΓ31H707Hy6EH87FH8.FFH96FH“滅〞00HA77H//B7CH//3.4系統(tǒng)電源模塊設(shè)計(jì)只有給電路提供一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓，才能能使電路穩(wěn)定的工作。電源電路連接圖如圖3-9所示。電路中的濾波電容C5可以改變輸出電壓的紋波。C7是當(dāng)負(fù)載電流發(fā)生突變時(shí)，為改善電源的動態(tài)特性而設(shè)的，C5，C7均為電解電容。在結(jié)構(gòu)上它們是由兩個(gè)電容極板之間加絕緣介質(zhì)卷繞而成的。因此，對電源的高頻分量，電解電容均含有電感，而集成穩(wěn)壓器內(nèi)部帶有反響，在高頻情況下通過C5，C7的耦合，可能會使穩(wěn)壓器的輸出端產(chǎn)生有害振蕩，C6，C8正是為抑制這種振蕩，或消除電網(wǎng)串入的高頻干擾而設(shè)置的。圖3-9系統(tǒng)電源原理圖整機(jī)硬件原理圖通過以上各單元電路的分析與介紹，我對整機(jī)電路的有了一定的了解，從而我聯(lián)系起來就有了清晰地思路，結(jié)合以上分析總結(jié)出原理圖如圖3-10所示。是由ADC0809，是把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，單片機(jī)電路AT89C51，把ADC0809輸出的數(shù)字量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，左后經(jīng)過處理送到顯示電路進(jìn)行顯示。圖3-10整機(jī)原理圖本章小結(jié)本章對各單元電路進(jìn)行了詳細(xì)的分析與論述，針對硬件電路設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題提出了解決方法，并結(jié)合各局部功能設(shè)計(jì)出了整機(jī)電路。實(shí)驗(yàn)證明本設(shè)計(jì)各單元電路設(shè)計(jì)方案正確可行，各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定可靠。第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及工作流程4.1程序流程圖設(shè)計(jì)在剛上電時(shí)，系統(tǒng)默認(rèn)為循環(huán)顯示8個(gè)通道的電壓值狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)行一次測量后，將顯示每一通道的A/D轉(zhuǎn)換值，每個(gè)通道的數(shù)據(jù)顯示時(shí)間在1s左右。主程序在調(diào)用顯示子程序與測量子程序之間循環(huán)。圖4-1主程序流程圖4.2系統(tǒng)硬件連接(1)把“單片機(jī)系統(tǒng)〞“動態(tài)數(shù)碼顯示〞區(qū)域中ABCDEFGH端口用8芯排線連接。(2)把“單片機(jī)系統(tǒng)〞“動態(tài)數(shù)碼顯示〞區(qū)域中的S1S2S3S4S5S6S7S8端口用8芯排線連接。(3)把“單片機(jī)系統(tǒng)〞“模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊〞區(qū)域中的ST端子用導(dǎo)線相連接。(4)把“單片機(jī)系統(tǒng)〞“模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊〞區(qū)域中的OE端子用導(dǎo)線相連接。(5)把“單片機(jī)系統(tǒng)〞“模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊〞區(qū)域中的EOC端子用導(dǎo)線相連接。(6)把“單片機(jī)系統(tǒng)〞“模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊〞區(qū)域中的CLK端子用導(dǎo)線相連接。(7)把“模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊〞區(qū)域中的A2A1A0端子用導(dǎo)線連接到“電源模塊〞(8)把“模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊〞區(qū)域中的IN0端子用導(dǎo)線連接到“三路可調(diào)電壓模塊〞區(qū)域中的VR1端子上。(9)把“單片機(jī)系統(tǒng)〞“模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊〞區(qū)域中的D0D1D2D3D4D5D6D7端子上。4.3局部程序1、由于ADC0809在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)需要有CLK信號，而此時(shí)的ADC0809端口上，也就是要求從P3.3輸出CLK信號供ADC0809使用。因此產(chǎn)生CLK信號的方法就得用軟件來產(chǎn)生了。2、由于ADC0809的參考電壓VREF＝VCC，所以轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)要經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，在數(shù)碼管上顯示出電壓值。實(shí)際顯示的電壓值(D/256*VREF)。<C語言源程序>#include<AT89X52.H>

unsignedcharcodedispbitcode[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,

