基于單片機(jī)的直流電壓表的課程設(shè)計(jì)

1、直流電壓表摘要 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。 數(shù)字電壓表（digital voltmeter）簡(jiǎn)稱 dvm，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)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表關(guān)鍵字89c51單片機(jī) 電壓表 keil adc0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器 目錄第一章概述5第二章 直流電壓

2、表的設(shè)計(jì)總方案7第3章 硬件電路設(shè)計(jì)9第4章 軟件電路設(shè)計(jì)23第5章 個(gè)人負(fù)責(zé)模塊ad0832驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)26第6章 直流電壓表的安裝與調(diào)試33第7章 存在故障分析與進(jìn)一步改進(jìn)35第8章 結(jié)論37參考文獻(xiàn)38附錄39第一章 概述1.1 課程設(shè)計(jì)的題目直流電壓表 1.2課程設(shè)計(jì)的課題概述本設(shè)計(jì)運(yùn)用 89c51 和 adc0832 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)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。該新數(shù)字電壓表測(cè)量電壓類型是直流,測(cè)量范圍是 0-51v(本設(shè)計(jì)量程為 0-5v)。 電路包括:數(shù)據(jù)采集電路的單片機(jī)最小化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、 單片機(jī)與 pc 接

3、口電路、單片機(jī)時(shí)鐘電路、復(fù)位電路等。下位機(jī)采用 89c51 芯片,a/d轉(zhuǎn)換采用 adc0832 芯片。通過(guò) 下載口與 pc 進(jìn)行通信,傳送所測(cè)量的直流電壓數(shù)據(jù)。 1.3課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)指標(biāo)（1）利用51系列單片機(jī)和相關(guān)器件，設(shè)計(jì)一個(gè)直流電壓表。（2）測(cè)量電壓范圍：0-5v（3）測(cè)量精度：0.01v（4）設(shè)置最低電壓閾值，低于該值則系統(tǒng)報(bào)警。（5）其他功能（創(chuàng)新部分）。提示：為實(shí)現(xiàn)設(shè)置最低電壓閾值，低于該值則系統(tǒng)報(bào)警功能，系統(tǒng)可以設(shè)置3個(gè)功能鍵，即：k1設(shè)置鍵、k2數(shù)字加鍵、k3數(shù)字減鍵。通過(guò)對(duì)數(shù)字加鍵或數(shù)字減鍵操作，可以對(duì)設(shè)定上限或下限電壓每次操作增加或減小0.01度；通過(guò)k1的操作次序確定當(dāng)

4、前的顯示和校正內(nèi)容，由s2和s3進(jìn)行校正第二章 直流電壓表的設(shè)計(jì)總方案11.1 直流電壓表的基本組成和設(shè)計(jì)思路2.1.1基本組成89c51單片機(jī)最小系統(tǒng)adc數(shù)模轉(zhuǎn)換電路報(bào)警電路usb下載口2.1.2設(shè)計(jì)思路（1） 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇at89c51單片機(jī)為核心控制器件；（2） a/d轉(zhuǎn)換采用adc0832實(shí)現(xiàn)，與單片機(jī)的接口為p24,p25,p26;（3） 電壓顯示采用lcd1602實(shí)現(xiàn)（4） lcd的輸入是與并行口p0產(chǎn)生2.1.3設(shè)計(jì)方案硬件電路設(shè)計(jì)有8部分組成：a/d轉(zhuǎn)換電路，at89c51單片機(jī)系統(tǒng)，lcd顯示系統(tǒng)、報(bào)警電路、按鍵調(diào)節(jié)電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路以及測(cè)量電壓輸電路。硬件電路

