單片機課程設計數(shù)字電壓表

1、目 錄第一章 前言- 3 -1.1概述- 3 -1.2系統(tǒng)原理及基本框圖- 3 -第二章 硬件設計- 4 -2.1 背景介紹- 4 -2.1.1、預備知識- 4 -2.1.2、單片機測量電壓原理- 4 -2.2 設計目的- 4 -2.3 設計題目- 4 -2.4 設計說明- 5 -2.4.1、系統(tǒng)設計- 5 -2.4.2、硬件原理- 5 -2.4.3、系統(tǒng)連接- 6 -2.5 軟件流程圖- 7 -2.6 系統(tǒng)各模塊原理圖- 9 -第三章 程序設計- 15 -第四章總結(jié)- 19 -第一章 前言1.1概述數(shù)字電壓表（digital voltmeter）簡稱dvm，它是采用數(shù)字化測量技術，把連續(xù)的模

2、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)字化時代的需求，采用單片機的數(shù)字電壓表，由精度高、抗干擾能力強，可擴展性強、集成方便。目前，由各種單片a/d 轉(zhuǎn)換器構成的數(shù)字電壓表，已被廣泛用于電子及電工測量、工業(yè)自動化儀表、自動測試系統(tǒng)等智能化測量領域，示出強大的生命力。與此同時，由dvm擴展而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提高到嶄新水平。本章重點介紹單片a/d 轉(zhuǎn)換器以及由它們構成的基于單片機的數(shù)字電壓表的工作原理。1.2系統(tǒng)原理及基本框圖如圖1.1所示，模擬電壓經(jīng)過檔位切換到不同的分壓電路衰減后，經(jīng)

3、隔離干擾送到a/d轉(zhuǎn)換器進行a/d轉(zhuǎn)換，然后送到單片機中進行數(shù)據(jù)處理。處理后的數(shù)據(jù)送到led中顯示，同時通過串行通訊與上位機通信.輸入電路a/d轉(zhuǎn)換spce061a芯片led顯示第二章 硬件設計2.1 背景介紹2.1.1、預備知識 1. 熟悉凌陽單片機工作原理。 1）凌陽單片機的i/o口的使用原理和設置； 2）凌陽單片機的中斷功能； 3）凌陽單片機的adc的了解。 2. 熟悉凌陽匯編語言及c語言。 2.1.2、單片機測量電壓原理 單片機實現(xiàn)電壓測量，首先要把輸入的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，這一轉(zhuǎn)換過程稱為a/d轉(zhuǎn)換，又稱為量化過程，需要用到a/d轉(zhuǎn)換器。 2.2 設計目的本課程設計的基本要求是： 1

4、. 熟悉凌陽十六位單片機系統(tǒng)板61板的基本構成。 2. 掌握led數(shù)碼管原理及使用方法。 3. 掌握61板的使用方法。 4. 初步掌握spce061a單片機匯編語言一般編程技巧。 5. 初步掌握61板系統(tǒng)調(diào)試的一般步驟及方法。 6. 掌握adc的使用。 2.3 設計題目本裝置將實現(xiàn)0-3.3v的電壓測量，ioa6接要測量的電壓，經(jīng)ad轉(zhuǎn)換后，計算出當前電壓值，在數(shù)碼管上顯示當前電壓。具體要求如下： 1. 通過ioa6接入要測量的電壓，單片機自動檢測。 2. 在數(shù)碼管上實時顯示當前電壓值。 2.4 設計說明2.4.1、系統(tǒng)設計 根據(jù)設計題目的要求分析，并考慮到題目的可擴展性，系統(tǒng)分成兩大部分：