0xef,0xdf,0xbf,0x7f};

unsignedcharcodedispcode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,

0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00};

unsignedchardispbuf[8]={10,10,10,10,0,0,0,0};

unsignedchardispcount;

unsignedchargetdata;

unsignedinttemp;

unsignedchari;

sbitST=P3^0;

sbitOE=P3^1;

sbitEOC=P3^2;

sbitCLK=P3^3;

voidmain(void)

{ST=0;

OE=0;

ET0=1;

ET1=1;

EA=1;

TMOD=0x12;

TH0=216;

TL0=216;

TH1=(65536-4000)/256;

TL1=(65536-4000)%256;

TR1=1;

TR0=1;

ST=1;

ST=0;

while(1)

{if(EOC==1)

{OE=1;

getdata=P0;

OE=0;

temp=getdata*235;

temp=temp/128;

i=5;

dispbuf[0]=10;

dispbuf[1]=10;

dispbuf[2]=10;

dispbuf[3]=10;

dispbuf[4]=10;

dispbuf[5]=0;

dispbuf[6]=0;

dispbuf[7]=0;

while(temp/10)

{

dispbuf[i]=temp%10;

temp=temp/10;

i++;}

dispbuf[i]=temp;

ST=1;

ST=0;

}

}

}

voidt0(void)interrupt1using0

{CLK=~CLK;}

voidt1(void)interrupt3using0

{

TH1=(65536-4000)/256;

TL1=(65536-4000)%256;

P1=dispcode[dispbuf[dispcount]];

P2=dispbitcode[dispcount];

if(dispcount==7)

{P1=P1|0x80;}

dispcount++;