5、設(shè)計(jì)框圖如圖1所示： 圖1數(shù)字電壓表系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖軟件電路主要有l(wèi)cd驅(qū)動(dòng)、顯示函數(shù)、0832a/d轉(zhuǎn)換函數(shù)模塊、按鍵調(diào)節(jié)模塊、報(bào)警函數(shù)模塊還有延遲程序等6大模塊組成，大體流程圖如下;第三章 硬件電路設(shè)計(jì)3.1 a/d轉(zhuǎn)換模塊a /d轉(zhuǎn)換在單片機(jī)接口中應(yīng)用廣泛,串行a /d轉(zhuǎn)換器具有功耗低、性價(jià)比較高、芯片引腳少等特點(diǎn)。adc0832是ns(national semiconductor)公司生產(chǎn)的具有microwire / plus串行接口的8位a /d轉(zhuǎn)換器,通過(guò)三線接口與單片機(jī)連接,適宜在袖珍式智能儀器中使用。主要性能指標(biāo)有: 功耗低, 只有15mw; 8位分辨率,逐次逼近型,基準(zhǔn)電壓為

6、5v;輸入模擬信號(hào)電壓范圍為05v;輸入和輸出電平與ttl和cmos兼容;在250khz時(shí)鐘頻率時(shí),轉(zhuǎn)換時(shí)間為32us;具有兩個(gè)可供選擇的模擬輸入通道。 3.1.2 a/d轉(zhuǎn)換的原理 3.1.2.1adc0832的引腳及配置位功能adc0832有d ip和so ic兩種封裝,d ip封裝adc0832引腳排列如圖1所示。各引腳說(shuō)明如下圖2:圖2 adc8032引腳圖cs片選端,低電平有效。ch0, ch1兩路模擬信號(hào)輸入端。d i兩路模擬輸入選擇輸入端。do模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果串行輸出端。clk串行時(shí)鐘輸入端。vcc /ref正電源端和基準(zhǔn)電壓輸入端。gnd電源地。adc0832工作時(shí),模擬通道的選擇

7、及單端輸入和差分輸入的選擇,都取決于輸入時(shí)序的配置位當(dāng)差分輸入時(shí),要分配輸入通道的極性,兩個(gè)輸入通道的任何一個(gè)通道都可作為正極或負(fù)極。 3.1.3adc0832的工作時(shí)序當(dāng)cs由高變低時(shí),選中adc0832。在時(shí)鐘的上升沿,d i端的數(shù)據(jù)移入adc0832內(nèi)部的多路地址移位寄存器。在第一個(gè)時(shí)鐘期間, d i為高,表示啟動(dòng)位,緊接著輸入兩位配置位。當(dāng)輸入啟動(dòng)位和配置位后,選通輸入模擬通道,轉(zhuǎn)換開始。轉(zhuǎn)換開始后,經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)鐘周期延遲, 以使選定的通道穩(wěn)定。adc 0832 接著在第4個(gè)時(shí)鐘下降沿輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)輸出時(shí)先輸出最高位(d7d0) ;輸出完轉(zhuǎn)換結(jié)果后,又以最低位開始重新輸出一遍數(shù)據(jù)(d

8、7 d0) ,兩次發(fā)送的最低位共用。當(dāng)片選cs為高時(shí),內(nèi)部所有寄存器清0,輸出變?yōu)楦咦钁B(tài)。如果要再進(jìn)行一次模/數(shù)轉(zhuǎn)換,片選cs必須再次從高向低跳變,后面再輸入啟動(dòng)位和配置位。3.2 lcd1602顯示模塊 3.2.1 lcd顯示的原理 3.2.1.1 線段的顯示：點(diǎn)陣圖形式液晶由mn個(gè)顯示單元組成，假設(shè)lcd顯示屏有64行，每行有128列，每8列對(duì)應(yīng)1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共168=128個(gè)點(diǎn)組成，屏上6416個(gè)顯示單元與顯示ram區(qū)1024字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。例如屏的第一行的亮暗由ram區(qū)的000h00fh的16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（000h）=ff

9、h時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長(zhǎng)度為8個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（3ffh）=ffh時(shí)，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（000h）=ffh，（001h）=00h，（002h）=00h，（00eh）=00h，（00fh）=00h時(shí)，則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。這就是lcd顯示的基本原理。 3.2.1.2 字符的顯示 用lcd顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由68或88點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示ram區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點(diǎn)亮，為“0”的不亮。這樣一來(lái)就組成某個(gè)字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來(lái)說(shuō)，顯示字符

