畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)

1、<p>　　存檔編號(hào) </p><p><b>　　華北水利水電大學(xué)</b></p><p>　　North China University of Water Resources and Electric Power</p><p><b>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</b></p>

2、;<p>　　題目 基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué) 院 信息工程學(xué)院 </p><p>　　專(zhuān) 業(yè) 通信工程 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　學(xué) 號(hào) 200912303 </p&g

3、t;<p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　完成時(shí)間 2013年5月20日 </p><p><b>　　教務(wù)處制</b></p><p><b>　　獨(dú)立完成與誠(chéng)信聲明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：所提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是本

4、人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立工作所取得的成果并撰寫(xiě)完成的，鄭重確認(rèn)沒(méi)有剽竊、抄襲等違反學(xué)術(shù)道德、學(xué)術(shù)規(guī)范的侵權(quán)行為。文中除已經(jīng)標(biāo)注引用的內(nèi)容外，不包含其他人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者簽名： 指導(dǎo)導(dǎo)師簽名： </p>

5、<p>　　簽字日期： 簽字日期：</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）版權(quán)使用授權(quán)書(shū)</p><p>　　本人完全了解華北水利水電學(xué)院有關(guān)保管、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定。特授權(quán)華北水利水電學(xué)院可以將畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的全部或部分內(nèi)容公開(kāi)和編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)提供檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段復(fù)制、保存、匯編以供查閱和借閱。同

6、意學(xué)校向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原件或復(fù)印件和電子文檔（涉密的成果在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者簽名： 導(dǎo)師簽名：</p><p>　　簽字日期： 簽字日期：</p><p><b>　　目錄</b><

7、/p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　緒論III</b></p><p>　　一 設(shè)計(jì)背景III</p><p><b>　　二 設(shè)計(jì)意義V</b></p>

8、<p>　　第一章 數(shù)字電壓表1</p><p>　　1.1 數(shù)字電壓表的優(yōu)點(diǎn)1</p><p>　　1.2 數(shù)字電壓表發(fā)展趨勢(shì)1</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)平臺(tái)2</p><p>　　1.3.1 KEIL C51開(kāi)發(fā)平臺(tái)2</p><p>　　1.3.2 Proteus 7 Profess

9、ional設(shè)計(jì)軟件2</p><p>　　第二章 總體設(shè)計(jì)方案4</p><p>　　2.1數(shù)字電壓設(shè)計(jì)的兩種方案4</p><p>　　2.1.1 由數(shù)字電路及芯片構(gòu)建4</p><p>　　2.1.2 由單片機(jī)系統(tǒng)及 A/D 轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)建4</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)要求5</p>

10、<p>　　2.3 技術(shù)要求5</p><p>　　2.4 設(shè)計(jì)方案5</p><p>　　第三章 硬件簡(jiǎn)介7</p><p>　　3.1 本設(shè)計(jì)單片機(jī)的選擇7</p><p>　　3.1.1常用單片機(jī)的特點(diǎn)比較7</p><p>　　3.1.2 單片機(jī)的選擇7</p><p&

11、gt;　　3.1.3 STC89C52單片機(jī)介紹8</p><p>　　3.2 本設(shè)計(jì)顯示器件選擇13</p><p>　　3.2.1 常用顯示器件簡(jiǎn)介13</p><p>　　3.2.2 顯示器件的選擇14</p><p>　　3.2.3 1602字符型LCD簡(jiǎn)介14</p><p>　　3.3　A/D芯片

12、19</p><p>　　3.3.1常用的A/D芯片19</p><p>　　3.3.2 ADC0809芯片20</p><p>　　第四章 接口電路23</p><p>　　4.1 顯示電路23</p><p>　　4.2 ADC0809與單片機(jī)接口電路23</p><p>　　

13、第五章 硬件電路系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)25</p><p>　　5.1 總電路模塊25</p><p>　　5.2 硬件系統(tǒng)電路簡(jiǎn)介25</p><p>　　第六章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)26</p><p>　　6.1 主程序26</p><p>　　6.2 A/D轉(zhuǎn)換子程序26</p><p>　　

14、6.3 顯示子程序27</p><p>　　第七章 調(diào)試及性能分析28</p><p>　　7.1 調(diào)試與測(cè)試28</p><p>　　7.2 性能分析28</p><p><b>　　總 結(jié)30</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)31</b><

15、/p><p><b>　　致 謝33</b></p><p><b>　　附錄34</b></p><p>　　附錄I（外文翻譯）34</p><p><b>　　外文譯文44</b></p><p>　　附錄II（任務(wù)書(shū)）52</p>

16、;<p>　　附錄III（開(kāi)題報(bào)告）54</p><p>　　附錄IV（圖表）57</p><p>　　I Proteus仿真圖57</p><p>　　II 硬件總電路圖58</p><p>　　III 實(shí)物圖59</p><p>　　附錄V（程序清單）60</p>&l

17、t;p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著時(shí)代的進(jìn)步，用指針式萬(wàn)用表測(cè)量小幅度直流電壓已經(jīng)顯得有些不太方便。因?yàn)橹羔樖降臏y(cè)量不夠精確，隨著長(zhǎng)時(shí)間的使用可能會(huì)造成歐姆調(diào)零以及機(jī)械調(diào)零的磨損，這都會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)的測(cè)量造成很多困難，而采用數(shù)字式電壓表來(lái)測(cè)量就可以避免這種情況的發(fā)生，而且操作更加方便。下面本文將介紹一種由數(shù)字電路以及單片機(jī)構(gòu)成的數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)方法。 &