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}本章小結(jié)本章介紹了數(shù)字電壓表的軟件流程圖以及程序設(shè)計(jì)，電路板的布線，給閱讀程序帶來了方便。第5章系統(tǒng)安裝與仿真調(diào)試5.1整機(jī)電路的安裝在電路開始組裝時(shí)，有三種方式可以選擇，分別是利用面包板連接電路、用萬用板焊接電路、用電子線路做成的PCB電路。利用面包板連接電路的優(yōu)點(diǎn)是電路連接方便和容易調(diào)試，它的缺點(diǎn)是電路接觸不良、調(diào)試不穩(wěn)定，萬用板的優(yōu)點(diǎn)是電路穩(wěn)定、調(diào)試方便，但它的缺點(diǎn)是電路焊接復(fù)雜、不易布線；利用PCB焊接電路的優(yōu)點(diǎn)是電路工作穩(wěn)定，焊接方便，工藝美觀，它的缺點(diǎn)是電路造價(jià)昂貴，如發(fā)現(xiàn)電路有錯(cuò)誤不易調(diào)試。對照三種方式的優(yōu)缺點(diǎn)，最后決定用面包板連接電路。5.1.11、分析電路圖。把電路圖分析透徹，為下一步工作做準(zhǔn)備。2、合理布局。電路圖分析過后，把電路分成模塊式進(jìn)行布局。3、電路連線。電路按事先安排好的布局開始連線，連線一定要有耐心，保證電路連接正確，以便連完后查找。4、調(diào)試電路。電路連接完后，按指標(biāo)要求調(diào)試電路。5.1.21、在做測試的時(shí)候一定要先檢測電源局部(因?yàn)殡娫淳植肯喈?dāng)重要,假設(shè)沒調(diào)整好可造成電路的很大損壞),出現(xiàn)問題的時(shí)候請勿心急,慌亂中可能會制造更多的問題,而是要認(rèn)真檢測電路，并按實(shí)驗(yàn)步驟完成檢查，這樣有利于培養(yǎng)自己的動手能力和分析問題的能力。2、電路的安裝與調(diào)試是完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。它把理論設(shè)計(jì)付諸實(shí)踐，制作出符合設(shè)計(jì)要求的實(shí)際電路的過程。安裝與調(diào)試為我創(chuàng)造了一個(gè)既動腦又動手，獨(dú)立開展電路實(shí)驗(yàn)的時(shí)機(jī)。掌握了電子電路的根本制作工藝和操作技能，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的手段檢驗(yàn)理論設(shè)計(jì)中的問題，運(yùn)用學(xué)過的知識指導(dǎo)電路調(diào)試和檢測工作，使理論和實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來，提高分析解決電路實(shí)際問題地能力。3、在電路的安裝與調(diào)試過程中使用的主要儀器有：萬用表、示波器、電源等。4、為了保證電子裝置正常工作，在設(shè)計(jì)整機(jī)結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)從電學(xué)、熱學(xué)等方面合理布局元件、器件，防止它們之間的相互影響和干擾，同時(shí)要便于調(diào)整和保證使用平安。5.1.3布線原那么主要有兩個(gè)方面：1、按電路圖的走向順序排列各級電路，盡量縮短接線，以減少分布參數(shù)對電路的影響，排線應(yīng)盡量防止形成閉合回路2、集成電路外接元器件盡可能安排在對應(yīng)管腳附近，縮短連線的距離。輸入信號與輸出信號的引線應(yīng)當(dāng)盡可能分開一些，引線間要有一定的距離，防止相互絞合和交叉。布線與接地問題是影響電路性能的重要因素之一，有些就是因?yàn)椴季€和接地不合理所致，下面具體介紹接地問題?！敖拥亘暿请娮釉O(shè)備中十分重要的問題。按其目的可分為兩種：一是平安接地，如把機(jī)殼與大地相連，可防止人身觸電的危險(xiǎn)；另一種是工作接地，這里的接地是指電路的公共參考點(diǎn)，而不一定同大地相連。這一參考點(diǎn)如何設(shè)置和連接非常重要，選得不適宜會產(chǎn)生電路的干擾，甚至不能正常工作。一般情況下，為合理接地需要注意如下幾點(diǎn)：1.電路盡可能一點(diǎn)接地，這樣可以防止地電流干擾和寄生反響。2.輸出級和輸入級不要共同一條地線。3.輸入信號的“地〞應(yīng)就近在輸入級的地端，不要和其他地方的地線公用。4.各種高頻和低頻去耦電容的地端，應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離輸入級的接地點(diǎn)，可靠近高電位的接地端。5.2整機(jī)電路仿真與調(diào)試電路在proteus中的仿真圖如5-1、5-2、5-3所示圖5-1仿真圖一圖5-2仿真圖二圖5-3仿真圖三仿真結(jié)果：輸入的電壓從0～5V變化時(shí)，數(shù)字電壓表能夠測量出并利用數(shù)碼管顯示出來。測量的精度與要求的一致，前兩位精確，百分位不作精確。要更精確，只需修改相應(yīng)的源程序代碼即可。本章小結(jié)本章主要介紹了整機(jī)的安裝與調(diào)試中遇到的問題以及解決方法，和日常焊接電路中注意的細(xì)節(jié)問題，也是我們必須掌握的，有利于人們提高焊接的常識，最后八方真的結(jié)果展示出來。