10、就比較簡(jiǎn)單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在lcd上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示ram對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。 3.2.1.3 漢字的顯示漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼（一般用字模提取軟件），每個(gè)漢字占32b，分左右兩半，各占16b，左邊為1、3、5右邊為2、4、6根據(jù)在lcd上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)可找出顯示ram對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加1，送第二個(gè)字節(jié)，換行按列對(duì)齊，送第三個(gè)字節(jié)直到32b顯示完就可以lcd上得到一個(gè)完整漢字3.2.2 1602字符型lcd簡(jiǎn)介 字符型液晶顯

11、示模塊是一種專門用于顯示字母、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。一般1602字符型液晶顯示器實(shí)物如圖 3.2.2.1 1602lcd的基本參數(shù)及引腳功能lcd1602主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:162個(gè)字符 ；芯片工作電壓:4.55.5v ；工作電流:2.0ma(5.0v)； 模塊最佳工作電壓:5.0v ；字符尺寸:2.954.35(wh)mm引腳功能說(shuō)明如表1 ：編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 1 vss 電源地 9 d2 數(shù)據(jù) 2 vdd 電源正極 10 d3 數(shù)據(jù) 3 vl 液晶顯示偏壓 11 d4 數(shù)據(jù) 4 rs 數(shù)據(jù)/命令選擇

12、 12 d5 數(shù)據(jù) 5 r/w 讀/寫選擇 13 d6 數(shù)據(jù) 6 e 使能信號(hào) 14 d7 數(shù)據(jù) 7 d0 數(shù)據(jù) 15 bla 背光源正極 8 d1 數(shù)據(jù) 16 blk 背光源負(fù)極 表1 引腳接口說(shuō)明表 第1腳：vss為地電源。 第2腳：vdd接5v正電源。 第3腳：vl為液晶顯示器對(duì)比度調(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)10k的電位器調(diào)整對(duì)比度。 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。 第5腳：r/w為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)rs和r/w共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者

13、顯示地址，當(dāng)rs為低電平r/w為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)rs為高電平r/w為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 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。 第714腳：d0d7為8位雙向數(shù)據(jù)線。 第15腳：背光源正極。 第16腳：背光源負(fù)極。3.2.2.2 1602液晶模塊內(nèi)部的控制器控制指令 序號(hào) 指令 rsr/wd7d6d5d4d3d2 d1 d01 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 i/d s 4 顯示開/關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 d c b 5

14、光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 s/c r/l * * 6 置功能 0 0 0 0 1 dln f * * 7 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 bf計(jì)數(shù)器地址 10 寫數(shù)到cgram或ddram） 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從cgram或ddram讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如上表所示1602液晶模塊的讀寫操作，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） 指令1：清顯示，指令碼01h，光標(biāo)復(fù)位到地

15、址00h位置 指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00h 指令3：光標(biāo)和顯示位置設(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右移，高電平表示有效，低電平表示無(wú)效。 指令4：顯示開關(guān)控制。d：控制整體的顯示開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示。c:控制光標(biāo)的開與關(guān)，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。 指令5：光標(biāo)或顯示移位 s/c ：高電平時(shí)顯示移動(dòng)的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo) 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)為雙行顯示，f：低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)

16、陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的顯示字符。 指令7：字符發(fā)生器ram地址設(shè)置。 指令8：ddram地址設(shè)置。 指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 bf：忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。3.2.2.3 基本操作時(shí)序 讀寫操作時(shí)序如圖所示; 寫操作時(shí)序如圖： 3.3按鍵模塊和報(bào)警電路按鍵如圖所示報(bào)警電路如圖：為實(shí)現(xiàn)設(shè)置最低電壓閾值，低于該值則系統(tǒng)報(bào)警功能，系統(tǒng)設(shè)置了3功能鍵，即：s2設(shè)置鍵、s3數(shù)字加鍵、s4數(shù)字減鍵。通過(guò)對(duì)數(shù)字加鍵或數(shù)字減鍵操作，可以對(duì)設(shè)定上限或下限電壓每次操作增加或減小0.01度；通過(guò)k1的操作次序確定當(dāng)前的顯示和校正內(nèi)容，由s3h和s4校正3.

