基于單片機的直流電壓檢測系統(tǒng)設(shè)計_課程設(shè)計說明書

1、山東建筑大學課 程 設(shè) 計 說 明 書題 目： 基于單片機的直流電壓檢測系統(tǒng)設(shè)計課 程： 單片機原理及應用B課程設(shè)計 院 （部）： 信息與電氣工程學院 專 業(yè)： 通信工程 班 級： 通信111 姓 名： 張安珍 學 號： 指導教師： 張君捧 完成日期： 2015年1月 目錄摘 要II正文11 設(shè)計目的和要求13 設(shè)計內(nèi)容和步驟23.1單片機電壓測量系統(tǒng)的原理23.2 單片機電壓測量系統(tǒng)的總體設(shè)計33.2.1 硬件選擇43.2.2 軟件選擇43.3 硬件電路的設(shè)計43.3.1 輸入電路模塊設(shè)計43.3.2 LM7805穩(wěn)壓電源電路介紹53.3.3 顯示模塊電路設(shè)計53.3.4 A/D轉(zhuǎn)換設(shè)計73

2、.3.5 單片機模塊的簡介93.4系統(tǒng)軟件的設(shè)計123.4.1主程序的設(shè)計123.4.2 各子程序的設(shè)計14總結(jié)與致謝16參考文獻17附錄一 系統(tǒng)整體電路圖18附錄二 A/D轉(zhuǎn)換電路的程序19附錄三 1602LCD顯示模塊的程序21摘 要隨著電子科學技術(shù)的發(fā)展，電子測量成為廣大電子工作者必須掌握的手段。對測量的精度和功能的要求也越來越高，而電壓的測量甚為突出，因為電壓的測量最為普遍。本設(shè)計在查閱了大量前人設(shè)計的數(shù)字電壓表的基礎(chǔ)上，利用單片機技術(shù)結(jié)合A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0832構(gòu)建了一個直流數(shù)字電壓表。本文首先簡要介紹了單片機系統(tǒng)的優(yōu)勢，然后詳細介紹了直流數(shù)字電壓表的設(shè)計流程，以及硬件系統(tǒng)和軟件

3、系統(tǒng)的設(shè)計。本文介紹了基于89S51單片機的電壓測量系統(tǒng)設(shè)計，介紹1602LCD液晶的功能和ADC0832的轉(zhuǎn)換原理。該電路設(shè)計簡單，方便。該設(shè)計可以測量05V的電壓值，并在1602LCD液晶上顯示出來。本系統(tǒng)主要包括三大模塊：主程序模塊、顯示模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊，繪制點哭原理圖與工作流程圖，并進行調(diào)試，最終設(shè)計完成了該系統(tǒng)的硬件電路，在軟件編程上，采用了c語言進行編程，開發(fā)了顯示模塊程序，A/D轉(zhuǎn)換程序。關(guān)鍵詞：89S51單片機；1602LCD液晶；ADC0832正文1 設(shè)計目的和要求設(shè)計目的：電壓是屬于電子測量中的一個重要組成部分。了解，測出各種電壓的值，有助于讓我們更加安全、方便的使用電

4、壓。因為研究電壓的測量值具有重要價值。傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一、精度低，已經(jīng)滿足不了現(xiàn)在時代的需求，而采用單片機的數(shù)字電壓表，精度高、抗干擾能力強，可擴張性強、集成方便，還可與PC實行實時通信，目前，由各種單片機和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?；趩纹瑱C的電壓檢測系統(tǒng)設(shè)計，控制系統(tǒng)采用89S51單片機，A/D轉(zhuǎn)換器采用ADC0832為主要硬件，實現(xiàn)數(shù)字電壓表的硬件電路與軟件設(shè)計。數(shù)字電壓表可以測量05V的輸入電壓值，并在1602LCD液晶模塊上顯示。要求：1根據(jù)已知參數(shù)對輸入信號特征進行分析、需求分析，選擇確定單片機型