結(jié)論本設(shè)計(jì)研制歷時(shí)近半年，通過和老師、同學(xué)充分合作共同努力已根本完成。在單片機(jī)數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)中，完成的是硬件設(shè)計(jì)及調(diào)試實(shí)驗(yàn)，同時(shí)完成軟件設(shè)計(jì)方面的工作。在硬件設(shè)計(jì)中主要工作是：設(shè)計(jì)硬件的結(jié)構(gòu)框圖，完成硬件的設(shè)計(jì)。如數(shù)據(jù)處理電路、顯示電路。在硬件的設(shè)計(jì)過程中，數(shù)字電壓表中關(guān)鍵技術(shù)是A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)。在選擇構(gòu)成系統(tǒng)電路的元器件時(shí)，應(yīng)著重考慮其是否會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及本錢。本設(shè)計(jì)用單片機(jī)制作的數(shù)字電壓表，能夠把模擬的電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓信號并顯示，方便人們直觀準(zhǔn)確的檢測電壓的變化。受時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)限制，本設(shè)計(jì)有缺乏和需改良的地方：1、由于時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)的限制，本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能比擬單一，只能實(shí)現(xiàn)電壓的測量，不能實(shí)現(xiàn)其它模擬信號的測量。2、由于A/D轉(zhuǎn)換器的粗糙，在測量時(shí)，可能存在著誤差，個(gè)別值的誤差還比擬大，本設(shè)計(jì)根本上實(shí)現(xiàn)了對電壓的測量。但該設(shè)計(jì)仍有很多的缺乏之處，需要進(jìn)行改良設(shè)計(jì)。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們明白了自己理論知識還比擬欠缺,實(shí)際操作能力還很差.要學(xué)習(xí)的東西還很多，學(xué)習(xí)是一個(gè)長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！致謝經(jīng)過幾個(gè)月的資料查看、網(wǎng)上查詢及老師和同學(xué)的指導(dǎo)與幫助，今天終于可以順利的完成論文的最后的謝辭了，想了很久，要寫下這一段謝詞，表示可以進(jìn)行畢業(yè)辯論了，自己想想求學(xué)期間的點(diǎn)點(diǎn)滴歷歷涌上心頭，時(shí)光匆匆飛逝，四年的努力與付出，隨著論文的完成，終于讓我在大學(xué)的生活中得以劃下最完美的句點(diǎn)。論文得以完成，要感謝的人實(shí)在太多了，首先要感謝丁文飛老師，因?yàn)檎撐氖窃诙±蠋煹南ば闹笇?dǎo)下完成的。丁老師淵博的專業(yè)知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠(yuǎn)。本論文從選題到完成，每一步都是在丁老師的指導(dǎo)下完成的，傾注了丁老師大量的心血。丁老師指引我論文的方向和架構(gòu)，并對本論文初稿進(jìn)行逐字批閱，指正出其中誤謬之處，使我有了思考的方向，他的循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪，他的嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)，將一直是我工作、學(xué)習(xí)中的典范。丁老師要指導(dǎo)很多同學(xué)的論文，加上本來就有的教學(xué)任務(wù)，工作量之大可想而知，但在一次次的回稿中，丁老師都會指點(diǎn)出缺乏之處叫我加以修改，使我在論文之外明白了做學(xué)問所應(yīng)有的態(tài)度。在此，謹(jǐn)向丁老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！謝謝丁老師在我撰寫論文的過程中給予我極大的幫助。同時(shí)，論文的順利完成，離不開同學(xué)和朋友的關(guān)心與幫助。在整個(gè)的論文調(diào)試與仿真過程當(dāng)中，同學(xué)和朋友積極的幫助我查資料和提供有利于此次設(shè)計(jì)的建議和指導(dǎo)，在他們的幫助下，我的設(shè)計(jì)得以不斷的完善，最終完成數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)與仿真。另外，要感謝在大學(xué)期間所有傳授我知識的老師，是你們的悉心教導(dǎo)使我有了良好的專業(yè)課知識，這也是論文得以完成的根底。總之，此次論文的寫作過程，我收獲了很多，即為大學(xué)四年的學(xué)習(xí)與生活劃上了一個(gè)完美的句號，也為將來的人生之路做好了一個(gè)很好的鋪墊。