18、lt;/p><p>　　本設(shè)計(jì)運(yùn)用STC89C52和ADC0809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)簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表, 將模擬電壓量直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，用LCD液晶屏來(lái)顯示。其基本原理是，模擬電壓量經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，送入單片機(jī)進(jìn)行處理。最后輸出的數(shù)據(jù)在經(jīng)過(guò)線路驅(qū)動(dòng)器送入液晶屏顯示電壓大小。最后介紹了程序流程，并用KEIL和PROTUES聯(lián)機(jī)調(diào)試進(jìn)行仿真。調(diào)試完成之后進(jìn)行硬件焊接，測(cè)試并進(jìn)行改進(jìn)。最

19、后完成測(cè)量的電壓值。該數(shù)字電壓表測(cè)量電壓類(lèi)型是直流,測(cè)量范圍是0-5V。</p><p>　　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)鐘電路、復(fù)位電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、測(cè)量電壓輸入電路等。單片機(jī)采用STC89C52芯片、A/D轉(zhuǎn)換采用ADC0809芯片。</p><p>　　關(guān)鍵字：STC89C52單片機(jī)；ADC0809；A/D轉(zhuǎn)換；LCD顯示；數(shù)據(jù)處理。 </p>

20、<p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the progress of the times, the measurement of small amplitude DC voltage with a Pointer multimeter has a bit less convenient. Because the pointer is not p

21、recise enough to measure，with prolonged use may result in a zero ohms, and the wear of the mechanical zero, this will be the measurement of data caused many difficulties, Measuring with a Pointer multimeter you can avoid

22、 this from happening and the operation is more convenient. The following article describes the design of a digital circui</p><p>　　The use of design STC89C52 and ADC0809 A / D converter, according to the wor

23、king principle of the data acquisition, design simple digital voltmeter analog voltage into digital LCD screen to display. The basic principle is that the amount of analog voltage A / D converter chip to convert digital,

24、 into the microcontroller for processing. The final output data in the size of the voltage after a line drive into the LCD display. Finally, the program flow simulation with KEIL and PROTUES of online deb</p><

25、p>　　The circuit includes: a data acquisition circuit of the smallest single-chip design, microcontroller clock circuit, reset circuit, A / D conversion circuit, a measuring voltage input circuit. , A / D conversion us

26、ing ADC0809 chip microcontroller STC89C52 chip.</p><p>　　Keywords: STC89C52 single-chip ；A / D conversion; ADC0809;LCD display; data processing.</p><p><b>　　緒論</b></p><p&g

27、t;　　數(shù)字電壓表(Digital Voltmeter)簡(jiǎn)稱(chēng)DVM，作為智能儀表的一種，它是采用數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量(直流輸入電壓)轉(zhuǎn)化成不連續(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，精度高，抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)，集成方便。目前，由各種單片A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的說(shuō)字電壓表，已經(jīng)被廣泛用于電子及電工測(cè)量，工業(yè)自動(dòng)化儀表，自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)等智能化測(cè)量領(lǐng)域，顯

28、示出強(qiáng)大的生命力。</p><p><b>　　一 設(shè)計(jì)背景</b></p><p>　　數(shù)字電壓表在1952年由美國(guó)NLS公司首次創(chuàng)造，它剛開(kāi)始是4位，50多年來(lái)，其設(shè)計(jì)技術(shù)有了不斷的發(fā)展和提升。數(shù)字電壓表是從電位差計(jì)的自動(dòng)化過(guò)程中研制成功的。從剛開(kāi)始使用4位數(shù)碼顯示，發(fā)展到5位、6位，進(jìn)而發(fā)展到7位、8位；從最初的一兩種類(lèi)型發(fā)展到功能和量程、精度都不同的好幾十種；

29、從最早的采用繼電器、電子管發(fā)展到全晶體管、集成電路、微處理器化；從一臺(tái)儀器只能測(cè)1-2 種參數(shù)到能測(cè)幾十種參數(shù)的多用型；顯示器件也從輝光數(shù)碼管發(fā)展到等離子體管、發(fā)光二極管、液晶顯示器等。其體積、功耗、價(jià)格、可靠性、量程范圍都已經(jīng)邁入集成電路領(lǐng)域。</p><p>　　數(shù)字電壓表出現(xiàn)在50年代初，60 年代末發(fā)起來(lái)的電壓測(cè)量?jī)x表。簡(jiǎn)稱(chēng)DVM，它采用的是數(shù)字化測(cè)量技術(shù)，把連續(xù)的模擬量，也就是連續(xù)的電壓值轉(zhuǎn)變?yōu)椴贿B續(xù)的

30、數(shù)字量，加以數(shù) 字處理然后再通過(guò)顯示器件顯示。這種電子測(cè)量的儀表之所以出現(xiàn)，一方面是由于電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用逐漸推廣到系統(tǒng)的自動(dòng)控制信實(shí)驗(yàn)研究的領(lǐng)域，提出了將各種被觀察量或被控制量轉(zhuǎn)換成數(shù)碼的要求，即為了實(shí)時(shí)控制及數(shù)據(jù)處理的需要；另一方面，也是電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展，帶動(dòng)了脈沖數(shù)字電路技術(shù)的進(jìn)步，為數(shù)字化儀表的出現(xiàn)提供了條件。所以，數(shù)字化測(cè)理儀表的產(chǎn)生與發(fā)展與電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展是密切相關(guān)的；同時(shí)，為革新電子測(cè)量中的煩鎖和陳舊方式也催促了它的飛速發(fā)展

31、。如今，它又成為向智能化儀表發(fā)展的必要橋梁。</p><p>　　如今，數(shù)字電壓表已絕大部分已取代了傳統(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)候也非常不方便，很容易出錯(cuò)。而采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表由于測(cè)量精度高，速度快，讀數(shù)時(shí)也非常的方便，抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛的應(yīng)用于電子及電工的測(cè)量，工業(yè)自動(dòng)化儀表，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等智能化測(cè)量領(lǐng)域，顯示出強(qiáng)大的生命力。</p&

