簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)摘要簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)Simpledigitalvoltmeter'sdesign摘要本文主要采用AT89C52芯片和ADC0809芯片來(lái)完成一個(gè)簡(jiǎn)易的數(shù)字電壓表，能夠?qū)斎氲?,5V的模擬直流電壓進(jìn)行測(cè)量，并通過(guò)一個(gè)4位一體的7段LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示，測(cè)量誤差約為0.02V。該電壓表的測(cè)量電路主要由三個(gè)模塊組成:A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊及顯示控制模塊。A/D轉(zhuǎn)換主要由芯片ADC0809來(lái)完成，它負(fù)責(zé)把采集到的模擬量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量再傳送到數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)處理則由芯片AT89C52來(lái)完成，其負(fù)責(zé)把ADC0809傳送來(lái)的數(shù)字量經(jīng)一定的數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生相應(yīng)的顯示碼送到顯示模塊進(jìn)行顯示;另外它還控制著ADC0809芯片的工作。顯示模塊主要由7段數(shù)碼管及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)芯片(74HC244)組成，顯示測(cè)量到的電壓值。關(guān)鍵詞:簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表;ADC0809;AT89C52東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)ABSTRACTAbstractThedissertationismainlytomakeasimpledigitalvoltagemeterwiththeadoptionofAT89C52andADC0809chipswhichcanmeasuretheinputanalogDCvoltageof0,5V.Itshowsthevoltagethroughanintegraldigitalcodetubeof7piecesofLED.Themeasuringerrorisabout0.02V.ThecircuitoftheVoltagemeterismainlyconsistedofthreemouldpieces:A/Dconvertingmouldpiece,dataprocessingmouldpieceandmanifestationcontrollingmouldpiece.A/DconvertingismainlycompletedbytheADC0809,itconvertsthecollectedanalogdataintothedigitaldataandtransmitstheoutcometothemanifestationcontrollingmouldpiece.DataprocessingismainlycompletedbytheAT89C52chip,itprocessesthedataproducedbytheADC0809chipandgeneratestherightmanifestationcodes,alsotransmitsthecodestothemanifestationcontrollingmouldpiece.Also,theAT89S51chipcontrolstheADC0809chiptowork.Manifestationcontrollingmouldpieceismainlyconsistedofthedigitalcodetubeandthedrivingchip(74HC244),itshowsthevoltagemeasuredbythevoltagemeter.Keywords:Simpledigitalvoltagemeter;ADC0809;AT89C5東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)目錄目錄緒論..................................................................11.1數(shù)字儀表的發(fā)展趨勢(shì)..............................................11.2數(shù)字電壓表的特點(diǎn)................................................22系統(tǒng)需求分析..........................................................42.1設(shè)計(jì)任務(wù)........................................................4系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能要求................................................42.22.3總體方案論證....................................................42.3.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案選擇......................................42.3.2A/D轉(zhuǎn)換電路...............................................62.3.3數(shù)字顯示部分..............................................73系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)....................................................93.1系統(tǒng)硬件電路框圖的設(shè)計(jì)..........................................93.2總電路圖的設(shè)計(jì)..................................................93.2.1系統(tǒng)總體電路圖............................................93.2.2.系統(tǒng)板上硬件連線........................................103.3單元電路的設(shè)計(jì).................................................103.3.1A/D轉(zhuǎn)換電路..............................................103.3.2數(shù)字顯示電路.............................................113.3.3電源電路.................................................123.4幾種主要芯片的功能介紹.........................................123.4.1模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809.....................................123.4.2ADC0809對(duì)輸入模擬量的要求................................143.4.3處理器AT89C52芯片.......................................164系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分....................................................234.1主程序流程圖...................................................234.2A/D轉(zhuǎn)換測(cè)量子程序.............................................235調(diào)試及性能分析......................................................255.1調(diào)試與測(cè)試.....................................................255.2性能分析.......................................................255.3系統(tǒng)調(diào)試.......................................................265.3.1靜態(tài)測(cè)試.................................................265.3.2通電測(cè)量.................................................265.3.3動(dòng)態(tài)測(cè)試.................................................26東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)目錄5.3.4聯(lián)機(jī)統(tǒng)調(diào).................................................266結(jié)論與展望..........................................................27附錄.................................................................30附錄一實(shí)驗(yàn)所需元器件.............................................30附錄二硬件電路總設(shè)計(jì)圖...........................................31附錄三軟件設(shè)計(jì)程序清單...........................................32東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)緒論緒論1.1數(shù)字儀表的發(fā)展趨勢(shì)簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表簡(jiǎn)稱(chēng)SDVM(simpledigitalvoltagemeter),它是采用數(shù)字化測(cè)量設(shè)計(jì)的電壓儀表，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(wèn)世，標(biāo)志著電子儀器領(lǐng)域的一場(chǎng)革命，也開(kāi)創(chuàng)了現(xiàn)代電子測(cè)量技術(shù)的先河。