17、4單片機(jī)系統(tǒng)3.4.1 at89c51的性能 at89c51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（fperomfalsh programmable and erasable read only memory）的低電壓，高性能cmos8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用atmel高密度非易失存儲(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。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，atmel的at89c51是一種高效微控制器，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功能性能與成品mcs-51成品指令系統(tǒng)完全兼容；4kb可編程閃束存儲(chǔ)

18、器；壽命1000次寫/查循環(huán)；數(shù)據(jù)保留時(shí)間十年；全靜態(tài)工作：0-24mhz；三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定；128*8b內(nèi)部ram；32個(gè)課編程i/o口線；2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)時(shí)器；5個(gè)中斷；可編程串行uart通道；片內(nèi)振蕩器和掉電模式。3.4.2 at89c51個(gè)引腳的功能 vcc：供電電壓。gnd：接地。 p0口：p0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時(shí)，p0口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部必須被拉高。 p1口是一個(gè)

19、內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為第八位地址接收。 p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，

20、當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。 p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能p3.0 rxd（串行輸入口） p3.1 txd（串行輸出口）p3.2 /int0（外部中斷0）p3.3 /int1（外部中斷1） p3.4 t0（記時(shí)器0外部輸入）p3.5 t1

21、（記時(shí)器1外部輸入）p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）p3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ale/prog：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是a

22、le才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無(wú)效。 psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen信號(hào)將不出現(xiàn)。 /ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。 xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 xtal2：來(lái)自反

23、向振蕩器的輸出。3.4.3 單片機(jī)晶振電路xtal1、xtal2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，xtal2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。3.4.4單片機(jī)復(fù)位電路復(fù)位電路的基本功能是 系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后撤銷復(fù)位信號(hào)為可靠起見電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)以防電源開關(guān)或電源插頭分-合過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位第4章 軟件電路設(shè)計(jì)4.1 初始化程序所謂初始化，是對(duì)將要用到的51單片機(jī)內(nèi)部部

24、件或擴(kuò)展芯片進(jìn)行初始化工作狀態(tài)設(shè)定。初始化子程序的主要工作是設(shè)置定時(shí)器的工作模式，初值預(yù)置，開中斷和打開定時(shí)器等。程序如下所示： tmod=0x01;/定時(shí)器0，模式1th0=time0h;/定時(shí)器初值的高八位送入th0tl0=time0l;/定時(shí)器初值的低八位送入th0tr0=1;/啟動(dòng)定時(shí)器et0=1;/開定時(shí)器中斷ea=1;/開總中斷4.2 a/d轉(zhuǎn)換程序a/d轉(zhuǎn)換程序用來(lái)控制對(duì)輸入的模塊電壓信號(hào)的采集測(cè)量，并將對(duì)應(yīng)的數(shù)值存入相應(yīng)的內(nèi)存單元，其中流程圖如圖：4.3顯示程序運(yùn)用lcd1602進(jìn)行驅(qū)動(dòng)顯示，程序模塊包括lcd初始化、1個(gè)字符子程序、1個(gè)命令子程序、1個(gè)數(shù)據(jù)子程序、1個(gè)數(shù)據(jù)子程

25、序以及組字符寫入lcd進(jìn)行驅(qū)動(dòng)顯示；模式設(shè)置為：8位2行5*7點(diǎn)陣，控制指令如圖下圖，按照指令進(jìn)行編寫程序，驅(qū)動(dòng)lcd1602.4.4按鍵調(diào)節(jié)程序?yàn)閷?shí)現(xiàn)設(shè)置最低電壓閾值，低于該值則系統(tǒng)報(bào)警功能，系統(tǒng)設(shè)置3個(gè)功能鍵，即：k1設(shè)置鍵、k2數(shù)字加鍵、k3數(shù)字減鍵。通過(guò)對(duì)數(shù)字加鍵或數(shù)字減鍵操作，可以對(duì)設(shè)定上限或下限電壓每次操作增加或減小0.01度；通過(guò)k1的操作次序確定當(dāng)前的顯示和校正內(nèi)容，由s2和s3進(jìn)行校正，并且可以一位位進(jìn)行調(diào)節(jié)并不影響臨近數(shù)值，穩(wěn)定第5章 個(gè)人負(fù)責(zé)模塊最小系統(tǒng)，報(bào)警程序設(shè)計(jì) 5.1 晶振電路及功能介紹 單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振作用非常大，全程叫晶體振蕩器，他結(jié)合