32、gt;<p>　　數(shù)字電壓表最初是伺服步進(jìn)電子管比較式，其優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度比較高，但是采樣速度慢，重量達(dá)幾十公斤，體積大，繼之出現(xiàn)了斜波式電壓表，它的速度方面稍有提高，但是準(zhǔn)確度低，穩(wěn)定性差，再后來(lái)出現(xiàn)了比較式儀表改進(jìn)逐次漸近式結(jié)構(gòu)，它不僅保持了比較式準(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)是抗干擾能力差，很容易受到外界各種因素的影響。隨后，在斜波式的基礎(chǔ)上雙引伸出階梯波式，它的唯一的進(jìn)步是成本降低了，可是準(zhǔn)確寬

33、，速以及抗干擾能力都未能提高。而現(xiàn)在，數(shù)字電壓表的發(fā)展已經(jīng)是非常的成熟，就原理來(lái)講，它從原來(lái)的一二種已發(fā)展到多種,在功能上講，則從測(cè)單一參數(shù)發(fā)展到能測(cè)多種參數(shù)；從制作元件來(lái)看，發(fā)展到了集成電路，準(zhǔn)確度已經(jīng)有了很大的提高；讀數(shù)每秒幾萬(wàn)次，而相對(duì)以前，它的價(jià)格也有了降低了很多。</p><p>　　目前實(shí)現(xiàn)電壓數(shù)字化測(cè)量的方法仍然模-數(shù) (A/D)轉(zhuǎn)換的方法，而數(shù)字電壓表種類(lèi)繁多，型號(hào)新異，目前國(guó)際仍未有統(tǒng)一的分類(lèi)方

34、法，而常用的分類(lèi)方法有如下幾種:</p><p>　　(1) 按用途來(lái)分：有直流數(shù)字電壓表，交直流數(shù)字電壓表，交直流萬(wàn)用表等。</p><p>　　(2) 按顯示位數(shù)來(lái)分：有4位，5位，6位，7位，8位等。 </p><p>　　(3) 按測(cè)量速度來(lái)分：有低準(zhǔn)確度，中準(zhǔn)確度，高準(zhǔn)確度等。</p><p>　　(4) 按測(cè)量速度來(lái)分：有低速,中

35、速，高速，超高速等。 </p><p>　　但在日常生活中，數(shù)字電壓表一般是按照原理不同進(jìn)行分類(lèi)的，目前大致分為以下幾類(lèi)：比較式，電壓—時(shí)間變換式，積分式等。</p><p>　　在電量的測(cè)量中，壓電流和頻率是最基本的三個(gè)被測(cè)量。其中，電壓所以數(shù)字電壓表就成 為一種必不可少的測(cè)量?jī)x器。另外，由于數(shù)字式儀器具有讀數(shù)準(zhǔn)確方便，精度高，誤差小，靈敏度高和分辨率高，測(cè)量速度快等特點(diǎn)而倍受用戶(hù)青睞，

36、數(shù)字式電壓表就是基于這種需求而發(fā)展起來(lái)的，是一種必不可少的電子測(cè)量?jī)x表。</p><p><b>　　二 設(shè)計(jì)意義</b></p><p>　　這個(gè)課題的目的和意義在于使自己掌握對(duì)數(shù)字電壓表的理解，自己動(dòng)手設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表與仿真，它可以廣泛的應(yīng)用于電壓測(cè)量外，通過(guò)各種變換器還可以測(cè)量其他電量和非電量，測(cè)量是一種認(rèn)識(shí)過(guò)程，就是用實(shí)驗(yàn)的方法將被測(cè)量和被選用的相同參量進(jìn)行比較

37、， 從而確定它的大小。 DVM廣泛應(yīng)用于測(cè)量領(lǐng)域每期測(cè)量的準(zhǔn)確度和可信度取決于它的主要性能和技術(shù)指標(biāo)。所示我們要學(xué)習(xí)和掌握如何設(shè)計(jì)DVM就顯得十分重要。</p><p><b>　　第一章 數(shù)字電壓表</b></p><p>　　1.1 數(shù)字電壓表的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　傳統(tǒng)的指針式刻度電壓表功能單一，精度低，容易引起視覺(jué)疲勞，因而不能滿足

38、數(shù)字化時(shí)代的需要。采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表，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，從而精度高、抗干擾能力強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)、集成方便，還可與PC實(shí)時(shí)通信。數(shù)字電壓表是諸多數(shù)字化儀表的核心與基礎(chǔ)。以數(shù)字電壓表為核心，可以擴(kuò)展成各種通用數(shù)字儀表、專(zhuān)用數(shù)字儀表及各種非電量的數(shù)字化儀表。目前，由各種單片機(jī)和A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表作全面深入的了解是很有必要的。</p><p>　　最近的幾十年來(lái)，

39、隨著半導(dǎo)體技術(shù)、集成電路（IC）和微處理器技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電路和數(shù)字化測(cè)量技術(shù)也有了巨大的進(jìn)步，從而促使了數(shù)字電壓表的快速發(fā)展，并不斷出現(xiàn)新的類(lèi)型。數(shù)字電壓表從1952年問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)歷了不斷改進(jìn)的過(guò)程，從最早采用繼電器、電子管和形式發(fā)展到了現(xiàn)在的全固態(tài)化、集成化（IC化），另一方面，精度也從0.01%到0.005%。</p><p>　　1.2 數(shù)字電壓表發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　目前

40、，數(shù)字電壓表的內(nèi)部核心部件是A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換的精度很大程度上影響著數(shù)字電壓表的準(zhǔn)確度，因而，以后數(shù)字電壓表的發(fā)展就著眼在高精度和低成本這兩個(gè)方面。A/D轉(zhuǎn)換器分成四種：計(jì)數(shù)式A/D轉(zhuǎn)換器、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器和并行式A/D轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　目前最常用的是雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器和逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，其中雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的主要優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換精度高，抗干擾性能好，價(jià)格便宜。但是其