5、1. 模擬電壓輸入。 2. 數(shù)碼管顯示。 根據(jù)系統(tǒng)的功能現(xiàn)選擇61板作為單片機控制處理部分，利用4位led數(shù)碼管作為顯示部分，如圖 4.36所示。 03.3v電壓輸入spce061a精簡開發(fā)板ioa815led數(shù)碼管iob89ioa6 2.1 系統(tǒng)框圖2.4.2、硬件原理 61板電路原理圖請參考附錄。 關于led數(shù)碼管可參考第一章內(nèi)容。 03.3v可調(diào)的電壓可以通過在vdd與gnd之間接一電位器獲得，其電路如下圖所示。 vdd（3.3v）gndr（10k）ioa6 2.2 顯示部分原理圖2.4.3、系統(tǒng)連接 采用凌陽大學計劃的led鍵盤模組和61板搭配可以很容易的完成這個課程設計的題目。它的連

6、結(jié)圖如圖 4.38所示，iob的低八位控制數(shù)碼管顯示段位，iob高八位控制點亮哪一個數(shù)碼管，ioa6連接模擬電壓輸入端av（圖中并沒有畫出具體連線）。led鍵盤模組的左上角有一個可變電阻，調(diào)整它的阻值即可在ioa6獲得不同電壓。 2.3 led鍵盤膜組和61板連接圖發(fā)光二極管數(shù)碼管1數(shù)碼管2數(shù)碼管3數(shù)碼管4數(shù)碼管5數(shù)碼管6key1key2key3key4key5key6key7key8按鍵狀態(tài)跳線2*4key2.5 軟件流程圖在主程序中，首先初始化ad和數(shù)碼管驅(qū)動程序，然后不斷執(zhí)行ad采集，將采到的數(shù)字量換算成03.3v區(qū)間的電壓值，在數(shù)碼管上顯示出來。其流程如下： 開始初始化ad及數(shù)碼管驅(qū)動

7、程序獲壓值在數(shù)碼管上顯示 顯示器片選 1*8key 顯示器段選 ioa8-15 ioa0-7 iob0-7 iob8-15 2.4 主程序流程圖ad轉(zhuǎn)換程序連續(xù)采集8個數(shù)字量，取其平均值，返回給主程序。 yn開始adc_sum = 0ad轉(zhuǎn)換完成?將ad轉(zhuǎn)換值累加至adc_sum已執(zhí)行8次轉(zhuǎn)換?adc_sum=adc_sum/8返回adc_sumyn 2.5 ad轉(zhuǎn)換程序流程2.6 系統(tǒng)各模塊原理圖原理與框圖：（1）電源區(qū)原理框圖 （2）下載區(qū)原理框圖ice 基本運作方式是通過控制 clock 及通過 ice 喂入指令方式，來控制cpu 的運行及緩存器資料和內(nèi)存資料的存取，因此必須透過控制緩存

8、器值的設定來控制目前 cpu 的動作. 每個相連接的不同ice模塊都擁有自己獨特的3-bit id，當pc在傳送control信號時都會先傳送該 3-bit id，只有ice本身的id和control信號的id 相同時才會執(zhí)行該命令或回傳資料。61板上的74hc244主要在我們選用下載線的時候起作用，主要奇緩存的作用和完成sda是作為數(shù)據(jù)回送還是數(shù)據(jù)下傳的選擇。 （3）音頻輸入部分如下圖所示電路， micp和micn將隨著mic產(chǎn)生的波形變化，并在兩個端口處形成兩路反相的波形，再經(jīng)過兩級運放放大，把放大的語音信號交給adc轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，這個時候我們就可以通過單片機編程對這些數(shù)據(jù)進行處理，比如說

9、語音數(shù)據(jù)壓縮、語音識別樣本處理。音頻輸入外圍電路如下：2.3.5音頻輸出部分spy0030是凌陽公司開發(fā)的專門用于語音信號放大的芯片，它的增益如下所示： gain=2*5000/(5000+r1) spy0030工作原理圖2.3.6按鍵部分按鍵是通過通斷控制來實現(xiàn)它的功能，61板上的按鍵在沒按下時，它的1、3腳是斷開的，當按下時這兩個腳是連通的。若此時我們在1腳接一個高電平，把第三腳連到一個i/o口上，這就形成了一個人機操作界面，通過編程對i/o掃描，單片機就能識別到我們的按鍵命令。第三章 程序設計3.1 程序名稱為voltagetest。 工程名稱：voltagetest 功能描述：03.3