26、單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率越高，那么單片機(jī)運(yùn)行速度就越快，單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率。單片機(jī)晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過(guò)電子調(diào)整頻率的方法保持同步。 晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)，可以用與同一個(gè)晶振相連的不同鎖相環(huán)來(lái)提供。我們采用的晶振是12m的石英晶振，經(jīng)過(guò)兩個(gè)磁片電容后分別接入xtal1、xtal2腳，使用單片機(jī)的內(nèi)部晶振電路。12m晶振為單片機(jī)提供1us的機(jī)

27、器周期。5.2 按鍵復(fù)位電路單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以使cpu及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從rst引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果rst引腳上有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩周期)以上，則cpu就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位。5.21上電復(fù)位at89s51的上電復(fù)位電路，只要在rst復(fù)位輸入引腳上接一電容至vcc端，下接一個(gè)電阻到地即可。對(duì)于cmos型單片機(jī)，由于在rst端內(nèi)部有一個(gè)下拉電阻，故可將外部電阻去掉，而將外接電容減至1?f。上電復(fù)位的

28、工作過(guò)程是在加電時(shí)，復(fù)位電路通過(guò)電容加給rst端一個(gè)短暫的高電平信號(hào)，此高電平信號(hào)隨著vcc對(duì)電容的充電過(guò)程而逐漸回落，即rst端的高電平持續(xù)時(shí)間取決于電容的充電時(shí)間。為了保證系統(tǒng)能夠可靠地復(fù)位，rst端的高電平信號(hào)必須維持足夠長(zhǎng)的時(shí)間。上電時(shí)，vcc的上升時(shí)間約為10ms，而振蕩器的起振時(shí)間取決于振蕩頻率，如晶振頻率為10mhz，起振時(shí)間為1ms；晶振頻率為1mhz，起振時(shí)間則為10ms。在圖2的復(fù)位電路中，當(dāng)vcc掉電時(shí)，必然會(huì)使rst端電壓迅速下降到0v以下，但是，由于內(nèi)部電路的限制作用，這個(gè)負(fù)電壓將不會(huì)對(duì)器件產(chǎn)生損害。另外，在復(fù)位期間，端口引腳處于隨機(jī)狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為全“l(fā)

29、”態(tài)。如果系統(tǒng)在上電時(shí)得不到有效的復(fù)位，則程序計(jì)數(shù)器pc將得不到一個(gè)合適的初值，因此，cpu可能會(huì)從一個(gè)未被定義的位置開始執(zhí)行程序5.22 按鍵位手動(dòng)按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端rst上加入高電平。一般采用的辦法是在rst端和正電源vcc之間接一個(gè)按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時(shí)，則vcc的+5v電平就會(huì)直接加到rst端。手動(dòng)按鈕復(fù)位的電路如所示。由于人的動(dòng)作再快也會(huì)使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，完全能夠滿足復(fù)位的時(shí)間要求。在設(shè)計(jì)中，我們采用按鍵復(fù)位，在電路圖中，電容的的大小是10uf，電阻的大小是10k。所以根據(jù)公式，可以算出電容充電到電源電壓的0.7倍（單片機(jī)的電源是5v，所以充電到0.7倍即為3

30、.5v），需要的時(shí)間是10k*10uf=0.1s。在單片機(jī)啟動(dòng)0.1s后，電容c兩端的電壓持續(xù)充電為5v，這是時(shí)候10k電阻兩端的電壓接近于0v，rst處于低電平所以系統(tǒng)正常工作。當(dāng)按鍵按下的時(shí)候，開關(guān)導(dǎo)通，這個(gè)時(shí)候電容兩端形成了一個(gè)回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個(gè)過(guò)程中，電容開始釋放之前充的電量。隨著時(shí)間的推移，電容的電壓在0.1s內(nèi)，從5v釋放到變?yōu)榱?.5v，甚至更小。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，這個(gè)時(shí)候10k電阻兩端的電壓為3.5v，甚至更大，所以rst引腳又接收到高電平。單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。5.3 報(bào)警程序設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)程序編寫及詳細(xì)分析 void vshowvoltage (ui