41、轉(zhuǎn)換速度慢，因此這種轉(zhuǎn)換器這種轉(zhuǎn)換器主要用于速度要求不高的場(chǎng)合。而逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度快，但精度相對(duì)較差。因此未來(lái)的A/D轉(zhuǎn)換器將兼顧精度和速度，成本也會(huì)隨著集成電路的發(fā)展而降低。</p><p><b>　　1.3 設(shè)計(jì)平臺(tái)</b></p><p>　　1.3.1 KEIL C51開(kāi)發(fā)平臺(tái)</p><p>　　KEIL軟件是目前最流

42、行開(kāi)發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來(lái)各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持KEIL即可看出。KEIL提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境將這些部分組合在一起。KEIL軟件能在WIN7、WINXP等操作系統(tǒng)完美運(yùn)行。掌握這一軟件的使用對(duì)于使用51系列單片機(jī)的愛(ài)好者來(lái)說(shuō)是十分必要的，由于小編喜歡使用C語(yǔ)言編程，而KEIL對(duì)C語(yǔ)言的編譯方便快捷。</p>

43、<p>　　C51工具包的整體結(jié)構(gòu)較為豐富，其中UVISION與ISHELL分別是C51 for Windows和for Dos的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。開(kāi)發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS)。ABS文

44、件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫(xiě)入程序存貯器如EPROM中。使用獨(dú)立的KEIL仿真器時(shí)，注意事項(xiàng) ，仿真器標(biāo)配11.0592MHz的晶振，但用戶(hù)可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振。仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)。仿真芯片的31腳（/EA）已接至高電平，所以仿真時(shí)只能使用片內(nèi)ROM，不能使用片

45、外ROM；但仿真器外引插針中的31腳并不與仿真芯片的31腳相連，故該仿真器仍可插入到擴(kuò)展有外部ROM（其CPU的/EA引腳接至低電平）的目標(biāo)系</p><p>　　1.3.2 Proteus 7 Professional設(shè)計(jì)軟件</p><p>　　Proteus軟件是英國(guó)Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國(guó)總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不

46、僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。</p><p>　　Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿

47、真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。</p><p>　　第二章 總體設(shè)計(jì)方案</p><p&g

48、t;　　2.1數(shù)字電壓設(shè)計(jì)的兩種方案</p><p>　　設(shè)計(jì)數(shù)字電壓表有多種的設(shè)計(jì)方法，方案是多種多樣的，由于大規(guī)模集成電路數(shù)字芯片的高速發(fā)展，各種數(shù)字芯片品種多樣，導(dǎo)致對(duì)模擬數(shù)據(jù)的采集部分的不一致性，進(jìn)而又使對(duì)數(shù)據(jù)的處理及顯示的方式的多樣性。又由于在現(xiàn)實(shí)的工作生活中，電壓表的測(cè)量測(cè)程范圍是比較大的，所以必須要對(duì)輸入電壓作分壓處理，而各個(gè)數(shù)據(jù)處理芯片的處理電壓范圍不同，則各種方案的分段也不同。下面介紹兩種數(shù)字電

49、壓表的設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　2.1.1 由數(shù)字電路及芯片構(gòu)建</p><p>　　這種設(shè)計(jì)方案是由模擬電路與數(shù)字電路兩大部分組成，模擬部分包括輸入放大器。A/D 轉(zhuǎn)換器和基準(zhǔn)電壓源；數(shù)字部分包括計(jì)數(shù)器，譯碼器，邏輯控制器，振蕩器和顯示器。其中，A/D轉(zhuǎn)換器是它的核心器件，它將輸入的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。模擬電路和數(shù)字電路是相互聯(lián)系的，由邏輯控制電路產(chǎn)生控制信號(hào)，按規(guī)定的時(shí)序?qū)/D

50、轉(zhuǎn)換器中各組模擬開(kāi)關(guān)接通或斷開(kāi)，保證A/D轉(zhuǎn)換正常進(jìn)行。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果通過(guò)計(jì)數(shù)譯碼電路變換成段碼，最后驅(qū)動(dòng)顯示器顯示出相應(yīng)的數(shù)值。此方案設(shè)計(jì)其優(yōu)點(diǎn)是，設(shè)計(jì)成本低，能夠滿足一般的電壓測(cè)量。但設(shè)計(jì)不靈活，都是采用純硬件電路，很難將其在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展。</p><p>　　2.1.2 由單片機(jī)系統(tǒng)及 A/D 轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)建</p><p>　　這種方案是利用單片機(jī)系統(tǒng)與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，顯示模塊

51、等的結(jié)合構(gòu)建數(shù)字電壓表。由于單片機(jī)的發(fā)展已經(jīng)成熟，利用單片機(jī)系統(tǒng)的軟硬件結(jié)合，可以組裝出來(lái)。此方案的原理是模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換芯片的基準(zhǔn)電壓端，被測(cè)量電壓輸入端分別輸入基準(zhǔn)電壓和被測(cè)電壓。模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換芯片將被測(cè)量電壓輸入端所采集到的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，然后通過(guò)對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行軟件編程，使單片機(jī)系統(tǒng)能按規(guī)定的時(shí)序來(lái)采集這些數(shù)字信號(hào)，通過(guò)一定的算法計(jì)算出被測(cè)量電壓的值。最后單片機(jī)系統(tǒng)將計(jì)算好了的被測(cè)電壓值按一定的時(shí)序送入顯