5、號、各種外圍芯片型號，完成系統(tǒng)硬件設(shè)計。2基本教學要求：每人一臺計算機，計算機安裝Keil、Protel等軟件。3. （利用單片機設(shè)計并制作簡易的直流數(shù)字電壓表，能夠測出05V的直流電壓，電路組成框圖如圖所示。 （1）測量精度0.02V。 （2）利用數(shù)碼管或者液晶顯示器顯示電壓值。（3）測量范圍05V。3 設(shè)計內(nèi)容和步驟3.1單片機電壓測量系統(tǒng)的原理 運算放大器是一種直流耦合差模（差動模式）輸入、通常為單端輸出的高增益（gain）電壓放大器，因為剛開始主要用于加法，乘法等運算電路中，因而得名。一個理想的運算放大器必須具備下列特性：無限大的輸入阻抗、等于零的輸出阻抗、無限大的開回路增益、無限大的

6、共模排斥比的部分、無限大的頻寬。最基本的運算放大器如圖1-1。一個運算放大器模組一般包括一個正輸入端(OP_P)、一個負輸入端(OP_N)和一個輸出端(OP_O)。 數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)字量是用代碼按數(shù)位組合起來表示的，對于有權(quán)碼，每位代碼都有一定的位權(quán)。為了將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，必須將每1位的代碼按其位權(quán)的大小轉(zhuǎn)換成相應的模擬量，然后將這些模擬量相加，即可得到與數(shù)字量成正比的總模擬量，從而實現(xiàn)了數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換。這就是組成D/A轉(zhuǎn)換器的基本指導思想。D/A轉(zhuǎn)換器由數(shù)碼寄存器、模擬電子開關(guān)電路、解碼網(wǎng)絡(luò)、求和電路及基準電壓幾部分組成。數(shù)字量以串行或并行方式輸入、存儲于數(shù)碼寄存器中，數(shù)字寄存器輸出的各位數(shù)碼

7、，分別控制對應位的模擬電子開關(guān)，使數(shù)碼為1的位在位權(quán)網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生與其權(quán)值成正比的電流值，再由求和電路將各種權(quán)值相加，即得到數(shù)字量對應的模擬量。 單片機硬件特性：1、主流單片機包括CPU、4KB容量的ROM、128 B容量的RAM、 2個16位定時/計數(shù)器、4個8位并行口、全雙工串口行口、ADC/DAC、SPI、I2C、ISP、IAP。2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，實現(xiàn)模塊化；3、單片機可靠性高，可工作到106 107小時無故障；4、處理功能強，速度快。5、低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品6、控制功能強7、環(huán)境適應能力強。3.2 單片機電壓測量系統(tǒng)的總體設(shè)計 本設(shè)計從各個角度分析了由單片機組成的數(shù)

8、字電壓表的設(shè)計過程及各部分電路的組成及其原理?？驁D如下：本設(shè)計主要分為兩部分：硬件電路及軟件程序。而硬件電路又大體可分為單片機小系統(tǒng)電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、液晶顯示電路，各部分電路的設(shè)計及原理將會在硬件電路設(shè)計部分詳細介紹；程序的設(shè)計使用C語言編程。電壓是檢測中最基本的測量值，主要過程是模擬信號經(jīng)過輸入電路調(diào)理，在經(jīng)過放大電路，變換成合適范圍的信號幅度，接著該信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，數(shù)字信號既可以直接經(jīng)過單片機的處理、保存，再由液晶顯示器顯示出來?？傮w設(shè)計的內(nèi)容：被測電壓經(jīng)過運算放大電路，可以被AD接收的電壓范圍，然后該信號經(jīng)過ADC0832芯片A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，再經(jīng)

9、過89S51單片機的處理、保存，由1602LCD液晶模塊顯示出來。該電壓表可達到如下程度： (1) 電壓表量程范圍0V5V； (2) 能用液晶顯示電壓值； (3) 測量精度可達到0.02mV。3.2.1 硬件選擇選擇89S51作為單片機芯片，選用1602LCD液晶屏來實現(xiàn)電壓顯示，由于ADC0832的基準電壓由它內(nèi)部本身提供，所以為了方便，我就利用ADC0832作為數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，利用P0至P4的各個串口來進行不同設(shè)備間的連接，計算機進行匯編，H51/L仿真器，單片機多功能實驗箱。3.2.2 軟件選擇 本設(shè)計是硬件電路和軟件編程相結(jié)合的設(shè)計方案，選擇合適的編程語言是一個重要的環(huán)節(jié)。在單片機的應用