31、nt uinumber,uchar cnumber) ucharucanumber3; uchar uccount; if(uinumber0) ucanumber0=cnumber0;ucanumber1=cnumber1;ucanumber2=cnumber2; for(uccount=0;uccount3;uccount+) show_1_char(ucanumberuccount+48); if(uccount=0) show_1_char(.);elseshow_char(-.-);適應(yīng)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(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在05v之間。芯片轉(zhuǎn)換

32、時(shí)間僅為32s，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)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。通過(guò)di 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇. 5.2 ad0832的工作原理 5.2.1 adc0832的特點(diǎn)8位分辨率；雙通道a/d轉(zhuǎn)換； 輸入輸出電平與ttl/cmos相兼容； 5v電源供電時(shí)輸入電壓在05v之間； 工作頻率為250khz，轉(zhuǎn)換時(shí)間為32s； 一般功耗僅為15mw； 8p、14pdip（雙列直插）、picc 多種封裝； 商用級(jí)芯片溫寬為0c to +70c，工業(yè)級(jí)芯片溫寬為40c to +85c； 5.2.2 adc0832

33、的優(yōu)點(diǎn)adc0832a/d轉(zhuǎn)換芯片0255級(jí)，可以適應(yīng)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(fù)用，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)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。通過(guò)di數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。 5.2.3 adc0832的工作模式只用一通道 do端與di端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將do和di并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。 5.2.3 adc0832的工作時(shí)序當(dāng)adc0832未工作時(shí)其cs輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用，clk和do/di的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換時(shí)

34、，須先將 cs使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端clk輸入時(shí)鐘脈沖，do/di端則使用di端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào). 2位數(shù)據(jù)為1,0時(shí)，只對(duì)ch0進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換(本程序用通道0)為1,1時(shí)，只對(duì)ch1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換；為0,0時(shí)，將ch0作為正輸入端in+，ch1作為負(fù)輸入端in-進(jìn)行輸入；為0,1時(shí)，將ch0作為負(fù)輸入端in-，ch1作為正輸入端in+進(jìn)行輸入。 從第4個(gè)脈沖下沉開始由do端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位data7，隨后每一個(gè)脈沖下沉do端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù)data0，一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成

35、。 也正是從此位開始輸出下一個(gè)相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個(gè)字節(jié)的下沉輸出datd0。 隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第19個(gè)脈沖時(shí)數(shù)據(jù)輸出完成，也標(biāo)志著一次a/d轉(zhuǎn)換的結(jié)束。5.3 0832的工作時(shí)序圖5.4 0832的驅(qū)動(dòng)程序編寫及詳細(xì)分析單片機(jī)串行口方式0 與adc0832 的接口,單片機(jī)p25接adc0832的cs, txd (接0832的clk)作為時(shí)鐘信號(hào)輸出端, rxd (接0832的do和d i)作為啟動(dòng)位、配置位的發(fā)送端以及a /d轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)據(jù)的接收端。由于adc0832在cs變低后的前3個(gè)周期內(nèi),do端為高阻態(tài);轉(zhuǎn)換開始后,d i線禁止,因此,d i端和do端可連接在一起.adc08

36、32的時(shí)鐘頻率最高為400khz,單片機(jī)晶振可選用4mhz,在txd的輸出頻率為4mhz/12 =333. 3khz,符合要求。adc0832輸出的串行數(shù)據(jù)共15位,由兩段8位數(shù)據(jù)組成,前一段是最高位在先,后一段是最高在后,兩段數(shù)據(jù)的最低位共用。只有在時(shí)鐘的下降沿,adc0832的串行數(shù)據(jù)才移出一位。由單片機(jī)控制時(shí)鐘信號(hào)的發(fā)送, 并由txd 發(fā)出, 以達(dá)到控制adc0832輸出數(shù)據(jù)位的目的。為了得到一列完整的8位數(shù)據(jù),單片機(jī)分兩次采集含有不同位的數(shù)據(jù),再合成一列完整的8位數(shù)據(jù).由上面的0832的工作時(shí)序，及硬件設(shè)計(jì)編寫了下面的0832的驅(qū)動(dòng)程序。程序分析如下： sbit adc0832cs=p