52、示電路模塊加以顯示。</p><p>　　此方案不僅能夠繼承上一種方案的各種優(yōu)點(diǎn)，還能改進(jìn)上一種設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)不靈活，難于在原基礎(chǔ)上進(jìn)行功能擴(kuò)展等不足。</p><p><b>　　2.2 設(shè)計(jì)要求 </b></p><p>　?、?以單片機(jī)為核心器件，組成一個(gè)簡(jiǎn)單的直流數(shù)字電壓表。</p><p>　?、?能夠測(cè)量0-5

53、V之間的直流電壓值。</p><p>　?、?要求能在LCD1602顯示測(cè)量值。測(cè)量的最小分辨率為0.019v，測(cè)量誤差為±0.02V。 </p><p>　?、?盡量使用較少的元器件。 </p><p><b>　　2.3 技術(shù)要求</b></p><p>　　簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表應(yīng)用系統(tǒng)主要利用A/D轉(zhuǎn)換器，處

54、理過(guò)程如下：先用A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)各路電壓值進(jìn)行采樣，得到相應(yīng)的數(shù)字量，再按數(shù)字量與模擬量成正比關(guān)系運(yùn)算得到對(duì)應(yīng)的模擬電壓值，然后把模擬值通過(guò)顯示器顯示出來(lái)。設(shè)計(jì)時(shí)假設(shè)待測(cè)的輸入電壓為8路，電壓值的范疇為0~5V，要求能在LCD液晶準(zhǔn)確顯示測(cè)得的電壓值。且測(cè)量的最小分辨率為0.019V，絕對(duì)測(cè)量誤差為+0.02V和-0.02V。</p><p><b>　　2.4 設(shè)計(jì)方案</b></p&

55、gt;<p>　　根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，控制系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)，A/D轉(zhuǎn)換器采用ADC0809。ADC0809是8位的A/D轉(zhuǎn)換器。當(dāng)輸入電壓為5.00V時(shí)，輸出的數(shù)據(jù)值為255（0FFH），因此最大分辨率為0.0196V（5/255）。ADC0809具有8路模擬量輸入端口，通過(guò)3位地址輸入端能從8路中選擇一路進(jìn)行轉(zhuǎn)換。本設(shè)計(jì)只采集其中一路的電壓值進(jìn)行測(cè)量，即ADC_A=1;ADC_B=1; ADC_C=0時(shí)采集

56、IN~3輸入端電壓。在LCD上顯示測(cè)量的電壓值。</p><p>　　簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表應(yīng)用系統(tǒng)主要利用A/D轉(zhuǎn)換器，處理過(guò)程如下：先用A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)IN-3端口電壓值進(jìn)行采樣，得到相應(yīng)的數(shù)字量，再按數(shù)字量與模擬量成正比關(guān)系運(yùn)算得到對(duì)應(yīng)的模擬電壓值，然后把模擬值通過(guò)顯示器顯示出來(lái)。電壓值的范疇為0~5V，測(cè)量的最小分辨率為0.019V，絕對(duì)測(cè)量誤差為+0.02V和-0.02V。</p><p>

57、;　　硬件電路設(shè)計(jì)由6個(gè)部分組成: A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)、顯示系統(tǒng)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路以及測(cè)量電壓輸入電路。硬件電路設(shè)計(jì)框圖如圖1-1所示。</p><p>　　圖1-1 數(shù)字電壓表總體設(shè)計(jì)方框圖</p><p><b>　　第三章 硬件簡(jiǎn)介</b></p><p>　　3.1 本設(shè)計(jì)單片機(jī)的選擇</p><p>　　

58、3.1.1常用單片機(jī)的特點(diǎn)比較</p><p>　　在這一設(shè)計(jì)中，我們用到了一個(gè)關(guān)鍵系統(tǒng)模塊——單片機(jī)系統(tǒng)模塊，而目前單片機(jī)的種類(lèi)是很繁多的，其中最常用的有主流的8位單片機(jī)和高性能的32位單片機(jī)，本設(shè)計(jì)中，8位單片機(jī)對(duì)于本設(shè)計(jì)已經(jīng)完全能滿足設(shè)計(jì)需求，但將用哪一種類(lèi)8的單片機(jī)呢？在這里，不得不先簡(jiǎn)單的介紹一下幾種常用的8位單片機(jī)。</p><p>　　單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算

59、機(jī)系統(tǒng)，具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中包括AVR單片機(jī)，PIC單片機(jī)，51系列單片機(jī)。</p><p>　　應(yīng)用最廣的8位單片機(jī)還是51系列單片機(jī)。51系列單片機(jī)的特點(diǎn)是：硬件結(jié)構(gòu)合理，指令系統(tǒng)規(guī)范，加之生產(chǎn)歷史悠久，世界有許多芯片公司都買(mǎi)了51的芯片核心專(zhuān)利技術(shù)，并在其基礎(chǔ)上擴(kuò)充其性能，使得芯片的運(yùn)行速度變得更快，性?xún)r(jià)比更高。 </p><p>　　AVR 單片機(jī)雖然具有：高性能，低功能，

60、高速度，性格方面比51單片機(jī)高，轉(zhuǎn)強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)電壓等優(yōu)點(diǎn)，但I(xiàn)/O口使用不比51單片機(jī)方便。PIC單片機(jī)系列是美國(guó)微芯公司的產(chǎn)品，也是市面上增長(zhǎng)最快的單片機(jī)之一，屬精簡(jiǎn)指令集單片機(jī)，其特點(diǎn)是：高速度，高性能，但在性格方面比51單片機(jī)要高，也有專(zhuān)門(mén)的,I/O方向寄存器，I/O 口使用不比 51單片機(jī)方便。 </p><p>　　3.1.2 單片機(jī)的選擇</p><p>　　本設(shè)計(jì)中選用是51系列

61、的STC89C52，它是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗，高性能的CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含8KB的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器和256B的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門(mén)狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口，并與 MCS-51系列單片機(jī)兼容。在設(shè)計(jì)中，單