10、系統(tǒng)程序設(shè)計時，常用的是匯編語言和C語言。匯編語言的特點是占用內(nèi)存單元少，執(zhí)行效率高。執(zhí)行速度快。但它依賴于計算機硬件，程序可讀性和可移植性比較差。而C語言雖然執(zhí)行效率沒有匯編語言高，但語言簡潔，使用方便，靈活，運算豐富，表達化類型多樣化，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型豐富，具有結(jié)構(gòu)化的控制語句，程序設(shè)計自由度大，有很好的可重用性，可移植性等特點。由于現(xiàn)在單片機的發(fā)展已經(jīng)達到了很高的水平，內(nèi)部的各種資源相當?shù)呢S富，CPU的處理速度非常的快。用C語言來控制單片機無疑是一個理想的選擇。所以在本設(shè)計中采用C語言編寫軟件程序。3.3 硬件電路的設(shè)計3.3.1 輸入電路模塊設(shè)計電壓測量原理如圖所示，電壓輸入到LM358的

11、正相端。最高輸入電壓可到5V ，使輸入電壓處于AD量程范圍。LM358 構(gòu)成一個電壓跟隨器，起到隔離前后通道的作用，其較低的輸出電阻還可以提高帶負載能力,輸出端 接入ADC。 由于該設(shè)計精度要達到0.01mV左右，所以我們加入了LM358的放大器，來放大較小的被測電壓，輸入到AD轉(zhuǎn)換器中，再經(jīng)過單片機處理從液晶上顯示出來。如圖所示，是由LM358放大器組成的，LM358 內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電

12、的使用運算放大器的場合。電容C5是阻容濾波，為了使得信號更穩(wěn)定。3.3.2 LM7805穩(wěn)壓電源電路介紹用lm78/lm79系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件很少，電路內(nèi)部有過流、過熱和調(diào)整管的保護電路，使用方便、可靠，而且價格低廉。該系列集成穩(wěn)壓IC型號中的lm78或lm79后面的數(shù)字代表此三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓。因為三端固定集成穩(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。 這是一個輸出正5V直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。IC采集成穩(wěn)壓器lm7805，C4為輸出端濾波電容，D1為輸入反向保護。3.3.3 顯示模塊電路設(shè)計顯示模塊的選擇關(guān)系到整個系統(tǒng)設(shè)計的功能多少，我們只需要顯示最后電壓的

13、數(shù)字值和電壓的單位，根據(jù)各種顯示器件的特點：數(shù)碼管只能顯示數(shù)字，不能顯示單位字符，不符合本設(shè)計的要求。而點陣顯示器件驅(qū)動顯示軟件程序編寫麻煩，占用的引腳相對也較多。也不是理想的顯示器件。所以在本設(shè)計中，我們考慮用液晶顯示器件，雖然12864液晶比1602液晶的功能強，不過在價格方面卻貴了好多。而1602液晶也足夠滿足本設(shè)計的需要。因此，在本設(shè)計實驗我們選擇1602液晶顯示器件。1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應用中并無差別，1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器有存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號等，

14、每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的阿拉伯數(shù)字“8”的代碼是B（38H），顯示時模塊把地址38H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到數(shù)字“8”。 1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。LCD1602與單片機接口如圖所示。 GND為電源地，VCC接5V電源正極，V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時則會產(chǎn)生“鬼影”，使用時則可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度）。 通過RW的高電平時讀取輸入電壓的數(shù)字信號，再經(jīng)過RW的低電平進行寫操作，在LCD上顯示出來。RS為寄存器選擇，高電平1時