37、25;/啟動(dòng)ad8032,片選低電平有效 sbit adc0832clk=p26;/時(shí)鐘 sbit adc0832do=p24;/單片機(jī)串行口方式0與adc0832的接口 sbit adc0832di=p24;unsigned char adc0832rece(unsigned char adc0832modle)/定義adc0832的輸入模式/可兩通道/可差分輸入/把模擬電壓值轉(zhuǎn)換成8位二進(jìn)制數(shù)并返回 unsigned char adc0832buf=0,number=0; /初值 adc0832cs=0; /cs=0低電平有效，ad0832片選有效for(;number3;number+)

38、/輸出命令 adc0832di=(bit)(adc0832modle&0x80);/選擇ch0，通過(guò)組合選取通道（sgl/dif） adc0832modle=1; adc0832clk=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); adc0832clk=0;/形成下降沿1 _nop_(); _nop_();/形成一次時(shí)鐘脈沖，數(shù)據(jù)傳一位 for(number=0;number7;number+)/丟棄高七位數(shù)據(jù) adc0832do=1; adc0832buf=1;/ 將所收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行左移一位 adc0832clk=1; _n

39、op_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); adc0832clk=0;/形成下降沿2 _nop_(); _nop_();/形成一次時(shí)鐘脈沖，數(shù)據(jù)傳一位 if(adc0832do=1)adc0832buf+; adc0832buf=0;for(number=0;number=1;/ 將所收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行右移一位 adc0832clk=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); adc0832clk=0;/形成下降沿3 _nop_(); _nop_();/形成一次時(shí)鐘脈沖

40、，數(shù)據(jù)傳一位 if(adc0832do=1)adc0832buf+=0x80; adc0832cs=1;/將cs置高電平禁用芯片return(adc0832buf);第五章直流電壓表安裝與調(diào)試5.1 直流電壓表的實(shí)際完成的電路5.2 直流電壓表實(shí)現(xiàn)的總體功能測(cè)量電壓范圍：0-5v測(cè)量精度：0.01v設(shè)置最低電壓閾值，低于該值則系統(tǒng)報(bào)警。能夠?qū)崿F(xiàn)電壓值的05v的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，并且仿真及實(shí)物調(diào)試成功5.3 直流電壓表所實(shí)現(xiàn)的功能評(píng)價(jià)總體的電路指標(biāo)全部實(shí)現(xiàn)，在電壓輸出的范圍還有更多的提升空間，繼續(xù)努力。第六章 存在故障分析與進(jìn)一步改進(jìn)12344.1存在故障分析存在的問題是對(duì)單片機(jī)c語(yǔ)言編寫設(shè)計(jì)不熟悉，

41、調(diào)用函數(shù)經(jīng)常出錯(cuò)。4.2進(jìn)一步改進(jìn)的可能和方法解決的方法是查找資料，請(qǐng)教同學(xué)與老師，對(duì)c語(yǔ)言進(jìn)一步的了解和更好的學(xué)會(huì)使用。第七章 結(jié)論本次課程設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)字電壓表電路認(rèn)真的學(xué)習(xí)探討以及對(duì)單片機(jī)技術(shù)有 了更進(jìn)一步的熟悉,實(shí)際操作和課本上的知識(shí)有很大聯(lián)系,但又高于 課本,一個(gè)看似很簡(jiǎn)單的電路,要?jiǎng)邮职阉O(shè)計(jì)出來(lái)就比較困難了, 因?yàn)槭窃O(shè)計(jì)要求我們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)中注意這一點(diǎn), 要把課本上所學(xué)到 的知識(shí)和實(shí)際聯(lián)系起來(lái),同時(shí)通過(guò)本次電路的設(shè)計(jì),不但鞏固了所學(xué) 知識(shí),也是我們把理論與實(shí)踐從真正意義上結(jié)合起來(lái),增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的 綜合能力通過(guò)這次設(shè)計(jì)不僅鍛煉了我們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神,而且提高 了創(chuàng)新能力 在這一個(gè)半月的試驗(yàn)中