新型數(shù)字儀表的發(fā)展主要有四個(gè)方向:(1)廣泛采用新技術(shù)，不斷開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品數(shù)字化的發(fā)展就是不斷的采用新的技術(shù)來(lái)適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)領(lǐng)域的各種需求，只有不斷的開(kāi)發(fā)出新型產(chǎn)品，才能更好的滿足市場(chǎng)的需求。(2)向模塊化發(fā)展新一代數(shù)字儀表正朝著標(biāo)準(zhǔn)模塊化的方向發(fā)展。預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，許多數(shù)字儀表將由標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化的模塊所構(gòu)成，給電路設(shè)計(jì)和安裝調(diào)試、維修帶來(lái)極大方便。表面安裝技術(shù)(SMT)和表面安裝元器件(SMD)將獲得普遍應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)被譽(yù)為世界電子工藝技術(shù)的一項(xiàng)重要突破。所謂表面安裝是將微型化的表面安裝集成電路(SMIC)和表面安裝元件，用粘貼工藝直接安裝在印刷板上，再用波峰焊接機(jī)焊接，由此取代傳統(tǒng)的打孔焊接工藝，使印刷板安裝密度大為增加，可靠性得到明顯提高。(3)多重顯示儀表為徹底解決數(shù)字儀表不便于觀察連續(xù)變化量的技術(shù)難題，“數(shù)字/模擬條圖”雙顯示儀表已成為國(guó)際流行款式，它兼有數(shù)字儀表準(zhǔn)確度高、模擬式儀表便于觀察被測(cè)量的變化過(guò)程及變化趨勢(shì)的兩大優(yōu)點(diǎn)。模擬條圖大致分成三類(lèi):?液晶(LCD)條圖，呈斷續(xù)的條狀，這種顯示器的分辨力高、微功耗，體積小，低壓驅(qū)動(dòng)，適于電池供電的小型化儀表。?等離子體(PDP)光柱顯示器，其優(yōu)點(diǎn)是自身發(fā)光，亮度高，顯示清晰，觀察距離遠(yuǎn)，分辨力較高，缺點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電壓高，耗電較大。?LED光柱，它是又多只發(fā)光二極管排列而成。這種顯示器的亮度高，成本低，但象素尺寸較大，功耗高，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜。(4)簡(jiǎn)單化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而小巧靈活，極大的方便了使用者。1東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)緒論1.2數(shù)字電壓表的特點(diǎn)數(shù)字電壓表廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)中，也是符合當(dāng)今社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域的要求。其在設(shè)計(jì)上主要運(yùn)用了AT89C52以及ADC0809兩大芯片。ADC0809是CMOS的8位A/D轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)有8路模擬開(kāi)關(guān)，可控制8個(gè)模擬量中的一個(gè)進(jìn)入轉(zhuǎn)換器。ADC0809的分辨率為8位，轉(zhuǎn)換時(shí)間約100us，含鎖存控制的8路多路開(kāi)關(guān)，輸出有三態(tài)緩沖器控制，單5V電源供電。而AT89C52當(dāng)作接口使用，接口自身必須盡可能地少占用硬件資源，與主系統(tǒng)之間的連接線也應(yīng)盡可能少，這樣才能少占主機(jī)引腳，把更多的資源留給系統(tǒng)。并且其所組成的數(shù)字電壓表還有如下幾個(gè)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(pán)進(jìn)行讀數(shù)，在讀數(shù)過(guò)程中不可避免的會(huì)引入人為的測(cè)量誤差。數(shù)字電壓表則采用先進(jìn)的數(shù)顯技術(shù)，使測(cè)量結(jié)果一目了然，只要儀表不發(fā)生跳讀現(xiàn)象，測(cè)量結(jié)果就是唯一的。新型數(shù)字電壓表還增加了標(biāo)志符顯示功能，包括測(cè)量項(xiàng)目、符號(hào)單位和特殊符號(hào)、為解決DVM不能反映被測(cè)電壓的連續(xù)變化過(guò)程以及變化趨勢(shì)這一難題，一種“數(shù)字/模擬條圖”儀表業(yè)已問(wèn)世?！澳M圖條”有雙重含義:第一，被測(cè)量為模擬量;第二，利用條狀圖形來(lái)模擬被測(cè)量的大小及變化趨勢(shì)。這類(lèi)儀表將數(shù)字顯示與高分辨率模擬條圖顯示集于一身，兼有DVM與模擬電壓表之優(yōu)點(diǎn)。智能數(shù)字電壓表均帶微處理器和標(biāo)準(zhǔn)接口，可配合計(jì)算機(jī)和打印機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或自動(dòng)打印，構(gòu)成完整的測(cè)試系統(tǒng)。準(zhǔn)確度是測(cè)量結(jié)果中系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的綜合。(2)分辨率高，測(cè)量范圍寬數(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(chēng)為儀表的分辨力，它反映儀表靈敏度的高低。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。多量程DVM一般可測(cè)量0,1000V直流電壓，配上高壓探頭還可測(cè)上萬(wàn)伏的高壓。(3)擴(kuò)展能力強(qiáng)在數(shù)字電壓表的基礎(chǔ)上，還可擴(kuò)展成各種通用及專(zhuān)用數(shù)字儀表、數(shù)字多用表(DMM)和智能儀表，以滿足不同的需要。(4)測(cè)量速度快數(shù)字電壓表在每秒鐘內(nèi)對(duì)被測(cè)電壓的測(cè)量次數(shù)，叫測(cè)量速率，單位是“次/S”。它主要取決于A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率，其倒數(shù)是測(cè)量周期。(5)輸入阻抗高，集成度高，微功耗數(shù)字電壓表具有很高的輸入阻抗，通常為10MΩ,10000MΩ，最高可達(dá)1TΩ。并且新型數(shù)字電壓表普遍采用CMOS大規(guī)模集成電路，整機(jī)功耗很低。(6)抗干擾能力強(qiáng)2東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)緒論5位以下的DVM大多采用雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器，其串模抑制比、共模抑制比各別可達(dá)100dB、80,120dB。高檔DVM還采用數(shù)字濾波、浮地保護(hù)等先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)一步提高了抗干擾能力，共模抑制比可達(dá)180dB。3東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)系統(tǒng)需求分析2系統(tǒng)需求分析2.1設(shè)計(jì)任務(wù)在現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)中，常需用高精度數(shù)字電壓表進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)送入微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，完成計(jì)算、存儲(chǔ)、控制和顯示等功能。本文中數(shù)字電壓表的控制系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)，A,D轉(zhuǎn)換器采用ADC0809為主要硬件，實(shí)現(xiàn)數(shù)字電壓表的硬件電路與軟件設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)的數(shù)字電壓表電路簡(jiǎn)單，所用的元件較少，成本低，調(diào)節(jié)工作可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。還可以方便地進(jìn)行8路A,D轉(zhuǎn)換量的測(cè)量，遠(yuǎn)程測(cè)量結(jié)果傳送等功能。數(shù)字電壓表可以測(cè)量0,1000V的8路輸入電壓值，并在四位LED數(shù)碼管上輪流顯示或單路選擇顯示。設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的數(shù)字電壓表，用單片機(jī)技術(shù)及相應(yīng)仿真平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對(duì)電壓模擬信號(hào)進(jìn)行采集并作A/D轉(zhuǎn)換，再傳輸給單片機(jī)，通過(guò)顯示電路來(lái)顯示電壓值數(shù)據(jù)。2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能要求簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表可以測(cè)量0,1000V的8路輸入電壓值，并在4位LED數(shù)碼管上輪流顯示或單路選擇顯示。測(cè)量最小分辨率為0.019V，測(cè)量誤差約為0.02V。利用單片機(jī)AT89S51與ADC0809設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電壓表，能夠測(cè)量0,5V之間的直流電壓值，四位數(shù)碼顯示，但要求使用的元器件數(shù)目最少。2.3總體方案論證按系統(tǒng)功能的技術(shù)參數(shù)要求，確定系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案。2.3.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案選擇方案一:基于PC的數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)運(yùn)用AT89S51和AD678進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,根據(jù)數(shù)據(jù)采集的工作原理,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)數(shù)字電壓表,最后完成單片機(jī)與PC的數(shù)據(jù)通信,傳送所測(cè)量的電壓值數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā),已經(jīng)有多種類(lèi)型和款式。傳統(tǒng)的數(shù)字電壓表各有特點(diǎn),它們適合在現(xiàn)場(chǎng)做手工測(cè)量,要完成遠(yuǎn)程測(cè)量并要對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)做進(jìn)一步分析處理,傳統(tǒng)數(shù)字電壓表是無(wú)法完成的。