62、片機(jī)起著連接硬件電路與程序運(yùn)行及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的任務(wù)，一方面，它將 A/D 轉(zhuǎn)換器、顯示器等通過(guò)I/O口地址線和數(shù)據(jù)線連接起來(lái)；另一方面， 它將用戶(hù)下載的程序通過(guò)控制總線控制數(shù)據(jù)的輸入輸出，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)電壓的功能。</p><p>　　圖3-1單片機(jī)總控制電路</p><p>　　3.1.3 STC89C52單片機(jī)介紹</p><p>　　STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃

63、爍可編程可檫除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲(chǔ)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。</p><p>　　單片機(jī)總控制電路如圖3-1所示。</p><p><b>　　(1)

64、時(shí)鐘電路</b></p><p>　　STC89C52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳RXD和TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路如圖3-2 (a) 所示，在RXD和TXD引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在1.2～12MHz之間選擇，電容值在5～30

65、pF之間選擇，電容值的大小可對(duì)頻率起微調(diào)的作用。</p><p>　　外部方式的時(shí)鐘電路如圖3-2（b）所示，RXD接地，TXD接外部振蕩器。對(duì)外部振蕩信號(hào)無(wú)特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘P1和P2，供單片機(jī)使用。</p><p>　　RXD接地，TXD接外部振蕩器。對(duì)外部振蕩信號(hào)無(wú)特殊要求，只要求保證脈

66、沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘P1和P2，供單片機(jī)使用。</p><p>　　（a）內(nèi)部方式時(shí)鐘電路 （b）外部方式時(shí)鐘電路</p><p><b>　　圖3-2 時(shí)鐘電路</b></p><p>　　RXD接地，TXD接外部振蕩器。對(duì)外部振蕩信

67、號(hào)無(wú)特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘P1和P2，供單片機(jī)使用。</p><p>　　(2) 復(fù)位及復(fù)位電路</p><p><b>　　a、復(fù)位操作</b></p><p>　　復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H

68、單元開(kāi)始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。</p><p>　　除PC之外，復(fù)位操作還對(duì)其他一些寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表3-1所示。</p><p>　　b、復(fù)位信號(hào)及其產(chǎn)生</p><p>　　RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)

69、振蕩周期(即二個(gè)機(jī)器周期)以上。若使用頗率為6MHz的晶振，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過(guò)4us才能完成復(fù)位操作。</p><p>　　產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)的電路邏輯如圖3-3所示。 </p><p>　　表3-1寄存器的復(fù)位狀態(tài)</p><p>　　圖3-3復(fù)位信號(hào)的電路邏輯圖</p><p>　　整個(gè)復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信

70、號(hào)(RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2時(shí)刻對(duì)施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。</p><p>　　復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位相按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。</p><p>　　上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖 3-4（a）所示。這佯，只要電源Vcc的上升時(shí)間不超過(guò)1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位，即接通電源就成

71、了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。</p><p>　　按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復(fù)位是通過(guò)使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖3-4（b）所示；而按鍵脈沖復(fù)位則是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖3-4（c）所示。</p><p>　?。╝）上電復(fù)位 （b）按鍵電平復(fù)位 （c）按鍵脈沖復(fù)位</p><p&g

72、t;<b>　　圖3-4復(fù)位電路</b></p><p>　　上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于6MHz晶振，能保證復(fù)位信號(hào)高電平持續(xù)時(shí)間大于2個(gè)機(jī)器周期。</p><p>　　本系統(tǒng)的復(fù)位電路采用圖3-4（b）上電復(fù)位方式。</p><p>　　STC89C52具體介紹如下：</p><p>　?、?主電源引腳（2根）

73、</p><p>　　VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源</p><p>　　GND(Pin20)：接地線</p><p>　?、?外接晶振引腳（2根）</p><p>　　XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端</p><p>　　XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端</p>

74、<p>　?、?控制引腳（4根）</p><p>　　RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù) 位。</p><p>　　ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)</p><p>　　PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)</p><p>　　EA/VPP(Pin31)：

75、程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指 令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。</p><p>　?、?可編程輸入/輸出引腳（32根）</p><p>　　表3-2 STC89C52主要功能</p><p>　　STC89C52單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每 個(gè)口有8位（8根引腳），共32根。</

76、p><p>　　PO口（Pin39～Pin32）：8位雙向I/O口線，名稱(chēng)為P0.0～P0.7</p><p>　　P1口（Pin1～Pin8）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱(chēng)為P1.0～P1.7 </p><p>　　P2口（Pin21～Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱(chēng)為P2.0～P2.7 </p><p>　　P3口（Pin10～Pin1

77、7）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱(chēng)為P3.0～P3.7</p><p>　　STC89C52主要功能如表3-2所示。</p><p>　　(3) 單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)由一個(gè)單片機(jī)、一個(gè)晶振和2 個(gè)磁片電容組成，是單片機(jī)外圍核心電路，如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖</p>

78、<p>　　3.2 本設(shè)計(jì)顯示器件選擇</p><p>　　3.2.1 常用顯示器件簡(jiǎn)介</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中有顯示模塊，而常用的顯示器件比較多，有數(shù)碼管，LED點(diǎn)陣，1602液晶，12864液晶等。 </p><p>　　1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5X7或者5X11

79、等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，本設(shè)計(jì)需要顯示測(cè)量電壓的數(shù)值和單位，固此選用LCD1602作為顯示模塊 </p><p>　　1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字這些字符有:阿拉伯?dāng)?shù)字，英文字母的大小寫(xiě)，常用的符號(hào)，和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼。使用時(shí)直接編寫(xiě)軟