42、,在收獲知識(shí)的同時(shí),還收獲了閱歷,收獲 了成熟在此過(guò)程中,我們通過(guò)查找大量資料,請(qǐng)教老師,以及不懈 的努力,不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考,動(dòng)手操作的能力在各種其他方面的能力上也都有了提高,特別是在c語(yǔ)言這一塊， 而且在與老師和同學(xué)的交流過(guò)程中, 互動(dòng)學(xué)習(xí),將知識(shí)融會(huì)貫通更重要的是我們學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法,而這是日后最實(shí)用的,真的是受益匪淺要面對(duì)社會(huì)的挑戰(zhàn),只有不斷學(xué)習(xí), 實(shí)踐,再學(xué)習(xí),再實(shí)踐不管怎樣,這些都是一種鍛煉,一種知識(shí)的 完全積累,可以把這個(gè)當(dāng)做基礎(chǔ)東西,只有掌握了這些最基礎(chǔ)的,才可以更進(jìn)一步,取得更好的成績(jī)。參考文獻(xiàn)1皮大能, 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書,北京理工大學(xué)出版社, 2010. 2田希暉,

43、 c51單片機(jī)技術(shù)教程計(jì), 人民郵電出版社, 2007.3蘇小紅, c語(yǔ)言大學(xué)實(shí)用教程第二版, 電子工業(yè)出版社, 2009.附錄1程序 #include #include #define time0h 0xfe#define time0l 0x0c#define uchar unsigned char#define uint unsigned int sbit lcdrs=p20; sbit lcdrw=p21; sbit lcde=p22; sbit adc0832cs=p25; sbit adc0832clk=p26; sbit adc0832do=p24; sbit adc0832di=

44、p24; sbit up= p10; /加1鍵 sbit down=p11;/減1鍵 char count; uchar anumber3; char temp3; /臨時(shí)變量 sbit set=p12; / 設(shè)置鍵 bit done ; /設(shè)置選擇按鍵變量#define lcdport p0#define outport p0 uchar uc_clock=0; void delay(); void upkey();/加1調(diào)用void downkey(); /減1調(diào)用 void setkey();/設(shè)置選擇按鍵 void keydone(); void wr_cmd(uchar uccomm

45、and); void initialize(); void wr_data(uchar ucdata); void show_1_char(uchar ucchar); void show_char(uchar ucachar); void vshowvoltage(uint uinumber,uchar); void delay5ms(void); void time0(); void jindu(uint unumber); unsigned char adc0832rece(unsigned char adc0832modle)/定義adc0832的輸入模式/可兩通道/可差分輸入unsi

46、gned char adc0832buf=0,number=0; /初值 adc0832cs=0; /cs=0低電平有效，ad0832片選有效for(;number3;number+)/輸出命令 adc0832di=(bit)(adc0832modle&0x80);/選擇ch0，通過(guò)組合選取通道（sgl/dif） adc0832modle=1; adc0832clk=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); adc0832clk=0;/形成下降沿1 _nop_(); _nop_();/形成一次時(shí)鐘脈沖，數(shù)據(jù)傳一位 for(

47、number=0;number7;number+)/丟棄高七位數(shù)據(jù) adc0832do=1; adc0832buf=1;/ 將所收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行左移一位 adc0832clk=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); adc0832clk=0;/形成下降沿2 _nop_(); _nop_();/形成一次時(shí)鐘脈沖，數(shù)據(jù)傳一位 if(adc0832do=1)adc0832buf+; adc0832buf=0;for(number=0;number=1;/ 將所收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行右移一位 adc0832clk=1; _nop_();

48、_nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); adc0832clk=0;/形成下降沿3 _nop_(); _nop_();/形成一次時(shí)鐘脈沖，數(shù)據(jù)傳一位 if(adc0832do=1)adc0832buf+=0x80; adc0832cs=1;/將cs置高電平禁用芯片return(adc0832buf); void delay5ms(void) /5ms延時(shí)函數(shù) unsigned char i,j; for(i=10;i0;i-) for(j=248;j0;j-); void upkey()/加1調(diào)用 up=1;if(up=0) delay5ms();if(up=0)switch(count) case 1:temp2=temp2+1;if(temp29)temp2=0; break; case 2:tem