然而基于PC通信的數(shù)字電壓表,既可以完成測(cè)量數(shù)據(jù)的傳遞,又可借助PC,做測(cè)量數(shù)據(jù)4東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)系統(tǒng)需求分析的處理。該新型數(shù)字電壓表測(cè)量電壓類(lèi)型是直流,測(cè)量范圍是-5,+5V。整機(jī)電路包括:數(shù)據(jù)采集電路的單片機(jī)最小化設(shè)計(jì)、單片機(jī)與PC接口電路、單片機(jī)時(shí)鐘電路、復(fù)位電路等。下位機(jī)采用AT89S51芯片,A/D轉(zhuǎn)換采用AD678芯片。通過(guò)RS232串行口與PC進(jìn)行通信,傳送所測(cè)量的直流電壓數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集電路的原理:在單片機(jī)數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計(jì)中,做到了電路設(shè)計(jì)的最小化,即沒(méi)用任何附加邏輯器件做接口電路,實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)對(duì)AD678轉(zhuǎn)換芯片的操作。AD678是一種高檔的、多功能的12位ADC,由于其內(nèi)部自帶有采樣保持器、高精度參考電源、內(nèi)部時(shí)鐘和三態(tài)緩沖數(shù)據(jù)輸出等部件,所以只需要很少的外部元件就可以構(gòu)成完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),而且一次A/D轉(zhuǎn)換僅需要5ms。在電路應(yīng)用中,AD678采用同步工作方式,12位數(shù)字量輸出采用8位操作模式,即12位轉(zhuǎn)換數(shù)字量采用兩次讀取的方式,先讀取其高8位,再讀取其低4位。根據(jù)時(shí)序關(guān)系,在芯片選擇/CS=0時(shí),轉(zhuǎn)換端/SC由高到即可啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換一次。再查詢轉(zhuǎn)換結(jié)束端/EOC,看轉(zhuǎn)換是否已經(jīng)結(jié)束,低變化一次,若結(jié)束則使輸出使能/OE變低,輸出有效。12位數(shù)字量的讀取則要控制高字節(jié)有效端/HBE,先讀取高字節(jié),再讀取低字節(jié)。整個(gè)A/D操作大致如此,在實(shí)際開(kāi)發(fā)應(yīng)用中調(diào)整。由于電路中采用AD678的雙極性輸入方式,輸入電壓范圍是-5,+5V,根據(jù)公式Vx10(V)/4096*Dx,即可計(jì)算出所測(cè)電壓Vx值的大小。式中Dx為被測(cè)直流電壓轉(zhuǎn)換后的12位數(shù)字量值。RS232接口電路的設(shè)計(jì):AT89S51與PC的接口電路采用芯片Max232。Max232是德州儀器公司(TI)推出的一款兼容RS232標(biāo)準(zhǔn)的芯片。該器件包含2個(gè)驅(qū)動(dòng)器、2個(gè)接收器和1個(gè)電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。Max232芯片起電平轉(zhuǎn)換的功能,使單片機(jī)的TTL電平與PC的RS232電平達(dá)到匹配。串口通信的RS232接口:采用9針串口DB9,串口傳輸數(shù)據(jù)只要有接收數(shù)據(jù)針腳和發(fā)送針腳就能實(shí)現(xiàn):同一個(gè)串口的接收腳和發(fā)送腳直接用線相連,兩個(gè)串口相連或一個(gè)串口和多個(gè)串口相連。在實(shí)驗(yàn)中,用定時(shí)器T1作波特率發(fā)生器,其計(jì)數(shù)初值X按以下公式計(jì)算:串行通信波特率設(shè)置為1200b/s,而SMOD=1,fosc=6MHz,計(jì)算得到計(jì)數(shù)初值X=0f3H。在編程中將其裝入TL1和THl中即可。為了便于觀察,當(dāng)每次測(cè)量電壓采集數(shù)據(jù)時(shí),單片機(jī)有端口輸出時(shí),用發(fā)光二極管LED指示。方案二:基于AT89C52單片機(jī)的數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易數(shù)字電壓測(cè)量電路由A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理及顯示控制等組成，電路原理圖如下圖所示。A/D轉(zhuǎn)換由集成電路0809完成。0809具有8路模擬輸入端口，地址線(23,25腳)可決定對(duì)哪一路模擬輸入作A/D轉(zhuǎn)換。22腳為地址鎖存控制，當(dāng)輸入為高電平時(shí)，對(duì)地址信號(hào)進(jìn)行鎖存。6腳為測(cè)試控制，當(dāng)輸入一個(gè)2uS寬高電平脈沖時(shí)，就開(kāi)始A/D轉(zhuǎn)換。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)，7腳輸出高電平。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)從該端口輸出。10腳為ADC0809的時(shí)鐘輸入端，利用單片機(jī)30腳的六分頻晶振頻率再通過(guò)14024二分5東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)系統(tǒng)需求分析頻得到1MHz時(shí)鐘。單片機(jī)的P1、P3.0,P3.3端口作為四位LED數(shù)碼管顯示控制。P3.5端口用作單路顯示/循環(huán)顯示轉(zhuǎn)換按鈕，P3.6端口用作單路顯示時(shí)選擇通道。P0端口作A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)讀入用，P2端口用作ADC0809的A/D轉(zhuǎn)換控制。按系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)要求,決定控制系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī),A/D轉(zhuǎn)換采ADC0809。系統(tǒng)除能確保實(shí)現(xiàn)要求的功能外,還可以方便地進(jìn)行4路A/D轉(zhuǎn)換量的測(cè)量、遠(yuǎn)程測(cè)量結(jié)果傳送等擴(kuò)展功能。簡(jiǎn)易數(shù)字電壓測(cè)量電路由A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理及顯示控制等組成,電路原理如圖上圖所示。A/D轉(zhuǎn)換由集成電路ADC0809完成。ADC0809具有8路模擬輸入端口,地址線(23,25腳),決定對(duì)哪一路模擬輸入作A/D轉(zhuǎn)換,22腳為地址鎖存控制，6腳為測(cè)試控制,當(dāng)輸入一個(gè)2us寬高電平脈沖時(shí),就開(kāi)始A/D轉(zhuǎn)換。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),7腳輸出高電平.。9腳為A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許控制。當(dāng)OE腳為利用單片機(jī)30高電平時(shí),A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)從該端口輸出。10腳為ADC0809的時(shí)鐘輸入端,腳的六分頻晶振頻率再通過(guò)74LS290二分頻得到1MHZ時(shí)鐘。單片機(jī)的P1、P3.0,P3.3端口作為四位LED數(shù)碼管顯示控制。P3.5端口用作單路顯示/循環(huán)顯示轉(zhuǎn)換按鈕。P3.6端口用作單路顯示時(shí)選擇通道。P0端口作A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)讀入用。P2口用作ADC0809的A/D轉(zhuǎn)換控制。方案選擇:在分析了兩個(gè)設(shè)計(jì)方案后，確定選擇方案二。2.3.2A/D轉(zhuǎn)換電路采用了ADC0809進(jìn)行模數(shù)的數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)換，其中模/數(shù)轉(zhuǎn)換器是一種將連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)化成離散的數(shù)字量的一種電路或器件。模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)一般需要經(jīng)過(guò)采樣保持和量化編碼兩個(gè)過(guò)程。針對(duì)不同的采樣對(duì)象，有不同的A/D轉(zhuǎn)換器(ADC)可供選擇，其中有通用的也有專(zhuān)用的。有些ADC還包含有其他功能，在選擇ADC器件時(shí)需要考慮多種因素，除了關(guān)鍵參數(shù)、分辨率和轉(zhuǎn)換速度以外，還應(yīng)考慮其他因素，如靜態(tài)與動(dòng)態(tài)精度、數(shù)據(jù)接口類(lèi)型、控制接口與定時(shí)、采樣保持性能、基本要求、校準(zhǔn)能力、通道數(shù)量、功耗、使用環(huán)境要求、封裝形式以及與軟件有關(guān)的問(wèn)題。ADC按功能劃分，可以分為直接轉(zhuǎn)換和非直接轉(zhuǎn)換兩大類(lèi)，其中非直接轉(zhuǎn)換又有逐次分級(jí)轉(zhuǎn)換、積分式轉(zhuǎn)換等類(lèi)型。A/D轉(zhuǎn)換器在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，除了要設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)牟蓸?保持電路、基準(zhǔn)電路和多路模擬開(kāi)關(guān)等電路外，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際選擇的具體芯片進(jìn)行輸入模擬信號(hào)極性轉(zhuǎn)換等設(shè)計(jì)。方案一:采用分級(jí)式轉(zhuǎn)換器。這種轉(zhuǎn)換采用兩步或多步進(jìn)行分辨率的閃爍式轉(zhuǎn)換，進(jìn)而快速地完成“模擬—數(shù)字”信號(hào)的轉(zhuǎn)換，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)較高的分辨率。例如，在利用兩步分級(jí)完成N位轉(zhuǎn)換6東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)系統(tǒng)需求分析的過(guò)程中，首先完成M位的粗轉(zhuǎn)換，然后使用精度至少為M位的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)將此結(jié)果轉(zhuǎn)換達(dá)到1/2的精度并且與輸入信號(hào)比較。對(duì)此信號(hào)用一個(gè)K位轉(zhuǎn)換器(K+M?N)轉(zhuǎn)換，最后將兩個(gè)輸出結(jié)果合并。方案二:采用雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器。如ICL7135等。雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換精度高，但是轉(zhuǎn)換速度不太快，若用于溫度測(cè)量，不能及時(shí)地反映當(dāng)前的溫度值，而且多數(shù)雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器其輸出端都不是二進(jìn)制碼，而是直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的。所以，若直接將其輸出端接I/O接口會(huì)給軟件設(shè)計(jì)帶來(lái)極大的不方便。方案三:采用逐次逼近式轉(zhuǎn)換器。進(jìn)對(duì)于這種轉(zhuǎn)換方式，通常是用一個(gè)比較器輸入信號(hào)與作為基準(zhǔn)的N位DAC輸出行比較，并執(zhí)行N次1位轉(zhuǎn)換。這種方法類(lèi)似于天平上用二進(jìn)制砝碼稱(chēng)量物質(zhì)。采用逐次逼近寄存器，輸入信號(hào)僅與最高位(MSB)比較，確定(DAC滿量程的一半)。確定后結(jié)果(0或1)被鎖存，同時(shí)加到DAC上，以決定DAC的輸出(0或1/2)。逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，如ADC0809,AD574等，其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度快，精度也比較高，輸出為二進(jìn)制碼，直接接I/O口，軟件設(shè)計(jì)方便。ADC0809芯片內(nèi)包含8位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、8通道多路轉(zhuǎn)換器與微控制器兼容的控制邏輯。8通道多路轉(zhuǎn)換器能直接連通8個(gè)單端輸入信號(hào)中的任何一個(gè)。由于ADC0809設(shè)計(jì)時(shí)考慮到若干種模/數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，所以該芯片非常適合于過(guò)程控制、微控制器輸入通道的結(jié)合口電路、智能儀器和機(jī)床控制等應(yīng)用場(chǎng)合，并且價(jià)格非常低廉，降低設(shè)計(jì)成本。方案選擇:選擇方案3.理由:用ADC0809采樣速度快，配合及應(yīng)用方便，且價(jià)格低廉，降低設(shè)計(jì)成本。2.3.3數(shù)字顯示部分通常的LED顯示器有7段或8段和“米”字段之分。這種顯示器有共陽(yáng)極和共陰極兩種。共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽(yáng)極LED顯示器的工作原理也一樣。方案一:采樣靜態(tài)顯示方式。在這種方式下，各位LED顯示器的共陽(yáng)極(或共陰極)連接在一起并接地(或電源正)，每位的段選線分別與一個(gè)8位的鎖存器輸出相連，各個(gè)LED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，正因?yàn)槿绱?，靜態(tài)7東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)系統(tǒng)需求分析顯示器的亮度都較高。若用I/O口接口，這需要占用N×8位I/O接口(LED顯示器的個(gè)數(shù)N)。這樣的話，如果顯示器的個(gè)數(shù)較多，那使用的I/O接口就更多，因此在顯示位數(shù)較多的情況下，一般都不用靜態(tài)顯示。方案二:采用動(dòng)態(tài)顯示方式。當(dāng)多位LED顯示時(shí)，通常將所有位的段選線相應(yīng)的并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口控制，形成段選線的多路復(fù)用。而各位的共陽(yáng)極或共陰極分別有相應(yīng)的I/O口線控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。其中段選線占用一個(gè)8位I/O口，而位選線占用N個(gè)I/O口(N為L(zhǎng)ED顯示器的個(gè)數(shù))。由于各位的段選線并聯(lián)，段碼的輸出對(duì)各位來(lái)說(shuō)都是相同的，因此，同一時(shí)刻，如果各位選線都處于選通狀態(tài)的話，那LED顯示器將顯示相同的字符。若要各位LED能顯示出與本位相應(yīng)的字符，就必須采用掃描顯示方式，即在某一時(shí)刻，只讓某一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，段選線上輸出相應(yīng)位要顯示字符的段碼。這種顯示方式占用的I/O口個(gè)數(shù)為8+N(N為L(zhǎng)ED顯示器的個(gè)數(shù))，相對(duì)靜態(tài)顯示少了很多，但需要占用大量的CPU資源，當(dāng)CPU處理別的事情時(shí)，顯示可能出現(xiàn)閃爍或者不顯示的情況。方案三:采用移位寄存器擴(kuò)展I/O。只需要占用3個(gè)I/O口，即數(shù)據(jù)(DATA)、輸出使能(OUTPUTENABLE),從理論上將就可以無(wú)限制地?cái)U(kuò)展I/O口，而且顯示數(shù)據(jù)為靜態(tài)顯示，幾乎不占用CPU資源。采用擴(kuò)展口后，又能采用靜態(tài)顯示，這樣，既解決了靜態(tài)顯示占用I/O口多的問(wèn)題，也解決了動(dòng)態(tài)顯示不穩(wěn)定、容易閃爍、占用CPU資源過(guò)多的問(wèn)題。方案選擇:選擇方案三。理由:非常節(jié)約I/O口，又有靜態(tài)顯示的特點(diǎn)，亮度高，節(jié)約CPU的使用率。8東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)硬件電路框圖的設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)部分將先尋找單元電路最適合的設(shè)計(jì)方案，再進(jìn)行單元電路設(shè)計(jì)。最后介紹所用到的兩個(gè)特殊元器件字電壓表系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案框圖如圖。圖3.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖3.2總電路圖的設(shè)計(jì)3.2.1系統(tǒng)總體電路圖圖3.2.1系統(tǒng)總電路圖9東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.2.2.系統(tǒng)板上硬件連線(1).把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P1.0,P1.7與“動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中的ABCDEFGH端口用8芯排線連接。(2).把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P2.0,P2.7與“動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域S1S2S3S4S5S6S7S8端口用8芯排線連接。(3)(把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P3.0與“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)”區(qū)域中的P3.1與“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)”區(qū)域中的P3.2與“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)”區(qū)域中的P3.3與“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”區(qū)域中的GND端子上。(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。3.3單元電路的設(shè)計(jì)3.3.1A/D轉(zhuǎn)換電路選用AT89C52作為中央處理器，A/D轉(zhuǎn)換器選用ADC0809，其連接電路如下圖所示。用單片機(jī)控制ADC時(shí)，多數(shù)采用查詢和中斷控制兩種方式。查詢法是在單片機(jī)把啟動(dòng)命令送達(dá)到ADC之后，執(zhí)行別的程序，同時(shí)對(duì)ADC的狀態(tài)進(jìn)行查詢，以檢查ADC變換是否已經(jīng)完成，如查詢到變換已結(jié)束，則讀入轉(zhuǎn)換完畢的數(shù)據(jù)。中斷控制是在啟動(dòng)信號(hào)送到ADC之后，單片機(jī)執(zhí)行別的程序。當(dāng)ADC轉(zhuǎn)換結(jié)束并向單片機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，單片機(jī)相應(yīng)此中斷請(qǐng)求，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，讀入轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，并進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理，然后返回到原程序。這種方法單片機(jī)無(wú)需進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)間管理，CPU效率高，所以特別適合于變換時(shí)間較長(zhǎng)的ADC。本設(shè)計(jì)采用查詢方式進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。由于AD0809具有三態(tài)輸出鎖存器，故其數(shù)據(jù)輸出引腳可直接與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連。地址碼引腳ADDA,C分別與地址總線的低3位A0、A1、A2相連，以選通IN0,IN7中的一個(gè)通道。采用單片機(jī)的P2.7(地址總線最高位A15)作為A/D的片選信號(hào)。并將A/D的ALE和START腳連在一起，以實(shí)現(xiàn)在所存通道地址的同時(shí)啟動(dòng)ADC0809轉(zhuǎn)換。啟動(dòng)信號(hào)由單片機(jī)的寫(xiě)信號(hào)WR和P2.7經(jīng)或非門(mén)而產(chǎn)生。在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)，用10東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)單片機(jī)的讀信號(hào)RD和P2.7經(jīng)或非門(mén)加工得到的正脈沖作為OE信號(hào)去打開(kāi)三態(tài)輸出鎖存器。編寫(xiě)的軟件按下列順序動(dòng)作:令P2.7=A15=0，并用A0,A1,A2的組合指定模擬通道的地址;執(zhí)行一條輸出指令，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換;然后根據(jù)所選用的是查詢、中斷、等待延時(shí)三種方式之一的條件去執(zhí)行一條輸入指令，讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。ADC0809是一個(gè)8路8位逐次逼近的A/D轉(zhuǎn)換器。AD0809的轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us。