智能雙路數(shù)字電壓表

《微機原理及接口技術(shù)》課程設(shè)計指導(dǎo)設(shè)計內(nèi)容：智能雙路數(shù)字電壓表計算機科學(xué)與技術(shù)教研室2015年12月設(shè)計任務(wù)設(shè)計課題智能雙路數(shù)字電壓表設(shè)計目的：通過小型微機應(yīng)用產(chǎn)品的設(shè)計與調(diào)試過程，運用微機原理及接口技術(shù)課程所學(xué)的基本知識，在設(shè)計中加以應(yīng)用，進而得到理解、鞏固和提高發(fā)展，通過實踐的過程學(xué)習(xí)與掌握分析與解決實際問題的方法與手段，提高設(shè)計、編程與調(diào)試的實際動手能力，作為工程技術(shù)工作的一次基本訓(xùn)練。設(shè)計任務(wù)：設(shè)計一個以單片機為核心的智能雙路數(shù)字電壓表，通過多選一電子模擬開關(guān)及A/D轉(zhuǎn)換器巡回采集兩路被測電壓的數(shù)據(jù)，進行信號處理及標(biāo)度變換，以一定的節(jié)拍時間交替顯示，應(yīng)有顯見的符號標(biāo)示被測信號源回路，并可通過按鈕開關(guān)操控凍結(jié)或切換顯示，可通過鍵盤進行參數(shù)設(shè)定，編程并在單片機實驗板上模擬調(diào)試實現(xiàn)。基本設(shè)計要求1、八位LED7段數(shù)碼管顯示當(dāng)前檢測回路的標(biāo)識、電壓值及其單位或其他界面信息。2、電壓測量范圍0V~4.96V，應(yīng)有輸入被測電壓超量程判斷及提示。3、應(yīng)采取數(shù)字濾波技術(shù)提高測量與顯示的穩(wěn)定性。4、基本顯示模式為：兩路被測電壓值按設(shè)定的節(jié)拍交替測量與顯示，電壓值保留二位小數(shù)。5、設(shè)置一個“凍結(jié)”按鈕開關(guān)以操控進入或退出當(dāng)前回路的凍結(jié)顯示方式，凍結(jié)顯示期間每約0.5S更新一次測量值。6、設(shè)置一個“切換”按鈕開關(guān)以操控強行切換顯示下一檢測回路數(shù)據(jù)。7、對開關(guān)量輸入信號須進行軟件消抖動處理。8、鍵盤設(shè)定交替測量顯示的節(jié)拍范圍為0.5S~5.0S，設(shè)定分辨率0.1V，設(shè)定界面應(yīng)有醒目的當(dāng)前修改位提示。9、無操作時間超過30秒鐘后自動恢復(fù)為基本的運行狀態(tài)。功能擴展提示：(選做)1、開機進行接口部件及數(shù)碼顯示器、指示燈、訊響器等自檢。2、每隔一定的時間，穿插顯示實時鐘信息一定的時間，通過鍵盤設(shè)定其間隔參數(shù)。3、擴展顯示模式二：同時顯示兩路電壓測量數(shù)據(jù)，每約0.5S更新一次測量值，電壓值保留一位小數(shù)。設(shè)置一個“模式”撥動開關(guān)以選擇兩種顯示模式之一。4、超上限告警功能，通過鍵盤設(shè)定電壓上限值范圍為0V~4.96V，監(jiān)測到某回路電壓超上限時有相應(yīng)顯示內(nèi)容的閃爍提示、超上限LED指示燈亮、訊響告警及繼電器觸點輸出控制功能。5、實現(xiàn)帶有回差的超上限告警功能，通過鍵盤設(shè)定回差值的范圍為±0.10V~±0.50V，設(shè)定回差分辨率0.01V。6、添加超下限告警功能。6、添加多擋量程功能，如1.24V量程、0.31V量程。8、其他功能擴展。1、布置課題，明確任務(wù)、總體方案設(shè)計2.5天2、基本功能控制程序設(shè)計及調(diào)試3天3、程序功能完善、改進、擴展2天4、答辯及編寫設(shè)計說明書2.5天設(shè)計環(huán)節(jié)及進程安排：設(shè)計說明書內(nèi)容綱要：設(shè)計任務(wù)總體方案設(shè)計與方案論證總框圖及總體軟件設(shè)計說明系統(tǒng)資源分配說明局部程序設(shè)計說明系統(tǒng)功能與操作說明調(diào)試記錄及調(diào)試結(jié)果課程設(shè)計總結(jié)源程序清單（詳細(xì)注釋）顯示格式1.交替顯示或凍結(jié)顯示回路電壓值0～4，2位小數(shù)1～22、實時鐘分時秒3、待定閃爍4、調(diào)節(jié)拍0~50~9當(dāng)前位快閃待輸入輪回可修改5、調(diào)上限6、調(diào)下限進程碼：01H02H03H04H05H06H交替顯示F?F1F2F3F4常態(tài)待定設(shè)節(jié)拍設(shè)上限設(shè)下限設(shè)時鐘電壓數(shù)據(jù)格式：