15、選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。E(或EN)端為使能(enable)端。D0D7與單片機的P0端口相接。3.3.4 A/D轉(zhuǎn)換設(shè)計3.3.4.1 A/D電路的介紹和選擇在該設(shè)計中，模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換模塊是一個非常重要的模塊，它關(guān)系到最后數(shù)字電壓表電壓值的精確度。所以，A/D芯片的選擇是設(shè)計過程中一個很重要的環(huán)節(jié)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器即A/D轉(zhuǎn)換器，或簡稱ADC，通常是指一個將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號的電子元件。通常的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個輸入模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為一個輸出的數(shù)字信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換器最重要的參數(shù)是轉(zhuǎn)換的精度，通常用輸出的數(shù)字信號的位數(shù)的多少表示。轉(zhuǎn)換器能夠準確輸出的數(shù)字信號的位數(shù)越多，表示轉(zhuǎn)換

16、器能夠分辨輸入信號的能力越強，轉(zhuǎn)換器的性能也就越好。A/D轉(zhuǎn)換一般要經(jīng)過采樣，保持，量化及編碼4個過程。在實際電路中，有些過程是合并進行的，如采樣和保持，量化和編碼在轉(zhuǎn)換過程中是同時實現(xiàn)的。ADC0832是8腳雙列直插式雙通道A/D轉(zhuǎn)換器，能分別對兩路模擬信號實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，可以用在單端輸入方式和差分方式下工作。ADC0832采用串行通信方式，通過DI 數(shù)據(jù)輸入端進行通道選擇、數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)傳送。8位的分辨率（最高分辨可達256級），可以適應一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復用，使得芯片的模擬電壓輸入在05V之間。具有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能

17、強。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。ADC0832是8位精度，在本設(shè)計中，為了減少數(shù)字電壓表的誤差率，在同類比的AD轉(zhuǎn)換器中，ADC0832性價比較高，于是我就選擇了ADC0832作為這次設(shè)計的AD轉(zhuǎn)換器。3.3.4.2 ADC0832與單片機的接口電路 CH0、CH1，是ADC0832的兩個通道，在ADC0832的工作時，被測的電壓進行通道選擇進入CH0或者CH1通道，ADC0832采用串行通信方式，通過DI 數(shù)據(jù)輸入端進行通道選擇、數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)傳送。CS,CLK,DI,DO四個是與單片機P3接口相連，只有在使能端CS為低電平時，ADC0832才開始工作，此時處理

18、器向AD傳送時鐘信號，而根據(jù)DI和DO來選擇需要通道的信號，傳入單片機處理和保存。在第一個時鐘脈沖的下降之前DI端必須是高電平，表示開始信號。在第二、三個脈沖下將之前DI端應輸入兩個數(shù)據(jù)用于選擇通道功能。 通道地址通道工作方式說明SGL/DIFODD/SIGN0100+-差分方式01-+10+單端輸入方式11+當此兩個數(shù)據(jù)為“1”、“0”時，只對CH0 進行單通道轉(zhuǎn)換。當兩個數(shù)據(jù)為“1”、“1”時，只對CH1進行單通道轉(zhuǎn)換。當兩個數(shù)據(jù)為“0”、“0”時，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為負輸入端IN-進行輸入。當兩位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時，將CH0作為負輸入端IN-，CH1 作為正輸入端I

19、N+進行輸入。到第三個脈沖的下降之后DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后DO/DI端則開始利用數(shù)據(jù)輸出DO進行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個脈沖下降沿開始由DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位Data7，隨后每一個脈沖的下降沿DO端輸出下一個數(shù)據(jù)。直到第11個脈沖時發(fā)出最低位數(shù)據(jù)Data0，一個字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出就完成了。也正是從此位開始輸出下一個相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個字節(jié)的下降沿輸出Data0。隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第19 個脈沖時數(shù)據(jù)輸出完成，也標志著一次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束。最后將CS置高電平停用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行處理就可以了。作為單通道模擬信號輸入時ADC0832的輸入電壓是05V且8位分辨率時的

20、電壓精度為19.53mV，即（5/256）V。如果作為由IN+與IN-輸入的輸入時，可是將電壓值設(shè)定在某一個較大范圍之內(nèi)，從而提高轉(zhuǎn)換的寬度。但值得注意的是，在進行IN+與IN-的輸入時，如果IN-的電壓大于IN+的電壓則轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)結(jié)果始終為00H。3.3.5 單片機模塊的簡介單片機是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機系統(tǒng)，具有一個完整計算機所需要的大部分部件：CPU，內(nèi)存，總線系統(tǒng)等。而目前常用的單片機的8位有51系列單片機，AVR單片機，PIC單片機。應用最廣的8位單片機還是intel的51系列單片機。51系列單片機的特點是：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