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MCS-51系列的8031推出時(shí)的功耗達(dá)630mW，而現(xiàn)在的單片機(jī)普遍都在100mW左右，隨著對單片機(jī)功耗要求越來越低，現(xiàn)在的各個(gè)單片機(jī)制造商根本都采用了CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。象80C51就采用了HMOS(即高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)和CHMOS(互補(bǔ)高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。CMOS雖然功耗較低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而CHMOS那么具備了高速和低功耗的特點(diǎn)，這些特征，更適合于在要求低功耗象電池供電的應(yīng)用場合。所以這種工藝將是今后一段時(shí)期單片機(jī)開展的主要途徑。2．微型單片化

現(xiàn)在常規(guī)的單片機(jī)普遍都是將中央處理器(CPU)、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(RAM)、只讀程序存儲器(ROM)、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時(shí)電路、時(shí)鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強(qiáng)型的單片機(jī)集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PMW(脈寬調(diào)制電路)、WDT(看門狗)、有些單片機(jī)將LCD(液晶)驅(qū)動電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機(jī)包含的單元電路就更多，功能就越強(qiáng)大。甚至單片機(jī)廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機(jī)芯片。3．主流與多品種共存雖然單片機(jī)的品種繁多，各具特色，但仍以80C51為核心的單片機(jī)占主流，兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有PHILIPS公司的產(chǎn)品，ATMEL公司的產(chǎn)品和中國臺灣的Winbond系列單片機(jī)。所以C8051為核心的單片機(jī)占據(jù)了半壁江山。而Microchip公司的PIC精簡指令集(RISC)也有著強(qiáng)勁的開展勢頭，中國臺灣的HOLTEK公司近年的單片機(jī)產(chǎn)量與日俱增，與其低價(jià)質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢，占據(jù)一定的市場分額。此外還有MOTOROLA公司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專用單片機(jī)。在一定的時(shí)期內(nèi)，這種情形將得以延續(xù)，將不存在某個(gè)單片機(jī)一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補(bǔ)，相輔相成、共同開展的道路。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。AT89C51主要性能：1．與MCS-51兼容2．4K字節(jié)可編程閃爍存儲器3．壽命：1000寫/擦循環(huán)4．?dāng)?shù)據(jù)保存時(shí)間：10年5．全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz6．三級程序存儲器鎖定7．128×8位內(nèi)部RAM8．32可編程I/O線9．兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器10．5個(gè)中斷源11．可編程串行通道12．低功耗的閑置和掉電模式13．片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路數(shù)字電壓表簡稱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。

數(shù)字電壓表的特點(diǎn)：1．顯示清晰直觀，讀數(shù)準(zhǔn)確

傳統(tǒng)的模擬式儀表必須借助于指針和刻度盤進(jìn)行讀數(shù)，在讀數(shù)過程中不可防止的會引入人為的測量誤差。數(shù)字電壓表那么采用先進(jìn)的數(shù)顯技術(shù)，使測量結(jié)果一目了然，只要儀表不發(fā)生跳讀現(xiàn)象，測量結(jié)果就是唯一的。2．顯示位數(shù)顯示位數(shù)通常為31/2位、32/3位、33/4/位、41/2位、43/4位、51/2位、61/2位、71/2位、81/2位共9種。判定數(shù)字儀表的位數(shù)有兩條原那么：①能顯示0～9所有數(shù)字的位是整數(shù)位；②分?jǐn)?shù)位的數(shù)值是以最大顯示值中最高位數(shù)字為分子，用滿量程時(shí)最高數(shù)字作分母。例如，某數(shù)字儀表的最大顯示值為1999，滿量程計(jì)數(shù)值為2000，這說明該儀表有3個(gè)整數(shù)位，而分?jǐn)?shù)位的分子為1，分母是2，故稱之為31/2位，讀作三位半。3．準(zhǔn)確度高