80、件程序按一定的時(shí)序驅(qū)動(dòng)即可。它的特點(diǎn)是顯示字跡清楚，價(jià)格相對(duì)便宜。</p><p>　　3.2.2 顯示器件的選擇</p><p>　　LCD1602以微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧，常用在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中，在本次設(shè)計(jì)中由于便于接入電路和拆除被選用。</p><p>　　3.2.3 1602字符型LCD簡(jiǎn)介</p><p>

81、;　　字符型液晶顯示模塊是一種專(zhuān)門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。下面以1602字符型液晶顯示器為例，介紹其用法。一般1602字符型液晶顯示器實(shí)物如圖3-6：</p><p>　　圖3-6 1602字符型液晶顯示器實(shí)物圖</p><p>　　1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：</p><p>　　顯示容量:

82、16×2個(gè)字符</p><p>　　芯片工作電壓:4.5—5.5V</p><p>　　工作電流:2.0mA(5.0V)</p><p>　　模塊最佳工作電壓:5.0V</p><p>　　字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm</p><p><b>　　引腳功能說(shuō)明：&l

83、t;/b></p><p>　　1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無(wú)背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接說(shuō)明如表3-3所示:</p><p>　　表3-3引腳接口說(shuō)明表</p><p>　　第1腳：VSS為地電源。</p><p>　　第2腳：VDD接5V正電源。</p><p>　　第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比

84、度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)5K的電位器調(diào)整對(duì)比度。</p><p>　　第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。</p><p>　　第5腳：R/W為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可

85、以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。</p><p>　　第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。</p><p>　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。</p><p>　　第15腳：背光源正極。</p><p>　　第16腳：背光源負(fù)極</p><p>　　

86、1602LCD的指令說(shuō)明及時(shí)序</p><p>　　1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表3-4所示：</p><p>　　表3-4：控制命令表</p><p>　　1602液晶模塊的讀寫(xiě)操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。（說(shuō)明：1為高電平、0為低電平）</p><p>　　指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到

87、地址00H位置。</p><p>　　指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。</p><p>　　指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無(wú)效。</p><p>　　指令4：顯示開(kāi)關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)

88、，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。</p><p>　　指令5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。</p><p>　　指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符。</

89、p><p>　　指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。</p><p>　　指令8：DDRAM地址設(shè)置。</p><p>　　指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。</p><p><b>　　指令10：寫(xiě)數(shù)據(jù)。</b></p><p&

90、gt;<b>　　指令11：讀數(shù)據(jù)。</b></p><p>　　1602LCD的RAM地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)表：</p><p>　　液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖3-5是1602的內(nèi)部顯示地址。</p><

91、;p>　　圖3-5 1602LCD內(nèi)部顯示地址</p><p>　　例如第二行第一個(gè)字符的地址是40H，那么是否直接寫(xiě)入40H就可以將光標(biāo)定位在第二行第一個(gè)字符的位置呢？這樣不行，因?yàn)閷?xiě)入顯示地址時(shí)要求最高位D7恒定為高電平1所以實(shí)際寫(xiě)入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是01000000B（40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。</p><p>　　在對(duì)液晶模塊的初始化中要

92、先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時(shí)光標(biāo)是自動(dòng)右移的，無(wú)需人工干預(yù)。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。</p><p>　　1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM）已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如圖3-6所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫(xiě)、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫(xiě)的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時(shí)模塊把

93、地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“A”</p><p>　　圖3-6 字符代碼與圖形對(duì)應(yīng)圖</p><p><b>　　3.3　A/D芯片</b></p><p>　　3.3.1常用的A/D芯片</p><p>　　常用的A/D芯片有AD0809，AD0832，LC2543C等幾種。下面簡(jiǎn)單介紹一下這

94、三種芯片。</p><p>　　AD0809是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，它是由一個(gè)8路的模擬開(kāi)關(guān)，一個(gè)地址鎖存譯碼器，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。些A/D轉(zhuǎn)換器是的特點(diǎn)是8位精度，屬于并行口，如果輸入的模擬量變化大快，必須在輸入之前增加采樣電路。</p><p>　　TLC2543C是12位開(kāi)關(guān)

95、電容逐次逼近 A/D 轉(zhuǎn)換，每個(gè)器件有三個(gè)控制輸入端：片選、輸入/輸出時(shí)鐘以及地址輸入端。從主機(jī)傳輸轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)速率高。它有高速的轉(zhuǎn)換，通用的控制能力，具有簡(jiǎn)化比率轉(zhuǎn)換，刻度以及模擬電路與邏輯電路和電源噪聲隔離，耐高溫等特點(diǎn)。 </p><p>　　AD0832也是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，并且支持雙通道A/D轉(zhuǎn)換。它易于和微處理器接口或獨(dú)立使用；可滿量程工作；可用地址邏輯多路器選通各輸 入通道。</p>

96、;<p>　　綜合上述幾種A/D轉(zhuǎn)換芯片的特點(diǎn)，為了滿足本次設(shè)計(jì)需求，本次設(shè)計(jì)選用ADC0809芯片。</p><p>　　3.3.2 ADC0809芯片</p><p>　　隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，目前不同廠家已經(jīng)生產(chǎn)出了多種型號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換器，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)合的需要。如果按照轉(zhuǎn)換原理劃分，主要有3種類(lèi)型，即雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器和并行式A/D轉(zhuǎn)

97、換器。目前最常用的是雙積分和逐次逼近式。本次設(shè)計(jì)采用8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809。</p><p><b>　　1）主要特性</b></p><p>　　a、8路8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位。 　 b、具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫恕?　 c、轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs　 d、單個(gè)＋5V電源供電 　 e、模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。

98、　 f、工作溫度范圍為-40～＋85攝氏度。　 g、低功耗，約15mW。</p><p><b>　　2）引腳功能</b></p><p>　　ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖3-8 所示。下面說(shuō)明各引腳功能。 　　IN0～I(xiàn)N7：8路模擬量輸入端?！　?-1～2-8：8位數(shù)字量輸出端。 ADDA、ADDB、ADDC：3位地址