21、司都買了51的芯片核心專利技術(shù)，并在其基礎(chǔ)上擴充其性能，使得芯片的運行速度變得更快，性價比更高。我們在本次設(shè)計中選擇了89S51芯片，正因為具有功能強、體積小、成本低、功耗小等特點，所以它可單獨地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能，能在軟件的控制下準確、迅速、高效地完成程序設(shè)計者事先規(guī)定的任務(wù)。89S51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。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)標準的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芯片中，ATMEL的89S51是一種高效微控制器，為

22、很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。3.3.5.1 單片機小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)包括晶振電路，電源。在此模塊中，單片機的晶振是12MHZ。P1端口與AD轉(zhuǎn)換器連接，RS、RW、EN和P0端口與1602LCD連接。被測電壓被AD轉(zhuǎn)換后從P1端口輸入，由單片機進行數(shù)據(jù)的采集然后保存在RAM中。再經(jīng)過單片機系統(tǒng)的軟件程序編寫，適合1602LCD的輸入，則通過P1端口輸出，在1602LCD上顯示出來被測的電壓。3.2.5.2 89S51單片機的基本組成（1）一個8位的微處理器（CPU）。（2）片內(nèi)256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器RAM/SFR，用以存放可以讀/寫的數(shù)據(jù)，如運算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及

23、欲顯示的數(shù)據(jù)等。（3）片內(nèi)4KB程序存儲器Flash ROM，用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。（4）4個8位并行I/O端口P0-P3,每個端口既可以用作輸入，也可以用作輸出。（5）兩個16位的定時器/計數(shù)器，每個定時器/計數(shù)器都可以設(shè)置成計數(shù)方式。（6）具有5個中斷源、兩個中斷優(yōu)先級的中斷控制系統(tǒng)。（7）一個全雙工UART的串行I/O口，用于實現(xiàn)單片機之間或單片機與PC機之間的串行通信。（8）片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。（9）具有節(jié)電工作方式，即休閑方式和掉電方式。以上各個部分通過片內(nèi)八位數(shù)據(jù)總線相連接。3.3.5.3 89S51引腳及其功能 （1）XTAL1（1

24、9腳）：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。（2）XTAL2（18腳）：振蕩器反相放大器的輸出端。（3）RST（9腳）：復位輸入，當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。（4）P0口（3932腳）：P0口是一個漏極開路的8位準雙向I/O端口。作為漏極開路的輸出端口，每位能驅(qū)動8個LS型TTL負載。當P0口作為輸入口使用時，應先向口鎖存器寫入全1，此時P0口的全部引腳浮空，可作為高阻抗輸入。（5）P3口（1017腳）：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O多功能口。P3口輸出緩沖器可驅(qū)動4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可

25、作為輸入端口，此時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。當CPU不對P3口進行SFR尋址訪問時，即用作第二功能輸出/輸入線時，由內(nèi)部硬件使鎖存器Q置1。整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處低電平10ms來完成。在芯片擦除操作中，代碼陳列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，89S51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。 3.4系統(tǒng)軟件的

26、設(shè)計本設(shè)計是硬件電路和軟件編程相結(jié)合的設(shè)計方案，選擇合適的編程語言是一個重要的環(huán)節(jié)。在單片機的應用系統(tǒng)程序設(shè)計時，常用的是匯編語言和C語言。匯編語言的特點是占用內(nèi)存單元少，執(zhí)行效率高。執(zhí)行速度快。但它依賴于計算機硬件，程序可讀性和可移植性比較差。而C語言雖然執(zhí)行效率沒有匯編語言高，但語言簡潔，使用方便，靈活，運算豐富，表達化類型多樣化，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型豐富，具有結(jié)構(gòu)化的控制語句，程序設(shè)計自由度大，有很好的可重用性，可移植性等特點。由于現(xiàn)在單片機的發(fā)展已經(jīng)達到了很高的水平，內(nèi)部的各種資源相當?shù)呢S富，CPU的處理速度非常的快。用C語言來控制單片機無疑是一個理想的選擇。所以在本設(shè)計中采用C語言編寫軟件程