0～5V信號放大255/256倍

0～4.98V8位A/D

00H～FFH數(shù)字濾波要電壓值時電壓值內(nèi)碼

T內(nèi)標(biāo)度變換雙字節(jié)

(0～498)2

0000H

～01F2H

（498）

0～4.98V數(shù)據(jù)采集：每8ms采一路，4遍/路×2路×8ms=256ms4×2×1B=8字節(jié)單元轉(zhuǎn)內(nèi)碼（上限、下限以BCD碼設(shè)定后轉(zhuǎn)內(nèi)碼，易于加減、比較）要顯示時（便于送顯緩）0～4.98V

T內(nèi)除100得百位，余數(shù)除10得十位，余數(shù)即個位電壓值（含上下限設(shè)定）2.96V:02H09H06H

TBCD：十位個位小數(shù)存儲單元安排10H～13H：2路電壓內(nèi)碼（二進制）27H～28H：上、下限告警標(biāo)志位29H～2FH：開關(guān)量及消抖動30H～37H:顯緩38H～3CH:實時鐘3DH～3FH:電壓BCD碼40H～47H:2路×4次/路的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)（二進）60H～63H:上限T內(nèi)、下限T內(nèi)另自行安排如下單元：進程、路次、位次、節(jié)拍設(shè)定、節(jié)拍計時、無操作計時（2字節(jié)）、暫存單元等單元，以及一些標(biāo)志位總流程方案開始延時等待各芯片退出復(fù)位基本初始化設(shè)備自檢工作初始化延時30～50mSI/O接口芯片（8255）及I/O初值初態(tài)數(shù)碼管、指示燈、訊響器，可自檢接口芯片等各模塊所用資源初值初態(tài)(中斷、定時、存儲單元等）開關(guān)量輸入及消抖動顯示內(nèi)容送顯緩顯示更新驅(qū)動開關(guān)、單按鍵判當(dāng)前界面，取相應(yīng)內(nèi)容按格式送顯緩電壓滾動采集存儲約每8mS采一路，2路輪流，每路緩存4次，按隊列滾存節(jié)拍控制及顯示數(shù)據(jù)處理判節(jié)拍到，更改當(dāng)前顯示路次及電壓數(shù)據(jù)處理（濾波標(biāo)度），以節(jié)拍或每0.5S計算一次2路T內(nèi)應(yīng)增加小數(shù)點和閃爍的判斷顯示凍結(jié)顯示控制手動切換控制*長時間無操作處理非常態(tài)（交替顯示）下，1分鐘無發(fā)生鍵盤、按鈕動作則更改進程為常態(tài)*超上限告警處理判按鈕動作，建標(biāo)志信息，令節(jié)拍到也不切換，每0.5S更新溫度顯示數(shù)據(jù)判各路當(dāng)前溫度，超上限則置標(biāo)志（每路一個位），驅(qū)動相應(yīng)指示燈，及訊響判按鈕動作，按節(jié)拍到執(zhí)行相應(yīng)工作或更改節(jié)拍計時數(shù)據(jù)，令隨后節(jié)拍即到*超上限告警處理類上鍵盤掃描數(shù)字鍵或功能鍵的參數(shù)設(shè)定處理判當(dāng)前有意義操作，如F（功能鍵）、S（確認(rèn)鍵）、C（撤銷鍵）、0～9置相應(yīng)操作信息或執(zhí)行相應(yīng)工作返回主流程節(jié)拍控制及顯示數(shù)據(jù)處理開始節(jié)拍計時值=節(jié)拍設(shè)定值？