準(zhǔn)確度是測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的綜合。4．分辨率高數(shù)字電壓表在最低電壓量程上末位1個(gè)字所代表的電壓值，稱為儀表的分辨力，它反映儀表靈敏度的上下。分辨力隨顯示位數(shù)的增加而提高。分辨率是指所能顯示的最小數(shù)字〔零除外〕與最大數(shù)字的百分比。例如31/2位DVM的分辨率為％。需要指出，分辨力與準(zhǔn)確度屬于兩個(gè)不同的觀念。從測量角度看，分辨力是"虛"指標(biāo)〔與測量誤差無關(guān)〕，準(zhǔn)確度才是"實(shí)"指標(biāo)〔代表測量誤差的大小〕。5．測量范圍寬多量程DVM一般可測量0～1000V直流電壓，配上高壓探頭還可測上萬的高壓。A/D轉(zhuǎn)換器是數(shù)字電壓表、數(shù)字多用表及測量系統(tǒng)的"心臟"。目前國內(nèi)外生產(chǎn)的A/D轉(zhuǎn)換器已達(dá)數(shù)百種，大致可分為五大類：1.單片A/D轉(zhuǎn)換器；2.單片DMM專用IC；3.多重顯示儀表專用IC；4.專供數(shù)字儀表使用的特制IC〔ASIC〕；5.其他通用型A/D轉(zhuǎn)換器，這種芯片僅能完成模/數(shù)轉(zhuǎn)換，不能直接配數(shù)字儀表。數(shù)字電壓表數(shù)字儀表是一個(gè)很大的的核心和根底的數(shù)字電壓表就像一個(gè)連續(xù)的模擬直流電壓到離散非連續(xù)數(shù)字形式顯示，這是不同于傳統(tǒng)百分表增加讀數(shù)的方法防止錯(cuò)誤的閱讀和視覺疲勞。目前，數(shù)字萬用表是一個(gè)核心組成局部的內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器，在很大程度上影響精度的準(zhǔn)確性數(shù)字萬用表的設(shè)計(jì)-數(shù)字電壓表A/D轉(zhuǎn)換器ADC0804用于轉(zhuǎn)換模擬信號輸入，AT89C51控制的核心成果的轉(zhuǎn)化和加工業(yè)務(wù)，最終輸出設(shè)備驅(qū)動程序的數(shù)目電壓信號。數(shù)字電壓表數(shù)字儀表是一個(gè)很大的的核心和根底的數(shù)字電壓表就像一個(gè)連續(xù)的模擬直流電壓到離散非連續(xù)數(shù)字形式顯示，這是不同于傳統(tǒng)百分表增加讀數(shù)的方法防止錯(cuò)誤的閱讀和視覺疲勞。目前，數(shù)字萬用表是一個(gè)核心組成局部的內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器，在很大程度上影響精度的準(zhǔn)確性數(shù)字萬用表的設(shè)計(jì)-數(shù)字電壓表A/D轉(zhuǎn)換器ADC0804用于轉(zhuǎn)換模擬信號輸入，AT89C51控制的核心成果的轉(zhuǎn)化和加工業(yè)務(wù)，最終輸出設(shè)備驅(qū)動程序的數(shù)目電壓信號?？蛇M(jìn)行的LED顯示屏將顯示電壓值的小數(shù)點(diǎn)后一位。采用新技術(shù)、新工藝，由LSI和VLSI構(gòu)成的新型數(shù)字儀表及高檔智能儀器的大量問世，標(biāo)志著電子儀器領(lǐng)域的一場革命，也開創(chuàng)了現(xiàn)代電子測量技術(shù)的先河。附錄3英文參考資料digitalvoltagemeterBasedonsingle-chiptechnologySinglechipisanintegratedonasinglechipacompletecomputersystem.Eventhoughmostofhisfeaturesinasmallchip,butithasaneedtocompletethemajorityofcomputercomponents:CPU,memory,internalandexternalbussystem,mostwillhavetheCore.Atthesametime,suchasintegratedcommunicationinterfaces,timers,real-timeclockandotherperipheralequipment.Andnowthemostpowerfulsingle-chipmicrocomputersystemcanevenvoice,image,networking,inputandoutputcomplexsystemintegrationonasinglechip.Alsoknownassingle-chipmicroprocessor,firstbecauseitwasusedinthefieldofindustrialcontrol.Onlybythesingle-chipCPUchipdevelopedfromthededicatedprocessor.ThedesignconceptisthefirstbyalargenumberofperipheralsandCPUinasinglechip,thecomputersystemsothatsmaller,moreeasilyintegratedintothecomplexanddemandingonthevolumecontroldevices.INTELtheZ80isoneofthefirstdesigninaccordancewiththeideaoftheprocessor,Fromthenon,theMCUandthedevelopmentofadedicatedprocessorpartedways.Atpresent,single-chiptoinfiltrateallareasofourlives,whichisverydifficulttofindtheareaofalmostnotracesofsingle-chipmicrocomputer.Missilenavigationequipment,aircraftcontrolonavarietyofinstruments,computernetworkcommunicationsanddatatransmission,industrialautomation,real-timeprocesscontrolanddataprocessing,arewidelyusedinavarietyofsmartICcard,limousineciviliansecuritysystems,videorecorders,cameras,thecontrolofautomaticwashingmachines,aswellasprogram-controlledtoys,electronicpet,etc.,whichareinseparablefromthesingle-chipmicrocomputer.Nottomentionthefieldofrobotautomation,intelligentinstrumentation,medicalequipmenthasbeen.Throughoutthedevelopmentprocessofsingle-chip,youcanindicatethedevelopmenttrendofsingle-chip,generallyare:

1.Oflow-powerCMOS

MCS-51seriesof8031introducedthepowerconsumptionof630mW,andnowwidespreadinthesingle-chip100mWorso,withthegrowingdemandforlow-powersingle-chip,andnowallthebasicsingle-chipmanufacturersareuseofCMOS(complementarymetaloxidesemiconductorprocess).Asthe80C51ontheuseofHMOS(highdensitymetaloxidesemiconductorprocess)andCHMOS(high-densitycomplementarymetaloxidesemiconductorprocess).AlthoughtheCMOSlowpowerconsumption,butbecauseofitsphysicalcharacteristicstodetermineitsspeedisnothighenough,andthenCHMOSwithhigh-speedandlowpowerconsumptioncharacteristicsofthesefeatures,itismoresuitableinlowpowerconsumption,asbattery-poweredapplications.Therefore,theprocessforsometimetocomewillbethemainwaytodevelopsingle-chipmicrocomputer.2.Singal-chipofmicro-chipNowgenerallyinconventionalsingle-chipwillbethecentralprocessingunit(CPU),randomaccessdatastorage(RAM),read-onlyprogrammemory(ROM),parallelandserialcommunicationinterface,systeminterruption,timingcircuits,integratedcircuitclockinasinglechip,enhancedsingle-chipintegration,suchasA/Dconverter,PMW(pulsewidthmodulationcircuit),WDT(watchdog),andsomewillbesingle-chipLCD(LCD)driverintegratedcircuitsareinasinglechip,thisunitincludessingle-chipcircuitsonmoreandmorepowerfulfeatures.Evensingle-chipmanufacturerscanalsobetailoredinaccordancewiththerequirementsofusers,tocreateasinglechipwithitsownchipcharacteristics.3.Mainstreamandmulti-speciescoexistenceAlthoughawidevarietyofsingle-chip,unique,butstillsingle-chipmicrocomputer80C51prevailingatthecore,compatiblewithitsstructureandcommandsystemofPHILIPSproducts,ATMELcompany'sproductsandChinaTaiwan'sWinbondSeriessingle-chipmachine.Therefore,single-chipmicrocomputerasthecoreC8051occupiedthehalf.Microchip'sPICandreducedinstructionset(RISC)hasastrongdevelopmentmomentumofChinaTaiwanHOLTEKsingle-chipcompaniesinrecentyears,increasingproduction,withitshighqualitylow-costadvantages,tooccupyacertainmarketshare.MOTOROLAadditiontothecompany'sproducts,severallargecompaniesinJapan'sexclusivesingle-chipmicrocomputer.Acertainperiodoftime,thissituationwillcontinuetobeupheld,therewillnotbeasingle-chipmonopolydomination,takingthecomplementaryinterdependence,complementarityandcommondevelopment.AT89C51isaflickerwith4KbytesEEPROM-programmablelow-voltage,high-performancedigitalmicroprocessorsCMOS8,commonlyknownassingle-chipmicrocomputer.AT89C2051isaflickerwith2KbytesEEPROMprogrammablemicrocontroller.MCUEEPROMerasurecanberepeated100times.ThedeviceATMELmanufacturehigh-densitynonvolatilememorytechnologywithi