99、輸入線，用與選通8路模擬輸入中的一路。如表3-7所示。 　</p><p>　　表3-7 ADDA、ADDB、ADDC真值表</p><p>　　ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 　 　START： A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，輸入，高電平有效。 　　 EOC： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，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

100、許信號(hào)，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，才能打開(kāi)輸出三態(tài)門(mén)，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。</p><p>　　REF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。 　　 Vcc：電源，單一＋5V。 　 　GND：地。</p><p>　　ADC0809的工作過(guò)程是：首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地

101、址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖剑甘続/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)OE輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門(mén)打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。</p><p>　　圖3-8 ADC0809引腳圖</p><p>&l

102、t;b>　　第四章 接口電路</b></p><p><b>　　4.1 顯示電路</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，測(cè)量結(jié)果需要顯示如vol：0.000V字樣，設(shè)計(jì)中采用LCD1602液晶屏來(lái)顯示電壓值。利用單片機(jī)的I/O口驅(qū)動(dòng)LCD顯示器，設(shè)計(jì)中由P2口驅(qū)動(dòng)LCD液晶屏顯示，即顯示字符。 </p><p><

103、b>　　電路如圖4-1所示</b></p><p>　　圖4-1 LCD顯示電路</p><p>　　4.2 ADC0809與單片機(jī)接口電路</p><p>　　ADC0809具有8路模擬輸入端口，由于ADC0809內(nèi)部含有輸出三態(tài)緩沖鎖存器，所以可以直接將8位數(shù)字量輸出端與單片機(jī)P0口相連。</p><p>　　P0端口作

104、A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)讀入用，P1端口的P1.6~1.7和P3.2用作0809的A/D轉(zhuǎn)換控制。地址線（23~25腳）可決定對(duì)哪一路模擬輸入作A/D轉(zhuǎn)換。</p><p>　　22腳ALE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。</p><p>　　6腳START為測(cè)試控制，當(dāng)輸入一個(gè)2us寬高電平時(shí)，就開(kāi)始A/D轉(zhuǎn)換。</p><p>　　7腳EOC為A/D

105、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。</p><p>　　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，A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)從該端口輸出。</p><p>　　10腳為ADC0809的時(shí)鐘輸入端，經(jīng)測(cè)試ADC0809可直接在2MHz的頻率下工作利用單片機(jī)30腳的六分頻晶振頻直接提供給CLK端。</p><p><b>　　電路如圖4-2所示&

106、lt;/b></p><p>　　圖4-2 ADC0809與STC89C52連接圖</p><p>　　第五章 硬件電路系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)</p><p><b>　　5.1 總電路模塊</b></p><p>　　簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表應(yīng)用系統(tǒng)硬件電路由單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器、LCD顯示電路和電壓采集電路組成，它的硬件電路圖見(jiàn)附

107、錄附錄IV（圖表）。</p><p>　　5.2 硬件系統(tǒng)電路簡(jiǎn)介</p><p>　　(1) ADC0809具有8路模擬量輸入通道IN0~IN7，通過(guò)3位地址輸入端C、B、A（23~25引腳）進(jìn)行選擇，本次設(shè)計(jì)令A(yù)DD_A=1、ADD_B=1、ADD_C=0只采集IN3口的電壓。22引腳為地址鎖存控制端ALE，當(dāng)輸入為高電平時(shí)，C、B、A引腳輸入的地址鎖存于ADC0809內(nèi)部的鎖存器中，

108、經(jīng)內(nèi)部譯碼選中相應(yīng)的模擬通道。6引腳為啟動(dòng)轉(zhuǎn)換控制端START，當(dāng)輸入一個(gè)2us寬的高電平脈沖時(shí)，就啟動(dòng)ADC0809開(kāi)始對(duì)輸入通道的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換。7引腳為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)EOC，ADC0809為逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器，當(dāng)開(kāi)始轉(zhuǎn)換時(shí)，EOC信號(hào)為低電平，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，轉(zhuǎn)換結(jié)束，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)EOC輸出高電平，轉(zhuǎn)換的結(jié)果存放在ADC0809內(nèi)部的輸出數(shù)據(jù)鎖存器中。9引腳為A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許控制端OE，當(dāng)OE為高電平時(shí)，存放在輸出數(shù)據(jù)

109、鎖存器中的數(shù)據(jù)通過(guò)ADC0809的數(shù)據(jù)線D0~D7輸出。10引腳為ADC0809的時(shí)鐘信號(hào)輸入端CLOCK。在連接時(shí)候，ADC0809的數(shù)據(jù)線D0~D7與STC89C52的P0口相連，ADC0809的地址引腳、地址鎖存端ALE、啟動(dòng)信號(hào)START分別與ST</p><p>　?。?）LCD顯示屏，通過(guò)STC89C52的P1口的P1.0~ P1.2口控制顯示屏的數(shù)據(jù)寫(xiě)入，由P2輸出數(shù)據(jù)給LCD。</p>

110、<p>　　第六章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　簡(jiǎn)易數(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。</p><p><b>　　6.1 主程序</b></p><p>　　主程序包含初始部分、調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換子程序和調(diào)用顯示程序，如圖6-1所示。初始化部分包含存放通道數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)初始化和顯示緩沖區(qū)初始化。

111、 </p><p>　　圖6-1 主程序流程圖</p><p>　　6.2 A/D轉(zhuǎn)換子程序</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換子程序用于對(duì)ADC0809八路輸入模擬電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換的數(shù)值存入8個(gè)相應(yīng)的存儲(chǔ)單元中，如圖6-2所示。A/D轉(zhuǎn)換子程序每隔一定時(shí)間調(diào)用一次，即隔一段時(shí)間對(duì)輸入電壓采樣一次。</p><p>