在CPU發(fā)出啟動(dòng)A/D命令后，便執(zhí)行一個(gè)固定的延時(shí)程序，延時(shí)時(shí)間應(yīng)略大于A/D的轉(zhuǎn)換時(shí)間;延時(shí)程序一結(jié)束，便執(zhí)行數(shù)據(jù)讀入指令，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。其使用起來(lái)很方便。圖3.3.1數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路圖3.3.2數(shù)字顯示電路顯示采用4位共陽(yáng)極LED靜態(tài)顯示方式，顯示內(nèi)容有電壓的顯示通道、百位、十位、個(gè)位，這樣可以用P1口來(lái)輸出顯示數(shù)據(jù)。在P1口的輸出中通過(guò)244來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示。就是每一個(gè)顯示器都占用單獨(dú)的具有所存功能的I/O接口用于筆劃段字形代碼。只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管他了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機(jī)中CPU的開(kāi)銷(xiāo)較小。此外，單片機(jī)的P1、P3.0,P3.3端口作為4位LED數(shù)碼顯示控制。P3.5端口用作單路顯示/循環(huán)顯示轉(zhuǎn)換按鈕，P3.6端口用作單路顯示時(shí)選擇顯示的通道。P0端口用作A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)讀入，P2端口用作ADC0809的A/D轉(zhuǎn)換控制。11東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)圖3.3.2數(shù)字顯示電路圖3.3.3電源電路電源也不能小視，每一個(gè)系統(tǒng)的電源都不容馬虎，電源雖然簡(jiǎn)單，但需要功能可靠，且每一個(gè)板子上都有CBB電容和高品質(zhì)的ELNA電容做退耦，如下圖所示。圖3.3.3系統(tǒng)電源電路圖通過(guò)對(duì)電路的觀察，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)所用電源都是直流電源+5V，所以采用三端集成穩(wěn)壓器LM7805，可以方便地實(shí)現(xiàn)此功能。如上圖就是電源電路的設(shè)計(jì)圖，先將220V/50Hz的交流電源電壓通過(guò)變壓器將其電壓轉(zhuǎn)換為12V，然后接入電橋進(jìn)行整流，接著通過(guò)電容和LM7805組成的電路進(jìn)行濾波，得到所要求的+5V電壓。A/D轉(zhuǎn)換的Vref電壓，由LM317供給。3.4幾種主要芯片的功能介紹3.4.1模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開(kāi)關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的12東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。(1)ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)由下圖可知，ADC0809由一個(gè)8路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開(kāi)關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。圖3.4.1-1模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖(2)ADC0809引腳結(jié)構(gòu)ADC0809各腳功能如下: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(fù)端。START:A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端。ALE:地址鎖存允許信號(hào)輸入端。(以上兩種信號(hào)用于啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換).EOC:轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出引腳，開(kāi)始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平。OE:輸出允許控制端，用以打開(kāi)三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。CLK:時(shí)鐘信號(hào)輸入端(一般為500KHz)。A、B、C:地址輸入線。圖3.4.1-2ADC0809引腳圖13東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.4.2ADC0809對(duì)輸入模擬量的要求(1)信號(hào)單極性:電壓范圍是0,5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大;輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。模擬輸入端Ini示意圖:單路輸入及多路輸入:圖3.4.2-1模擬輸入圖(2)地址輸入和控制線:4條ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng)ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0,IN7上的一路模擬量輸入。通道選擇表如下表所示。表3.4.2通道選擇表CBA選擇的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7(3)通道地址線ADDA-ADDC的連接多路輸入時(shí)，地址線不能接死，要通過(guò)一個(gè)接口芯片與數(shù)據(jù)總線連接。接口芯片可以選用:簡(jiǎn)單接口芯片74LS273，74LS373等(各占用一個(gè)I/O地址)可編程并行接口8255(占用四個(gè)I/O地址)14東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)圖3.4.2-2地址通道示意圖(4)數(shù)字量輸出及控制線:11條ST為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)ST上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零;下跳沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換;在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)EOC為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束;否則，表明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE,1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù);OE,0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7,D0為數(shù)字量輸出線。數(shù)據(jù)輸出線D0-D7的連接可直接連到DB上，或通過(guò)另外一個(gè)輸入接口與DB相連;兩種方法均需占用一個(gè)I/O地址圖3.4.2-3輸出示意圖CLK為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。因ADC0809的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ。(5)ALE和START端的連接獨(dú)立連接:用兩個(gè)信號(hào)分別進(jìn)行控制——需占用兩個(gè)I/O端口或兩個(gè)I/O線;統(tǒng)一連接:用一個(gè)脈沖信號(hào)的上升沿進(jìn)行地址鎖存，下降沿實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換——只需占用一個(gè)I/O端口或一個(gè)I/O線。15東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)圖3.4.2-4ALE和START端的連接示意圖(6)ADC0809應(yīng)用說(shuō)明1)(ADC0809內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與AT89C52單片機(jī)直接相連。2)(初始化時(shí)，使ST和OE信號(hào)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(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號(hào)。5)(是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號(hào)來(lái)判斷。6)(當(dāng)EOC變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。3.4.3處理器AT89C52芯片AT89C52(簡(jiǎn)稱(chēng)89C52)的廣泛使用，使單片機(jī)的價(jià)格大大下降。目前，89C52的市場(chǎng)零售價(jià)已經(jīng)低于8255、8279、8253、8250等專(zhuān)用接口芯片中的任何一種;而89C52的功能實(shí)際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)以上芯片。因此，如把89C52作為接口芯片使用，在經(jīng)濟(jì)上是合算的。在本人設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，將89C52設(shè)計(jì)為多功能可編程接口，其相關(guān)程序固化在片內(nèi)的FlashROM中。該芯片(以下簡(jiǎn)稱(chēng)多功能接口)具有如下功能:?有1個(gè)專(zhuān)用的鍵盤(pán)/顯示接口;?有1個(gè)全雙工異步串行通信接口;?有2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。這樣，1個(gè)89C52芯片，承擔(dān)了3個(gè)專(zhuān)用接口芯片的工作;不僅使成本大大下降，而且優(yōu)化了硬件結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)，給用戶帶來(lái)許多方便。(1)硬件結(jié)構(gòu)把89C52當(dāng)作接口使用，接口自身必須盡可能地少占用硬件資源，與主系統(tǒng)之間的連接線也應(yīng)盡可能少，這樣才能少占主機(jī)引腳，把更多的資源留給系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)中，主機(jī)與多功能接口之間采用串行通信。主機(jī)與多功能接口之間有四根連接線:CE、CLK、DAT、INTR。CE用于作片選信號(hào)輸入端。此引腳為低電平時(shí)，主機(jī)能與多功能接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。CLK為時(shí)鐘輸入端，當(dāng)主機(jī)向多功能接口發(fā)送指令時(shí)，此引腳電平上升表示數(shù)據(jù)有效。