Y節(jié)拍計時單元清0凍結(jié)？N路次單元加1路次=3？Y路次置12路T內(nèi)計算一遍N取當(dāng)前路T內(nèi)轉(zhuǎn)換溫度BCD單元Y返回N0.5S時間到？YN凍結(jié)顯示控制開始巡顯進程？Y凍結(jié)鍵？Y凍結(jié)標(biāo)志取反返回N可用一個單按鍵作凍結(jié)控制N長時間（假設(shè)2分鐘）無操作處理開始巡顯進程？N有鍵按下？N無操作計時單元加1超過一定時間？置為巡顯進程返回?zé)o操作計時單元清0YNYY要判單按鍵及鍵盤可計主流程次數(shù)超上限告警開始上限T內(nèi)逐一與各路T內(nèi)比較T內(nèi)＞T上限？告警返回字節(jié)單元20H～28H中某兩個作上、下限告警單元如：27H（用2bit,對應(yīng)2路）-上限告警，某一路超限時，置相應(yīng)標(biāo)志位；1、(27H)輸出控制PB1～PB0，上限告警指示(28H)輸出控制PB9～PB8，下限告警指示；2、蜂鳴器響；3、超限的該路數(shù)據(jù)閃爍提示。YN按鍵處理（示范）開始F鍵？Y巡顯進程？置為待定進程即進程碼=2位次=6返回NYN撤銷鍵？Y置為巡顯進程即進程碼=1N確認(rèn)鍵？Y巡顯或待定進程？設(shè)節(jié)拍進程？NY暫存單元數(shù)據(jù)節(jié)拍設(shè)定單元置為巡顯進程NYNAB設(shè)上限進程？Y暫存單元值≤下限T內(nèi)？N暫存單元數(shù)據(jù)上限T內(nèi)單元Y置為巡顯進程返回N設(shè)下限進程？AY類設(shè)上限……N設(shè)時鐘進程？暫存單元數(shù)據(jù)實時鐘單元返回數(shù)字鍵0～9？Y待定進程？Y數(shù)字1～4？Y進程=2+數(shù)字設(shè)節(jié)拍進程？Y位次置為1原節(jié)拍單元數(shù)據(jù)暫存單元BNNCNDNY設(shè)上下限進程？位次置為3上限T內(nèi)轉(zhuǎn)換BCD暫存單元返回CN位次置為7時、分、秒暫存單元設(shè)時鐘進程鍵號30H單元D設(shè)節(jié)拍進程？Y位次=1？數(shù)字0～5？YY鍵號31H單元位次－1返回N(31H)=5？Y數(shù)字0？Y位次+1NNEN鍵號31H單元鍵號32H單元E設(shè)上下限進程？Y位次=3？數(shù)字0～4？YY鍵號33H單元位次－1返回NN位次=2？Y位次－1位次=0？位次=3YNNF設(shè)時鐘進程F位次=7？數(shù)字0～2？Y鍵號37H單元位次－1返回YN位次=6？(37H)=2？Y鍵號36H單元位次－2YN數(shù)字0～3？NYNN位次=4？Y數(shù)字0～5？Y鍵號34H單元位次－1NGG位次=3？Y鍵號33H單元位次－2返回N位次=1？Y數(shù)字0～5？Y鍵號31H單元