27、序。3.4.1主程序的設(shè)計 初始化中，主要針對89S51、ADC0832的管腳和1602LCD液晶的位選進行初始化的設(shè)置。利用公式VOT=(unsigned int)(unsigned long)val*5000/255);得出數(shù)據(jù)顯示在液晶顯示器上的第一行；利用VAL= GetVal0832(1);得出的數(shù)據(jù)顯示在液晶顯示器上的第二行。 主程序：void main()uchar val;init();while(1)val = GetVal0832(1);Vot = (unsigned int)(unsigned long)val*5000/255);/顯示電壓WriteChar(0,0,V

28、);WriteChar(1,0,O);WriteChar(2,0,T);WriteChar(3,0,:);WriteChar(4,0,(Vot%10000)/1000+0x30);WriteChar(5,0,.);WriteChar(6,0,(Vot%1000)/100+0x30);WriteChar(7,0,(Vot%100)/10+0x30);WriteChar(8,0,(Vot%10)+0x30);WriteChar(0,1,V);WriteChar(1,1,A);WriteChar(2,1,L);WriteChar(3,1,:);WriteChar(4,1,val/1000+0x30)

29、;WriteChar(5,1,(val%1000)/100+0x30);WriteChar(6,1,(val%100)/10+0x30);WriteChar(7,1,(val%10)+0x30);delay(10);3.4.2 各子程序的設(shè)計3.3.2.1 A/D程序的流程圖 為了高速有效的實現(xiàn)通信，我們采用匯編語言編寫接口程序。由于ADC0832的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間僅為32S，所以A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)采樣頻率可以很快，從而也保證的某些場合對A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)實時性的要求。數(shù)據(jù)讀取程序以子程序調(diào)用的形式出現(xiàn)，方便了程序的移植。程序占用資源有累加器A，工作寄存器R7,通用寄存器B和特殊寄存器CY。通道功能寄存

30、器和轉(zhuǎn)換值共用寄存器B。在使用轉(zhuǎn)換子程序之前必須確定通道功能寄存器B的值，其賦值語句為“MOV B,#data”（00H03H）。運行轉(zhuǎn)換子程序后的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)值被放入B中。子程序退出后即可以對B中數(shù)據(jù)處理。3.4.2.2顯示程序的流程圖LCD進行初始化，從通電開始延時，先經(jīng)過判忙后再進行功能設(shè)置，過一段時間后可以設(shè)置顯示狀態(tài)再經(jīng)過延時清屏后才可以設(shè)置輸入方式，具體實現(xiàn)過程如下圖所示： LCD顯示程序的設(shè)計一般先要確定LCD的初始化、光標定位、確定顯示字符后，顯示程序流程圖如下： 總結(jié)與致謝目前電子測量設(shè)備在性能、測試功能、工藝結(jié)構(gòu)等各方面都取得了巨大的發(fā)展，其研制和生產(chǎn)正向著系統(tǒng)化、數(shù)字化、高性

31、能、多功能、快速、小型等方面發(fā)展。更不用說電壓的測量。擁有先進的科學實驗手段，這是科學技術(shù)現(xiàn)代化的一個重要標志，而一個國家電子測量水平的高低，往往是反映這個國家科技水平的重要方面。所以，我們必須努力提高我們的電子測量技術(shù)，爭取早日達到國際先進水平4。傳統(tǒng)的指針式電壓表功能單一、精度低，已經(jīng)滿足不了現(xiàn)在時代的需求，而本次設(shè)計設(shè)計的系統(tǒng)具有精度高、速度快、讀數(shù)方便、抗干擾能力強、可擴展性強、集成方便，還可與PC進行實時通信等優(yōu)點，但同時存在一些不足，比如采樣緩慢，難以操作等缺點。單片機的應用如今已經(jīng)是在工業(yè)，電子等方面展示出了它的優(yōu)越性，利用單片機在設(shè)計電路逐漸成了趨勢，它與外圍電路再加上軟件程序