DAT為串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端。INTR為多功能接口輸出端。當(dāng)多功能接口內(nèi)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好時(shí)，由INTR向主機(jī)發(fā)低電平，通知主機(jī)，數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備就緒，可以進(jìn)行讀操作。該信號(hào)可供主機(jī)查詢，也可用作發(fā)向主機(jī)的中斷請(qǐng)求信號(hào)。89C52的P0、P1、P2口用作鍵盤(pán)/顯示接口。用程序掃描的方法進(jìn)行鍵盤(pán)輸入和16東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)顯示輸出。P0口作為字段口，P1口作為鍵盤(pán)的列輸入口，P2作為顯示器的字位口以及鍵盤(pán)的行掃描輸出口。由于顯示器字位口電流較大，P2口需進(jìn)行電流驅(qū)動(dòng)。該多功能接口最多可連接8個(gè)LED顯示器和1個(gè)8×8鏈盤(pán)矩陣。P3.2、P3.3、P3.6、P3.7分別用作CE、CLK、DAT和INTR信號(hào);而P3.0、P3.1用作異步串行通信數(shù)據(jù)線RXD和TXD;P3.4、P3.5分別是OUT0/T0和OUT1/T1信號(hào)線。該引腳在定時(shí)器工作于連續(xù)脈沖方式時(shí)，可輸出通斷比與頻率可編程的連續(xù)脈沖;工作在計(jì)數(shù)器方式時(shí)，該引腳作為外部計(jì)數(shù)脈沖輸入端輸入計(jì)數(shù)脈沖。(2)通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)多功能接口的關(guān)鍵是主機(jī)和多功能接口之間的通信。在本設(shè)計(jì)中，采用主從方式進(jìn)行通信，所有的操作都由主機(jī)發(fā)出操作指令。多功能接口在收到主機(jī)發(fā)來(lái)的操作指令后，對(duì)操作碼進(jìn)行軟件譯碼。根據(jù)操作碼的內(nèi)容轉(zhuǎn)入相應(yīng)的工作通道，并從操作數(shù)部分獲取所需要的數(shù)據(jù)。多功能接口采用串行方式與主機(jī)通信。串行數(shù)據(jù)從DAT引腳送入芯片，并由CLK端同步。當(dāng)片選信號(hào)CE變低后，DAT引腳上的數(shù)據(jù)在CLK引腳的上升沿被寫(xiě)入多功能接口的寄存器中。由于多功能接口接收指令的工作用軟件進(jìn)行，因此，當(dāng)中的t1、t2、t3、t4、t5時(shí)間較長(zhǎng)，要求t1-t4時(shí)間在10μs,1000μs。指令有兩類(lèi):一類(lèi)寫(xiě)指令，一類(lèi)是讀指令。寫(xiě)指令中不管是操作碼還是操作數(shù)，其數(shù)據(jù)傳送方向均為從主機(jī)到多功能接口;而對(duì)讀指令來(lái)講，操作碼部分的數(shù)據(jù)方向是從主機(jī)到多功能接口，而操作數(shù)部分的數(shù)據(jù)方向是從多功能接口到主機(jī)。t5是讀指令中操作碼與操作數(shù)之間需要的時(shí)間間隔，t5應(yīng)在30μs,1000μs的范圍。在讀操作時(shí)，CLK時(shí)鐘的上升沿來(lái)到時(shí)，多功能接口將數(shù)據(jù)送到DAT引腳上。(3)指令編碼多功能接口共有13條指令。指令長(zhǎng)度為1字節(jié)、2字節(jié)、3字節(jié)和4字節(jié)不等。1)復(fù)位指令機(jī)器碼為00H。當(dāng)多功能接口收到復(fù)位指令后，所有字符消隱，所有定時(shí)器清零，定時(shí)中斷和串行中斷關(guān)閉。其狀態(tài)與系統(tǒng)上電復(fù)位的情況相似。2)顯示數(shù)據(jù)指令該指令向多功能接口的顯示緩沖器中發(fā)送顯示數(shù)據(jù)。這是一個(gè)2字節(jié)指令，其指令編碼如下:表3.4.3-1D7D6D5D4D3D2D1D000010000D7D6D5D4D3D2D1D0Dip000d3d2d1d0其中dip為小數(shù)點(diǎn)控制位，a2、a1、a0為位地址，d3、d2、d1、d0為待顯示的17東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)字符，其格式如表1、2所列。3)閃爍指令該指令控制各個(gè)數(shù)碼管的閃爍屬性。d7,d0分別對(duì)應(yīng)數(shù)碼管1,8，1為閃爍，0為不閃爍。表3.4.3-2D7D6D5D4D3D2D1D000010000D7D6D5D4D3D2D1D0d7d6d5d4d3d2d1d04)循環(huán)左移指令:指令碼為11H。該指令將所有顯示從左向右移動(dòng)1位。表3.4.3-3a2a1a0顯示位00010012010301141005101611071118表3.4.3-4d3d2d1d0顯示位000000001100102001130100401015011060111710008100181010-1011H18東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)1100L1101P1110E1111空5)循環(huán)右移指令指令碼為12H。該指令將所有顯示從右向左移動(dòng)1位。6)讀鍵盤(pán)指令指令為2字節(jié)指令，操作數(shù)為讀到的鍵值。各鍵盤(pán)的鍵值如圖1所示。該指令格式如下:表3.4.3-5D7D6D5D4D3D2D1D000010011D7D6D5D4D3D2D1D0d7d6d5d4d3d2d1d07)連續(xù)脈沖輸出指令該指令對(duì)定時(shí)器進(jìn)行編程。使OUT0/OUT1輸出連續(xù)脈沖，脈沖的通斷比和頻率可以通過(guò)編程設(shè)定。其指令為4，格式如下:表3.4.3-6第1字節(jié)D7D6D5D4D3D2D1D000010011/0第2字節(jié)D7D6D5D4D3D2D1D0M3M2M1M0N3N2N1N0第3字節(jié)D7D6D5D4D3D2D1D0f15f14f13f12f11f10f9f8第4字節(jié)D7D6D5D4D3D2D1D0f7f6f5f4f3f2f1f0其中M:N是脈沖的通斷比，M或N的設(shè)置范圍是1,10。f15,f0是頻率設(shè)置，其設(shè)置范圍是1,9999Hz。采用BCD碼設(shè)置。指令操作碼中，D0設(shè)置定時(shí)器0或定時(shí)器1工作。8)定時(shí)器方式指令19東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)該指令為3字節(jié)指令。操作碼為22H、23H，其中D0位確定對(duì)定時(shí)器0還是定時(shí)器1進(jìn)行操作。第2、第3字節(jié)為定時(shí)時(shí)間。9)計(jì)數(shù)器方式指令該指令為3字節(jié)指令。操作碼為24H、25H，其中D0位確定對(duì)定時(shí)器0還是定時(shí)器1進(jìn)行操作。第2、第3字節(jié)為計(jì)數(shù)初值。10)讀計(jì)數(shù)器指令為3字節(jié)指令。操作碼為26H、27H，第2、第3字節(jié)為從計(jì)數(shù)器讀到的計(jì)數(shù)值。操作碼的D0位確定對(duì)計(jì)數(shù)器0還是計(jì)數(shù)器1進(jìn)行操作。通過(guò)該指令讀以16位計(jì)數(shù)器的當(dāng)前計(jì)數(shù)值。11)串行發(fā)送指令:該指令對(duì)異步串行通信進(jìn)行初始化，其指令格式如下:表3.4.3-7第1字節(jié)D7D6D5D4D3D2D1D000110a2a1a0表2字節(jié)D7D6D5D4D3D2D1D0b1b0d5d4d3d2d1d0第3字節(jié)D7D6D5D4D3D2D1D0d7d6d5d4d3d2d1d0第4字節(jié)D7D6D5D4D3D2D1D0d7d6d5d4d3d2d1d0串行通信采用批傳送的方法進(jìn)行。每條指令傳送1個(gè)數(shù)據(jù)幀。指令中，第1、第2字節(jié)用來(lái)進(jìn)行串行通信初始化，第3字節(jié)以后是發(fā)送的各個(gè)數(shù)據(jù)。b1、b0用來(lái)確定奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)還是不校驗(yàn)。第2字節(jié)的操作數(shù)d5、d4、d3、d2、d1、d0用來(lái)設(shè)定該幀數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，最多1幀可發(fā)送64個(gè)字符。a2、a1、a0設(shè)定串行通信的波特率。其波特率如表3所列。表3.4.3-8A2A1A0波特率/baud000110001150010300011600100120020東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)10124001104800111960012)串行接收指令指令格式如下:表3.4.3-9第1字節(jié)D7D6D5D4D3D2D1D000111a2a1a0第2字節(jié)D7D6D5D4D3D2D1D0b1b0d5d4d3d2d1d0第3字節(jié)D7D6D5D4D3D2D1D0d7d6d5d4d3d2d1d0第4字節(jié)D7D6D5D4D3D2D1D0d7d6d5d4d3d2d1d0指令編碼與串行發(fā)送送似，第3字節(jié)之后為接收到的數(shù)據(jù)。13)讀狀態(tài)指令表3.4.3-10指令格式如下:D7D6D5D4D3D2D1D001000000D7D6D5D4D3D2D1D0000d4d3d2d1d0在鍵盤(pán)輸入、計(jì)數(shù)器回等或串行通信中斷時(shí)，多功能接口將向INTR發(fā)出負(fù)脈沖，主機(jī)在響應(yīng)后應(yīng)發(fā)讀狀態(tài)指令，查詢狀態(tài)標(biāo)志，確定是哪個(gè)狀態(tài)標(biāo)志動(dòng)作。其中d0為鍵盤(pán)輸入標(biāo)志，d1為計(jì)數(shù)器0回零動(dòng)作。d2為計(jì)數(shù)器1回零標(biāo)志。d3為串行接收結(jié)束標(biāo)志，d4為串行發(fā)送結(jié)束標(biāo)志。(4)多功能接口的軟件設(shè)計(jì)21東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)在主程序中進(jìn)行顯示掃描和鍵盤(pán)掃描，如有鍵盤(pán)輸入，則找出鍵盤(pán)矩陣的鍵號(hào)。鍵號(hào)存入鍵值寄存器，并置位狀態(tài)標(biāo)志，同時(shí)發(fā)出INTR負(fù)脈沖，通知主機(jī)來(lái)取鍵值。主機(jī)通過(guò)指令對(duì)多功能接口進(jìn)行操作。主機(jī)首先要將CE置0。該下降沿通過(guò)P3.2向多功能接口發(fā)出外部中斷。在中斷服務(wù)程序中，多功能接口進(jìn)行取指和譯碼操作，并通過(guò)散轉(zhuǎn)指令轉(zhuǎn)入相應(yīng)的處理通道。則中斷返回。至此，一條指令的取指-譯碼-執(zhí)行的過(guò)程才告結(jié)束。程序回到主循環(huán)繼續(xù)進(jìn)行顯示掃描和鍵盤(pán)掃描。所謂取指操作實(shí)際上就是多功能接口與主機(jī)進(jìn)行通信的過(guò)程。由于采取軟件進(jìn)行通信，t1、t2、t3、t4、t5的寬度有一定的范圍。