10、v電壓表參考程序 實現(xiàn)0-3.3v的電壓測量，ioa6接要測量的電壓，經(jīng)ad轉(zhuǎn)換后，計算出當前電壓值，在數(shù)碼管上顯示當前電壓。具體要求如下：1. 通過ioa6接入要測量的電壓，單片機自動檢測。2. 在數(shù)碼管上實時顯示當前電壓值。 涉及的庫：cmacro.lib組成文件：main.c, ad.cdig.asmad.h, dig.h硬件連接：led鍵盤模組的2*4key接ioa低8位，dig接iob高8位，seg接iob低8位，61板的電壓選擇跳線j5跳至3v位（1）主程序文件名稱：main.c 功能描述：03.3v電壓的程序#include ad.h/ ad采集程序頭文件#include dig

11、.h/ 包含數(shù)碼管驅(qū)動頭文件#define clr_wdt()*(unsigned *)0x7012=1/ 清看門狗 語法格式：void dispfloat(float fnum) 實現(xiàn)功能：顯示10以內(nèi)浮點數(shù)，保留2位小數(shù) 參數(shù)：fnum - 要顯示的數(shù)值，范圍0.009.99 返回值：無const unsigned dignum=/ 09十個數(shù)字對應的數(shù)碼管顯示編碼0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x27,0x7f,0x6f;void dispfloat(float fnum)unsigned int tempnum, i;if(fnum10)retu

12、rn;tempnum = (unsigned int)fnum;/ 獲得整數(shù)部分dig_set(1, dignumtempnum | 0x80);/ 在第1位上顯示整數(shù)部分（以及小數(shù)點）for(i=2; i=3; i+)fnum = (fnum - tempnum) * 10;tempnum = (unsigned int)fnum;dig_set(i, dignumtempnum);/ 在第i位上顯示第i-1位小數(shù) 語法格式：int main(void) 實現(xiàn)功能：主函數(shù) 參數(shù)：無 返回值：無int main()unsigned int ad_data;float ad_result;adc

13、_init();dig_init();while(1)clr_wdt();ad_data = adc_get();ad_result = (float)ad_data/0xffc0)*4.0;dispfloat(ad_result);#define p_int_ctrl(unsigned int*)0x7010/ 硬件端口定義#define p_int_clear(unsigned int*)0x7011/ 硬件端口定義#define c_irq4_4khz0x0040/ 常數(shù)助記符定義void irq4(void)_attribute_(isr);/ 將irq4函數(shù)聲明為中斷服務函數(shù)/ 語法

14、格式：void irq4(void) 實現(xiàn)功能：irq4中斷服務函數(shù)，用于led數(shù)碼管驅(qū)動 參數(shù)：無 返回值：無void irq4(void)/ irq4函數(shù)體if(*p_int_ctrl&c_irq4_4khz)!=0x0000)/ 如果是4khz中斷*p_int_clear = c_irq4_4khz;/ 清中斷標志位dig_drive();（2）頂頭文件void adc_init(void);unsigned int adc_get(void);#endif;實驗顯示結(jié)果：3.2 可擴展題目3.2.1、功能描述： 1）、改進為兩路電壓數(shù)據(jù)采集； 2）、用61板的key1與key2切換采集通道； 3）、按下key3鍵語音播報當前電壓值。 3.2.2、方案論證： 1）、多路ad采集； 2）、61板播放語音； 3）、按鍵掃描. 第四章總結(jié)1.電壓測量通過不同的接口電路可實現(xiàn)溫度、濕度、壓力等測量，廣泛應用于工業(yè)領域。本電路設計別具一格，是一種高精度、低功耗、寬量程、智能