32、就可以構(gòu)建任意的產(chǎn)品，使得本設(shè)計成為現(xiàn)實。隨著單片機的日益發(fā)展，它必將在未來顯示出更大的活力，為電子設(shè)計更多精彩。對于數(shù)字電壓表而言，功能將會越來越強大，以后一定要加強單片機知識的學習。通過本次課程設(shè)計，使我對單片機及數(shù)模電等知識的掌握和理解有了進一步加深，鞏固了我在單片機原理及應用B課程中所學的基本理論知識和實驗技能，使我對單片機原理及應用B課程有了更深入的了解，同時對數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)等課程加深了理解，進一步激發(fā)了我對所學專業(yè)學習的興趣；提高了我的認識和理解以及實踐能力。在設(shè)計的過程和設(shè)計說明書的撰寫過程中，高老師給予了我熱心的幫助和大力的支持，給我提了諸多的寶貴意見，拓寬了我的思

33、路。在此我向老師致以崇高的敬意和衷心的感謝！在我的學習過程中，張老師，高老師等其它老師也給了我耐心的指導和幫助。我在此對各位老師表示誠摯的感謝！參考文獻1 馬潮. AVR單片機嵌入式系統(tǒng)原理與應用實踐 M.北京: 北京航空航天大學出版社,2007.2 楊欣，王玉鳳，劉湘黔. 51單片機應用從零開始 M.北京: 清華大學出版社,2008.3 陳在平. 現(xiàn)場總線及工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)M.北京: 電子工業(yè)出版社,2008.4 沈建華，楊艷琴. MSP430系列16位超低功耗單片機原理與實踐M. 北北京航空航天大學出版社,2008.5 張成偉. 基于嵌入式Linix的GSM/GPRS無線通信模塊的設(shè)計與實

34、現(xiàn)D. 華中科技大學6 趙亮GPRS無線網(wǎng)絡(luò)在遠程數(shù)據(jù)采集中的應用計算機工程與設(shè)計.2005. 26(9).7 馬忠梅.單片機的C語言應用程序設(shè)計M.北京:北京航空航天大學出版社,2003. 8 胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù)M.北京:清華大學出版社,2004.9 雷霖. 現(xiàn)場總線及工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)M.北京: 電子工業(yè)出版社,2004. 10 許洪華. 現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)M. 北京: 電子工業(yè)出版社,2007. 附錄一 系統(tǒng)整體電路圖附錄二 A/D轉(zhuǎn)換電路的程序#include#include #define uchar unsigned char#define uint unsigne

35、d int/定義液晶接口sbit rs=P20;sbit lcden=P22;sbit rw = P21;/ADC0832連接端口sbit ADC0832_CLK = P13;sbit ADC0832_DO= P15;sbit ADC0832_DI= P14;sbit ADC0832_CS = P12;uint Vot = 0;/ 讀ADC0832指定通道AD轉(zhuǎn)換數(shù)值uchar GetVal0832(uchar channel)uchar i,dat=0; / 讀到的數(shù)據(jù)，MSB FIRST DATAbit SGL_DIF,ODD_SIGN; / 通道選擇信號 switch(channel)

36、case 1:SGL_DIF=1;ODD_SIGN=0;break; / 選單通道 case 2:SGL_DIF=1;ODD_SIGN=1;break; / 選單通道 case 3:SGL_DIF=0;ODD_SIGN=0;break; / CH0為+，CH1為- case 4:SGL_DIF=0;ODD_SIGN=1;break; / CH0為-，CH1為+ default:break; / 通道選擇錯誤 ADC0832_CS=1; / 片選無效 / 一個無效時鐘周期 ADC0832_CLK=1; _nop_(); ADC0832_CLK=0; _nop_(); ADC0832_CS=0; / 片選有效，開始AD轉(zhuǎn)換/ 傳START BIT 信號 ADC0832_CLK=0; _nop_(); ADC0832_DI=1; / START BIT ADC0832_CLK=1; /上升沿鎖住START BIT信號 _nop_(); / 傳通道選擇信號 ADC0832_CLK=0; _nop_(); ADC0832_DI=SGL_DIF; ADC0832_CLK=1; /