在接收到主機(jī)的操作指令后，多功能接口與外設(shè)的串行通信及有關(guān)定時(shí)器的操作采用中斷方式進(jìn)行。在中斷結(jié)束時(shí)，置位狀態(tài)標(biāo)志，并向主機(jī)發(fā)INTR負(fù)脈沖。該負(fù)脈沖可供主機(jī)查詢，也可作為向主機(jī)發(fā)出的中斷請(qǐng)求信號(hào)。完成以上工作后，返回主程序。89C52有三個(gè)定時(shí)器，其中T2在中串行通信時(shí)間來(lái)作為串行通信的波特率發(fā)生器。這樣T0和T1就可以出借給用戶作定時(shí)器內(nèi)。T2在波特率發(fā)生器方式時(shí)，可置位T2CON寄存器中的TCLK位或RCLK位。在TH2、TL2中裝入計(jì)數(shù)初值，使T2從這個(gè)初值開(kāi)始計(jì)數(shù)，但并不置位FT2。RCAR2H和RCAP2L中的常數(shù)由軟件設(shè)定后，T2的溢出率是嚴(yán)格不變的，因而使串行通信的波特率非常穩(wěn)定。22東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1主程序流程圖在剛上電時(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(cè)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)間為1S左右。主程序在調(diào)用顯示子程序和測(cè)試之程序之間循環(huán)，主程序流程圖見(jiàn)下圖。開(kāi)始初始化調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換子程序調(diào)用顯示子程序主主程序流程圖圖4.1主流程框圖4.2A/D轉(zhuǎn)換測(cè)量子程序顯示子程序采用動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)四位數(shù)碼管的數(shù)值顯示。測(cè)量所得的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)放在70H,77H內(nèi)存單元中，測(cè)量數(shù)據(jù)在顯示時(shí)需轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制BCD碼放在78H,7BH單元中，測(cè)量數(shù)據(jù)在顯示時(shí)須經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換成為十進(jìn)制BCD碼放在78H,7BH單元中，其中7BH存放通道標(biāo)志數(shù)。寄存器R3用作8路循環(huán)控制，R0用作顯示數(shù)據(jù)地址指針。A/D轉(zhuǎn)換測(cè)量子程序用來(lái)控制對(duì)ADC0809的8路模擬輸入電壓的A/D轉(zhuǎn)換，并將對(duì)應(yīng)的數(shù)值移入70H,77H內(nèi)存單元。A/D轉(zhuǎn)換測(cè)量子程序流程如下圖所示:23東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)開(kāi)始啟動(dòng)測(cè)試(TESTART)NA/D轉(zhuǎn)換結(jié)束,P3.7=1,取數(shù)據(jù)(P2.5=1)0809地址加1Y地址數(shù)小于8,YN結(jié)束A/D轉(zhuǎn)換測(cè)量子程序流程圖圖4.2A/D轉(zhuǎn)換子程序框圖24東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)調(diào)試及性能分析5調(diào)試及性能分析5.1調(diào)試與測(cè)試采用Wave或KeilC51編譯器進(jìn)行源程序編譯及仿真調(diào)試，同時(shí)進(jìn)行硬件電路板的設(shè)計(jì)制作，燒錄好程序后進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)，最后進(jìn)行端口電壓的對(duì)比測(cè)試。測(cè)試對(duì)比表如下表所列。表中標(biāo)準(zhǔn)電壓值采用UT56數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)得。表5.1簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表與“標(biāo)準(zhǔn)”數(shù)字電壓表對(duì)比測(cè)試表標(biāo)準(zhǔn)電壓值/V0.000.150.851.001.251.751.982.322.65簡(jiǎn)易電壓表測(cè)得值/V0.000.170.861.021.261.762.002.332.66絕對(duì)誤差/V0.00+0.02+0.01+0.02+0.01+0.01+0.02+0.01+0.01標(biāo)準(zhǔn)電壓值/V3.003.453.554.004.504.604.704.814.90簡(jiǎn)易電壓表測(cè)得值/V3.013.473.564.014.524.624.724.824.92絕對(duì)誤差/V0.01+0.02+0.010.01+0.02+0.02+0.02+0.01+0.02從表中可以看出，簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表與“標(biāo)準(zhǔn)”數(shù)字電壓表測(cè)得的絕對(duì)誤差均在0.02V以內(nèi)，這與采用8位A/D轉(zhuǎn)換器所能達(dá)到的理論誤差精度相一致，在一般的應(yīng)用場(chǎng)合可完全滿足要求。5.2性能分析(1)由于單片機(jī)為8位處理器，當(dāng)輸入電壓為5.00V時(shí)，ADC0809輸出數(shù)據(jù)值為255(FFH)，因此單片機(jī)最高的數(shù)值分辨率為0.0196V(5/255)。這就決定了該電壓表的最高分辨率(精度)只能達(dá)到0.0196V，測(cè)試時(shí)電壓一般以0.02V的幅度變化。如果要獲得更高的精度要求，則應(yīng)采用12位13位的A/D轉(zhuǎn)換器。(2)從表中可以看出，簡(jiǎn)易電壓表測(cè)得的值基本上均比標(biāo)準(zhǔn)電壓值偏大0.01至0.02V。這可以通過(guò)校正ADC0809的基準(zhǔn)電壓來(lái)解決。因?yàn)樵撾妷罕碓O(shè)計(jì)時(shí)直接用5V的供電電源作為基準(zhǔn)電壓，所以電壓可能有偏差。另外，還可以用軟件編程來(lái)校正測(cè)量值。(3)ADC0809的直流輸入阻抗為1M,能滿足常用的電壓測(cè)試需要。另外，經(jīng)測(cè)試ADC0809可直接在2MHz的時(shí)鐘頻率下工作，這樣可省去二進(jìn)制分頻器14024集成塊。(4)當(dāng)要測(cè)量大于5V的電壓時(shí)，可在輸入口使用分壓電阻，而程序中只要將計(jì)算程序的除數(shù)進(jìn)行調(diào)整就可以了。但是量程越大，測(cè)量精度會(huì)越低。25東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)調(diào)試及性能分析5.3系統(tǒng)調(diào)試5.3.1靜態(tài)測(cè)試不通電源，不插器件，用萬(wàn)用表×100Ω擋按圖紙的接線點(diǎn)，看兩點(diǎn)間的連線是否接通不好，如果有電阻存在或者不通，要糾其原因，需將測(cè)試筆分別與兩器件的插腳孔相接觸，萬(wàn)用表指針應(yīng)回零。其中一測(cè)試筆不動(dòng)，另一測(cè)試筆再與最近的兩插腳孔接觸一下，其阻值應(yīng)無(wú)窮大，證明此線安裝不誤。再依次測(cè)量其他各連線，最后再測(cè)量電源正、負(fù)極入口處電阻，應(yīng)有一定阻值，說(shuō)明電路安裝都短路現(xiàn)象出現(xiàn)，決不能在此情況下通電。5.3.2通電測(cè)量仍不插器件，用萬(wàn)用表×10V擋，黑表筆在公共地?cái)啾３植粍?dòng)，紅表筆分別測(cè)各器件插座的插腳孔端，只有與電源端相連或有關(guān)分壓端的引腳才有電壓，其他引腳都不應(yīng)該有電壓。此檢查至關(guān)重要。電位器上的分壓電源看是否可調(diào)，初步調(diào)整到所規(guī)定的電壓數(shù)值。5.3.3動(dòng)態(tài)測(cè)試把所有器件插好通電，觀察幾秒，看電阻是否有發(fā)黑或冒煙現(xiàn)象，用手觸摸一下集成器件，看是否有過(guò)熱發(fā)燙，如果沒(méi)有異常現(xiàn)象，立刻斷電，重新再查原因。用標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)進(jìn)行實(shí)測(cè)，觀察其誤差。5.3.4聯(lián)機(jī)統(tǒng)調(diào)將程序?qū)懭階T89C52的ROM中，通電調(diào)試。26東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)結(jié)論與展望6結(jié)論與展望數(shù)字電壓表正朝著標(biāo)準(zhǔn)模塊化的方向發(fā)展。預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，許多數(shù)字儀表將由標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化的模塊所構(gòu)成，給電路設(shè)計(jì)和安裝調(diào)試、維修帶來(lái)極大方便。表面安裝技術(shù)(SMT)和表面安裝元器件(SMD)將獲得普遍應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)被譽(yù)為世界電子工藝技術(shù)的一項(xiàng)重要突破。所謂表面安裝是將微型化的表面安裝集成電路(SMIC)和表面安裝元件，用粘貼工藝直接安裝在印刷板上，再用波峰焊接機(jī)焊接，由此取代傳統(tǒng)的打孔焊接工藝，使印刷板安裝密度大為增加，可靠性得到明顯提高。通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使自己受益匪淺，了解并掌握了單片微機(jī)的基本理論知識(shí)，深入的掌握了單片機(jī)在實(shí)際電路中的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。為以后從事單片機(jī)工作奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。本文所設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表系統(tǒng)是用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)，任務(wù)是可以測(cè)量0,5V的8路輸入電壓值，并在4位LED數(shù)碼管上輪流顯示或單路選擇顯示。測(cè)量最小分辨率為0.019V，測(cè)量誤差約為0.02V，能夠清晰，穩(wěn)定地顯示測(cè)量結(jié)果;而且使用更方便，應(yīng)用場(chǎng)合更廣泛。系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想，硬件結(jié)構(gòu)、軟件算法具有一定的通用性。該系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。由于本系統(tǒng)是在理想話進(jìn)行的，要滿足更高的精度要求，還須進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，例如，可提高采樣頻率來(lái)提高系統(tǒng)的精確度?？偟膩?lái)說(shuō)，經(jīng)過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓自己重溫了模擬電路、數(shù)字電路、電子設(shè)計(jì)、單片機(jī)、PROTELDXP這方面的知識(shí)，讓我更進(jìn)一步的了解這些知識(shí)。軟硬件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，培養(yǎng)了從事產(chǎn)品研發(fā)的信心。再者，增強(qiáng)了我敢于面對(duì)實(shí)際問(wèn)題的勇氣，這是極為重要的，因?yàn)槿魏卫碚撝R(shí)都不能脫離實(shí)際，否則就會(huì)唇亡齒寒，顧此失彼。使我對(duì)解決實(shí)際問(wèn)題能分清輕重緩急，不會(huì)對(duì)課程設(shè)計(jì)及以后的工作壓力不知所措，而是以一種更加冷靜和自信的態(tài)度去應(yīng)付工作中的種種，最終能出色地開(kāi)掘自己的能力來(lái)解決它。最后，通過(guò)這一次的鍛煉，使自己不斷地與困難反復(fù)較量，磨煉了自己的意志力，從獲取論文題目到查找相關(guān)的資料，從對(duì)論文中電路圖的設(shè)計(jì)繪制到電路板的調(diào)試，再到每次失敗后再一次全部重新開(kāi)始??在這一個(gè)充滿挑戰(zhàn)伴隨挫折，充滿熱情伴隨打擊的過(guò)程中，我感觸頗深，它已不僅僅是一個(gè)對(duì)自己大學(xué)四年的學(xué)習(xí)知識(shí)情況和應(yīng)用動(dòng)手能力的檢驗(yàn)，更是對(duì)我個(gè)人的鉆研精神，面對(duì)困難的心態(tài)，做事的毅力和耐心的一次考驗(yàn)。所以自己也認(rèn)為，在這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中自己所收獲最大的不是自己設(shè)計(jì)結(jié)果怎么樣，更重要的是這個(gè)過(guò)程當(dāng)中所學(xué)習(xí)到的各種方式方法，得到的種種幫助和支持以及提升了自己應(yīng)對(duì)事物的一種變力。同時(shí)也讓自己進(jìn)一步加深認(rèn)識(shí)到數(shù)字化電路在我國(guó)應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛性及實(shí)用性?？梢哉f(shuō)，數(shù)字化道路將在我國(guó)未來(lái)市場(chǎng)上扮演著舉足輕重的作用，它必將朝著一個(gè)擁有美好前景的發(fā)展方向前進(jìn)。27東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)致謝致謝在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽(tīng)聽(tīng)不同的看法對(duì)我們更好的理解知識(shí)，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)?？偟膩?lái)說(shuō)，不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺(jué)得困難比較多，真是萬(wàn)事開(kāi)頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺(jué)。此外，還得出一個(gè)認(rèn)識(shí):知識(shí)必須通過(guò)應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值～有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。在此要感謝我的指導(dǎo)老師肖靜老師對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。同時(shí)也衷心地感謝梁彥朋，劉海華，江小航，李志虎等同學(xué)對(duì)我所有的支持與幫助，才得以使自己順利完成論文。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益無(wú)窮。28東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1]梅麗鳳,單片機(jī)原理及接口技術(shù)???????清華大學(xué)出版社??????????2004[2]張迎新,單片微型記數(shù)機(jī)原理???????國(guó)防工業(yè)出版社??????????1993[3]李全利,單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)???????高等教育出版社??????????2001[4]何立民,單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)?????????北京航空航天大學(xué)出版社??????1990[5]黃惠媛,李潤(rùn)國(guó),單片機(jī)原理與接口技術(shù)????海洋出版社?????????????2006[6]閻石,數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)??????????高等教育出版社??????????2003[7]胡鋼等,微機(jī)原理及應(yīng)用???????????機(jī)械工業(yè)出版社??????????2002[8]王洪慶,微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)?????????機(jī)械工業(yè)出版社??????????2003[9]求是科技編著單片機(jī)模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航????人民郵電出版社?????????????2004[10]陳粵初等單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐??????北京航空航天大學(xué)出版社????????1991[11]DigitalLogic—Analysis.Application&DesignBySusanA.R.GobortJ.Borns.[M].HotelRinehartandWinston.Inc.1991.8[12]ModelingandControlofDistributedThermalSystemsByAbbas[13]AnewMethodofTemperatureControlfortheUniformHeatingByNobutomoMATSUNAGADapt.OfComputerScienceKumnamotoUniversityandIkuoNANNO,MasahitoTANAKAOkayamaDevelopmentCenterOmronCorporationandShigeyasuKAWAJIGrad.Sch.ofSci.andTechKumamotoUniversity29東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)附錄附錄附錄一實(shí)驗(yàn)所需元器件1.AT89S51芯片1塊2.ADC0809芯片1塊3.74HC245芯片2塊4.4位一體數(shù)碼1個(gè)5.6MHz晶振1個(gè)6.33pF電容2個(gè)7.0.1uF濾波電容2個(gè)8.10uF電解電容1個(gè)9.按鍵開(kāi)關(guān)1個(gè)10.發(fā)光二極管1個(gè)11.4.7KΩ精密電位器1個(gè)12.510Ω電阻12個(gè)13.8.2KΩ電阻1個(gè)14.10KΩ電阻1個(gè)15.導(dǎo)線若干30東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)附錄附錄二硬件電路總設(shè)計(jì)圖顯示通DPY道D8.2KP1abcdegf0uF19854237VCCVCC05J5J4.7K23DPYVV1212DPabcdegf19854237G0N5D10DPY4.7KS110UFC18DPabcdegf10UFC191985423730.1UFC125010LM7805U1O0.1UFC13U1TDPYJDS2A4.7KDINPabcdegfD721985423701R23K10UFC203DiodeLM317U2O5U1100.1UFC10TD*J684.7KDR24AIN2200UFC21274HC244G10.1UFC11J12G2110011p2FVText21Bridge1D030pFGNDVssXTAL1XTAL2RWTTINT1INT0TXDPXDRSTP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0AT89C52D10RPSENALEP2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0VccEA55VV1415VP2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7ADC0809ABCALESTARTODDDDDDDDE76543210CLOX78MSB8MSB7MSB6MSB5MSB4MSB3MSB2MSB1GEOCVccNVVD+_1402431Text東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)附錄附錄三軟件設(shè)計(jì)程序清單匯編源程序清單;************************;;;;八路電壓測(cè)量顯示電路;;;;************************;;測(cè)量電壓最大為5V，顯示最大值為5.00V;70H—77H存放采樣值，78H—7BH存放顯示數(shù)據(jù)，依次為個(gè)位、十位、百位、通道標(biāo)志;P3.5作單路顯示-循環(huán)顯示轉(zhuǎn)換用，P3.6作單路顯示時(shí)選擇通道用。;;*************************************;**;*主程序和中斷程序入口*;**;*************************************ORG0000HLJMPSTARTORG0003HRETIORG000BHRETIORG0013HRETIORG001BHRETIORG0023HRETIORG002BHRETI;;*************************************;**;*初始化程序中的各變量*;**;*************************************CLEARMEMIO:CLRA32東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)附錄MOVP2,AMOVR0,#70HMOVR2,#0DHLOOPMEM:MOV@R0,AINCR0DJNZR2,LOOPMEMMOV20H,#00HMOVA,#0FFHMOVP0,AMOVP1,AMOVP3,ARET;;*************************************;**;*主程序*;**;*************************************START:LCALLCLEARMEMIO;初始化MAIN:LCALLTEST;測(cè)量一次LCALLDISPLAY;顯示數(shù)據(jù)一次AJMPMAINNOP;PC值出錯(cuò)處理NOPNOPLJMPSTART;;*************************************;*顯示控制程序*;*************************************;DISPLAY:JB00H,DISP11;MOVR3,#08H;8路信號(hào)循環(huán)顯示控制MOVR0,#